基于Fluent分层注水工具过桥短节的压力损失数值模拟

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.06.010

石油化工高等学校学报 ›› 2021, Vol. 34 ›› Issue (6): 64-69.DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2021.06.010

基于Fluent分层注水工具过桥短节的压力损失数值模拟

张立刚¹(), 娄绢平¹(), 温晓红², 陈喜田², 刘照义¹, 孙道坤¹, 谭甲兴¹

^1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆 163318
^2.中国石油集团科学技术研究院有限公司，北京 100083

收稿日期:2020-11-10 修回日期:2020-12-25 出版日期:2021-12-25 发布日期:2021-12-29
通讯作者: 娄绢平
作者简介:张立刚（1982⁃），男，博士，副教授，从事油气井工程力学方面研究；E⁃mail：zhangligang@163.com。
基金资助:
龙江英才培育计划(15011030105);省级优秀青年人才计划(15041260518)

Numerical Simulation of Pressure Loss of Crossing Bridge Short Joints of Layered Water Injection Tool Based on Fluent

Ligang Zhang¹(), Juanping Lou¹(), Xiaohong Wen², Xitian Chen², Zhaoyi Liu¹, Daokun Sun¹, Jiaxing Tan¹

^1.School of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China
^2.CNPC Research Institute of Science and Technology Co. ，Ltd. ，Beijing 100083，China

Received:2020-11-10 Revised:2020-12-25 Published:2021-12-25 Online:2021-12-29
Contact: Juanping Lou

摘要/Abstract

摘要：

分层注水工具是分层注水系统中的核心部件，对分层注水开发具有十分重要的意义。为研究不同管道粗糙度、不同流量对分层注水工具过桥短节摩阻压耗的影响，利用Fluent软件进行模拟分析。结果表明，分层注水工具过桥短节流量为500~2 000 m³/d工况下，外管压耗为 $1.90 × 104 ~ 6.16 × 105$ $? P a$ ，内管压耗为 $3.61 × 105 ~ 4.03 × 106 ? P a$ ；当粗糙度不变时，液体流量越大，引起的局部阻力越大，引起的分层注水工具摩阻压耗越大，管道粗糙度对摩阻压耗的影响较小,可以忽略不计。以上研究结果为新分层注水管道设计及参数的选择提供了依据。

关键词: Fluent, 分层注水工具, 过桥短节, 流量

Abstract:

Layered water injection tool is the core part of layered water injection system,which is of great significance to the development of layered water injection technique.In order to study the influence of different pipeline roughness and flow rate on friction and pressure consumption of crossing bridge short joints of layered water injection tools,Fluent software is used.The simulation results show that the flow rate of crossing bridge short joints of layered water injection tool is 500~2 000 m³/d,the pressure consumption range of the outer pipe is 1.90×10⁴~6.61×10⁵ Pa,and the pressure consumption of the inner pipe is 3.61×10⁵~4.03×10⁶ Pa.When the roughness is constant,the larger the liquid flow would induce greater the local resistance and the greater the friction pressure consumption of the layered water injection tool.The effect of pipeline roughness on friction and pressure loss is small and can be ignored.The above research results can provide the basis for the design and parameter selection of the new layered water injection pipeline.

Key words: Fluent, Layered water injection tool, Crossing bridge short joints, Flow

中图分类号:

TE832

张立刚, 娄绢平, 温晓红, 陈喜田, 刘照义, 孙道坤, 谭甲兴. 基于Fluent分层注水工具过桥短节的压力损失数值模拟[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(6): 64-69.

Ligang Zhang, Juanping Lou, Xiaohong Wen, Xitian Chen, Zhaoyi Liu, Daokun Sun, Jiaxing Tan. Numerical Simulation of Pressure Loss of Crossing Bridge Short Joints of Layered Water Injection Tool Based on Fluent[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2021, 34(6): 64-69.

