基于田口法与CFD的新型除砂装置中冲砂喷嘴性能优化

来源：机床与液压杂志2024年第14期北京时间：

作者：方志刚，马斌，王振松，苏省，王伟，王志亮

单位：吐哈油田工程技术研究院;中国石油天然气集团公司气举技术中心;新疆大学化学学院，省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室；吐哈油田工程技术研究院;中国石油天然气集团公司气举技术中心；吐哈油田工程技术研究院;中国石油天然气集团公司气举技术中心；吐哈油田工程技术研究院;中国石油天然气集团公司气举技术中心；吐哈油田工程技术研究院;中国石油天然气集团公司气举技术中心；长江大学石油工程学院

摘要：由于吐哈油田的许多油气井相继进入到成产后期，因此井内出砂已逐渐成为影响产量的主控因素之一。为了提高中后期井的生产效率，减少砂埋产层风险以及实现降本增效，提出一种新型除砂装置。通过充分分析装置的工作原理后，发现此装置可同时实现对井底砂粒或砂层的冲击与携带。由于冲砂喷嘴的结构与具体尺寸对装置整体性能（冲砂深度）影响较大，因此对冲砂喷嘴的结构进行优选。利用田口方法与CFD（数值模拟）共同对冲砂喷嘴的结构尺寸进行优化。定义冲砂深度为试验指标，出口直径、出口圆柱段长径比以及喷嘴收缩角等为控制因子，分别进行分组试验，并利用信噪比与方差分析方法对试验结果进行研究。结果表明：当冲砂喷嘴的出口直径为8 mm、入口直径为16 mm、收缩角为15°、出口圆柱段长度为20 mm、入口圆柱段长度为32 mm时，冲砂喷嘴的性能最好，并且其最远冲砂深度可以达到0.594 m。与优化前的喷嘴对比，优化后的喷嘴冲砂能力提高了31.3%。

关键词：田口法;新型除砂装置;冲砂喷嘴;结构尺寸优化

基金资助：中国石油天然气集团有限公司前瞻性基础性技术攻关项目（2021 DJ4706）