中国安全科学学报

作者：刘恩斌, 李茜, 寇博, 姜军, 李党建

单位：1 西南石油大学 石油与天然气工程学院,四川 成都 610500；2 国家管网集团 云南公司,云南 昆明 650214；3 西南油气田分公司 重庆气矿,重庆 400707；4 中联煤层气有限责任公司,山西 吕梁 033200

关键词：页岩气,分离器,阀套式排污阀,冲蚀特性,数值模拟

基金：四川省自然科学基金资助(2023NSFSC0422); 中石油重大科技项目(2021DJ2804)

为解决页岩气开采过程中砂粒经过分离器后对排污阀造成严重冲蚀的问题,以长宁页岩气田某井为例,基于FLUENT软件,采用数值模拟的方法模拟在不同速度、砂量、粒径、形状系数和阀门开度情况下砂粒对排污阀冲蚀特性,并评估影响排污阀冲蚀特性的主要因素,明确排污阀的冲蚀情况。结果表明:阀瓣与节流孔冲蚀破坏是造成排污阀失效的主要原因;随着阀门开度减小,阀内压差呈指数式增长,在阀瓣和节流孔处流速最大,砂粒形状系数减小,对阀门冲蚀越严重;基于敏感性分析,各因素对阀门冲蚀特性影响程度为:ξl(速度)=0.73,ξm(砂粒粒径)=0.71,ξn(砂量)=0.70,ξq(形状系数)=0.67。因此,建议通过增大阀门内部流通面积将流体流速控制在7m/s以内,提高除砂器除砂能力,避免粒径较大的砂粒(砂粒粒径>60 μm)进入排污阀,将进入排污阀的砂粒粒径控制在60 μm内,为现场设备评价优化提供有效手段。

来源：2024年第5期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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