图/表 8

图1 物理模型

Fig.1 Physical model

表1 过桥短节数据

Table 1 Data sheet of bridge section

类别	外径/mm	内径/mm	壁厚/mm
电动推杆	50.0	-	-
内管	73.0	62.0	5.51
外管	114.3	99.6	7.37
出水口	45.0	38.0	3.50

图2 网格数量和摩阻压耗的关系

Fig.2 Relationship between mesh number and friction pressure loss

图3 网格划分示意图

Fig.3 Grid division diagram

表2 湍流模型结果对比

Table 2 Comparison of turbulence model results

2 000

表3 模拟工况

Table 3 Simulation conditions

工况序号	管道粗糙度/mm	流量/(m³ $⋅$ d^-1)
1	0.1	500
2	0.1	1 000
3	0.1	1 500
4	0.1	2 000
5	0.2	500
6	0.2	1 000
7	0.2	1 500
8	0.2	2 000

表3 模拟工况

Table 3 Simulation conditions

工况序号	管道粗糙度/mm	流量/(m³ $⋅$ d^-1)
1	0.1	500
2	0.1	1 000
3	0.1	1 500
4	0.1	2 000
5	0.2	500
6	0.2	1 000
7	0.2	1 500
8	0.2	2 000

图4 不同粗糙度和流量的压力云图和速度矢量图

Fig.4 Pressure cloud diagram and velocity vector diagram with different roughness and flow

图5 外管、内管压力（a）外管（b）内管

Fig.5 Outer pipe and inner pipe pressure

参考文献 20

1	马哲，杨锦舟，赵金海.无线随钻测量技术的应用现状与发展趋势［J］.石油钻探技术，2007，35（6）：112⁃115.
	Ma Z，Yang J Z，Zhao J H.Status quo and development trend of MWD technique［J］.Petroleum Drilling Techniques，2007，35（6）：112⁃115.
2	李汉周，彭太祥，郭振杰，等.连续薄夹层油藏细分注水技术研究与应用［J］.特种油气藏，2019，26（2）：164⁃169.
	Li H Z，Peng T X，Guo Z J，et al.Research and application of subdivision water injection technology in continuous thin interlayer reservoir［J］.Special Oil & Gas Reservoirs，2019，26（2）：164⁃169.
3	陈蕾.采油分层注水工艺研究［J］.硅谷，2013，7（17）：44⁃61.
	Chen L.Study on separate layer water injection technology for oil recovery［J］.Silicon Valley，2013，7（17）：44⁃61.
4	王瑞，孙浩，余波，等.K344波纹状钢骨架封隔器结构优化［J］.辽宁石油化工大学学报，2021，41（4）：58⁃62.
	Wang R，Sun H，Yu B，et al.Structural optimization of K344 corrugated steel framework packer［J］.Journal of Liaoning Petrochemical University，2021，41（4）：58⁃62.
5	于泳.预置电缆式分层注水测调工艺研究［D］.哈尔滨：哈尔滨理工大学，2016.
6	李仁峰.哈法亚油田分层注水管柱力学分析与研究[D].大庆：东北石油大学，2018.
7	Pande A，Morrison M，Bristow R.Oilfield automation using intelligent well technology［J］.SPE Production and Operations Conference and Exhibition，2010，28（6）：307⁃312.
8	申晓莉，于九政，王子建.新型小流量节流阀的设计与数值模拟［J］.石油钻采工艺，2013，35（1）：83⁃86.
	Shen X L，Yu J Z，Wang Z J.Design and numerical simulation of a new small flow throttle valve［J］.Oil Drilling Production Technology，2013，35（1）：83⁃86.
9	罗必林，巨亚锋，申晓莉，等.分层注水可调水嘴调节能力仿真计算与分析［J］.石油天然气学报，2014，36（9）：141⁃146.
	Luo B L，Ju Y F，Shen X L，et al.Simulation calculation and analysis on regulating capacity of adjustable water⁃nozzle for stratified waterflooding［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2014，36（9）：141⁃146.
10	杨玲智，巨亚锋，申晓莉，等.数字式分层注水流动特性研究与分析［J］.石油机械，2014，42（10）：52⁃55.
	Yang L Z，Ju Y F，Shen X L，et al.Study and analysis of flow characteristics for digital stratified⁃zone water flooding［J］.China Petroleum Machinery，2014，42（10）：52⁃55.
11	Jones A D W，Al⁃Qabandi S，Reddick C E，et al.Rapid assessment of pattern water flooding uncertainty in a giant oil reservoir［R］.Texas：Society of Petroleum Engineers，1997.
12	Dunn M D，Chukwu G A.Simulation based dimensionless type curves for predicting waterflood recovery［R］.California：Society of Petroleum Engineers，2001.
13	Lemouzy P M，Eschard R，Beucher H.An integrated approach EOR evaluation of production scenarios in the field delineation phase［R］.Dallas：Society of Petroleum Engineers，1991.
14	王威.钻柱涡动对环空压耗影响的数值模拟［J］.石化技术，2016，23（5）：103.
	Wang W.Numerical simulation for influence of drilling sting whirling on pressure loss in annular space［J］.Petrochemical Industry Technology，2016，23（5）：103.
15	来凯.隧道通风阻力格栅等效摩阻模拟研究［D］.西安：长安大学，2015.
16	王浩然，闵雄，高波，等.基于FLUENT的气动传输中弯管的流场分析［J］.工程技术研究，2017（6）：27⁃28.
	Wang H R，Min X，Gao B，et al.Flow field analysis of elbow in pneumatic transmission based on FLUENT［J］.Engineering and Technological Research，2017（6）：27⁃28.
17	张延军，杜冬杰，许鹏，等.基于FLUENT的侧卷式风门的数值模拟研究［J］.煤矿机械，2020，41（3）：31⁃33.
	Zhang Y J，Du D J，Xu P，et al.Numerical simulation study on side rolling damper based on FLUENT［J］.Coal Mine Machinery，2020，41（3）：31⁃33.
18	朱群伟，张永祥，朱丹宸，等.基于Fluent的输液管路压力波动仿真［J］.舰船科学技术，2019，41（17）：110⁃114.
	Zhu Q W，Zhang Y X，Zhu D C，et al.Simulation for pressure fluctuation of fluid conveying pipes based on fluent［J］.Ship Science and Technology，2019，41（17）：110⁃114.
19	党睿，王亚丽，马元博，等.气体管内流动相似性的FLUENT数值模拟研究［J］.榆林学院学报，2018，28（6）：56⁃59.
	Dang R，Wang Y L，Ma Y B，et al.Numerical simulation on gas flow similarity inside a tube by FLUENT［J］.Journal of Yulin University，2018，28（6）：56⁃59.
20	张辛亥，张国伟.管道输送深冷惰气浆液压力损失的数值模拟［J］.科学技术创新，2020，17：7⁃9.
	Zhang X H，Zhang G W.Numerical simulation of pressure loss of cryogenic inert gas slurry in pipeline transportation［J］.Scientific and Technological Innovation，2020，17：7⁃9.

