两流体模拟中固相应力对支撑剂堆积的影响研究

来源：计算力学学报杂志2025年第5期北京时间：

作者：周航宇,郭建春,张涛,陈伟华,陈一鑫,曾冀

单位：西南石油大学 油气藏地质及开发工程全国重点实验室, 成都 610500,西南石油大学 油气藏地质及开发工程全国重点实验室, 成都 610500,西南石油大学 油气藏地质及开发工程全国重点实验室, 成都 610500,西南油气田分公司工程技术研究院, 成都 610017,西南油气田分公司工程技术研究院, 成都 610017,西南油气田分公司工程技术研究院, 成都 610017

摘要：缝内支撑剂运动属于狭长空间中的稠密颗粒流问题,两流体法在该类矿场尺度颗粒流的数值模拟研究上极具应用前景,但其现有的固相应力模型尚无法准确描述支撑剂堆积过程。本文通过实验分析了支撑剂堆积在液流冲刷下形态变化的物理过程,指出黏聚力对堆积状态改变的重要影响。在此基础上,结合支撑剂输送数值模拟和支撑剂悬浮液黏度测试结果,分析颗粒径向分布函数对固相运动压力的影响以及固相总压力变化趋势,确定固相摩擦压力随颗粒体积分数的变化速度;基于颗粒物质力学理论和支撑剂堆积直剪试验结果,将支撑剂堆积黏聚力考虑到固相摩擦黏度模型中。研究表明,改进后的固相摩擦应力模型能够捕捉更大的堆积剖面角和沉降剖面角,从而正确模拟支撑剂堆积过程。

关键词：滑溜水压裂,支撑剂堆积,两流体法,径向分布函数,固相摩擦应力,

基金资助：国家自然科学基金联合基金(U23B6004)资助项目.