基于正交试验设计的压裂管线冲蚀磨损参数效应分析

来源：石油科学通报杂志2018年第4期北京时间：

作者：胡瑾秋；李思洋；张来斌

单位：中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249

摘要：冲蚀磨损是水力压裂过程中管道、设备损坏的重要原因之一.目前仿真模拟的冲蚀研究多是探讨特定因素对冲蚀结果的影响,缺乏各因素间作用效果的横向分析比较.本文基于正交试验设计方法研究了多种因素与管线冲蚀磨损结果之间的显著性关系,比较得出各因素对冲蚀磨损结果的影响力排序,为工程管线抗冲蚀磨损方案设计中各控制因素、操作步骤的优先级设置提供依据.案例分析选取了压裂过程影响管线冲蚀磨损结果的具有代表性的试验因素(管径、弯头圆角半径、支撑剂粒径、入口流速),以及可用于衡量管线冲蚀磨损严重度的试验指标(径向流速、切向流速、管壁总压力、管壁最大冲蚀磨损率)进行四因素四水平正交试验分析,基于均值主效应分析和方差分析结果探究了各参数与冲蚀磨损结果的显著性关系.针对本文案例选定的四项试验指标研究表明,入口流速因素均值主效应排序均为第1,且与各试验指标存在显著性关系,最大置信度为95％,影响力最显著;弯头圆角半径因素均值主效应排序三项第2,且与三项试验指标存在显著性关系,最大置信度为95％,则影响力其次;支撑剂粒径影响力最不显著.工程设计时可优先考虑控制流速和管线弯头形态,以提升管线的抗冲蚀磨损性能.

关键词：压裂管线,冲蚀磨损,仿真模拟,正交试验设计,显著性检验