[1]	万宇飞, 陈建玲, 李立婉, 朱睿, 王文光, 刘英雷. 小型储气罐火灾工况数值模拟分析[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(5): 68-73.
[2]	张成君，李越，王磊，张清龙，满宗通，仲兆宇. 机械式智能分层注水工艺技术研究与应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2019, 32(4): 99-104.
[3]	李传宪，纪冰，魏国庆<. 含蜡原油管道停输降温的数值计算[J]. 石油化工高等学校学报, 2019, 32(3): 95-102.
[4]	李越，董社霞，曾奇灯，张成君，王天慧，王磊. 一种新型免投捞周期性注水技术研制及应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2019, 32(1): 86-91.
[5]	周志强, 刘德俊, 关丽, 梅宏林. 新型油槽车定量装车工艺计算研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2015, 28(4): 91-93.
[6]	李琦瑰, 杜雪麟. 差压法测量油水两相流流量[J]. 石油化工高等学校学报, 2015, 28(1): 70-77.
[7]	张永学,师志成,刘畅. 带汇管的天然气管路对流量计量性能的影响研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2011, 24(2): 83-86.
[8]	苏宏升, 　张友鹏. 城市道路平面交叉口交通流动态随机模型分析[J]. 石油化工高等学校学报, 2007, 20(3): 16-19.
[9]	常凤筠, 崔旭东. 非接触式明渠流量计的研制[J]. 石油化工高等学校学报, 2007, 20(3): 68-70.

基于Fluent分层注水工具过桥短节的压力损失数值模拟

Numerical Simulation of Pressure Loss of Crossing Bridge Short Joints of Layered Water Injection Tool Based on Fluent

HTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 20

相关文章 9

编辑推荐

Metrics