水力噴砂射孔噴嘴的優(yōu)化設(shè)計及實驗研究.pdf

1、水力噴砂射孔噴嘴的優(yōu)化設(shè)計及實驗研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：歐陽夢迪指導(dǎo)教師：盧義玉教授專業(yè)：采礦工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院二O一四年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要水力噴砂射孔技術(shù)是提高低滲透氣藏采收率的有效措施，該技術(shù)的核心工具之一就是噴嘴。然而，目前現(xiàn)場常用的圓錐形噴嘴能量轉(zhuǎn)化效率低，導(dǎo)致射孔穿透深度較短，影響了該技術(shù)的施工效果。因此，設(shè)計出一種高效的新型噴嘴對發(fā)展水力噴砂射孔技術(shù)具有很重

2、大的意義。本文采用理論結(jié)合實驗的方法，根據(jù)工程流體力學(xué)和水射流理論，通過數(shù)值模擬研究了應(yīng)用于氣井5寸套管水力噴砂射孔常用噴嘴（其總長為23mm、出口直徑為4.5mm）的能量損失，改進(jìn)了常用噴嘴的結(jié)構(gòu)，提出了一種新型噴嘴結(jié)構(gòu)模型，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計和性能評價。主要研究成果如下：①通過數(shù)值模擬，研究了常用噴嘴入口能量損失，發(fā)現(xiàn)受離心力和二次流動作用的影響，常用噴嘴入口能量損失很大，這種損失主要是由局部能量損失造成。并根據(jù)工程流體力

3、學(xué)理論，建立了噴嘴入口局部能量損失方程；②根據(jù)工程流體力學(xué)和水射流理論，對常用噴嘴入口處的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種增加了過渡段的新型噴嘴結(jié)構(gòu)模型。由理論分析可知，新型噴嘴入口局部能量損失較低，性能較優(yōu)；③利用Fluent軟件對新型噴嘴過渡段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，通過流量系數(shù)測試實驗以及噴嘴出口射流速度場測試實驗，研究了過渡段長度和過渡段倒角角度對新型噴嘴性能的影響，當(dāng)過渡段長度為2mm、過渡段倒角為45時，新型噴嘴性能最優(yōu)，其出口射流速度最高