Редактирование: Течение двухфазной жидкости
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | + | ==Моделирование течения двухфазной жидкости== | |
+ | |||
+ | '''Исполнители''': [[Буковская Карина]] | ||
+ | |||
+ | *Одним из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин является гидроразрыв пласта.Гидравлический разрыв пласта заключается в формирование трещин в массивах газо-, нефте-, водонасыщенных и других горных породах под действием подаваемой в них под давлением жидкости. Операция проводится в скважине для повышения дебита за счет разветвленной системы дренирования, полученной в результате образования протяженных трещин. Реализация гидроразрывов пластов на газовых скважинах стала возможной с появлением насосных агрегатов, обеспечивающих скорость закачки 3–4 куб. м/мин при давлении 100 МПа. | ||
+ | При закачке в скважину рабочей жидкости с высокой скоростью на ее забое создается высокое давление. Если оно превышает горизонтальную составляющую горного давления, то образуется вертикальная трещина. В случае превышения горного давления формируется горизонтальная трещина. | ||
+ | В качестве рабочей жидкости, как правило, используют загущенные жидкости на водной или углеводородной основе. Вместе с рабочей жидкостью закачивают закрепляющий агент (песок или твердый материал фракции 0,5–1,5 мм), заполняющий трещину и препятствующий ее смыканию. При применении загущенной жидкости за счет снижения ее утечек в пласт можно поднять забойное давление при значительном снижении скорости закачки и за счет песконесущей ее способности транспортировать закрепляющий агент по всей длине трещины. | ||
+ | Так же понятие гидроразрыва пласта встречается в [[Моделирование_гидроразрыва_пласта]]. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | *В данной работе проведено моделирование двухфазной жидкости (несущая жидкость и проппант) с использованием алгоритма совмещения пакетов ANSYS FLUENT и EDEM (Coupling Module). Целью является установление зависимости вязкости смеси от концентрации частиц проппанта. Для этого измеряются скорости модельной смеси при различных концентрациях твердой фазы и различных давлениях. | ||
+ | Рассматривается установившееся течение несжимаемой жидкости с постоянной вязкостью в тонкой цилиндрической трубке круглого сечения под действием постоянной разности давлений. Если предположить, что течение будет ламинарным и одномерным, то уравнение решается аналитически, и для скорости получается параболический профиль (часто называемый профилем Пуазейля) — распределение скорости в зависимости от расстояния до оси канала | ||
+ | v=(ρ_1-ρ_1)/4μl(1-r^2) | ||
+ | v — скорость жидкости вдоль трубопровода, м/с;r — расстояние от оси трубопровода, м;p1 − p2 — разность давлений на входе и на выходе из трубы, Па;μ — вязкость жидкости, Н•с/м²;l — длина трубы, м. | ||
+ | Закон Хагена — Пуазейля, определяющий расход жидкости при установившемся течении вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубе круглого сечения. | ||
+ | Q=(π∙d^4∙(ρ_(1-) ρ_2))/(128∙μ∙l)=(π∙r^4∙(ρ_(1-) ρ_2))/(8∙μ∙l) | ||
+ | Q — расход жидкости в трубопроводе, м³/с;d — диаметр трубопровода, м;r — радиус трубопровода, м;p1 − p2 — разность давлений на входе и на выходе из трубы, Па;μ — вязкость жидкости, Н•с/м²;l — длина трубы, м. | ||
+ | |||
+ | Расчет течения Пуазейля во FLUENT | ||
+ | Рассматривается цилиндрическая трубка с диаметром основания 10мм ,длиной 30мм. | ||
+ | В качестве жидкости было выбрано подобие воды с вязкостью в 20 раз больше воды (0.2 кг/(м*с)). | ||
+ | Граничные условия:на входе давление 1000 Па,на выходе 0 Па. | ||
+ | Сходимость решения достигалась за 70 итераций. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | [[Файл:Vel.png|600px]] | ||
+ | *график показателей скорости | ||
+ | [[Файл:Pres.png|600px]] | ||
+ | *график показателей давления | ||
+ | [[Файл:Graf.png|600px]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Расчет Coupling Module EDEM | ||
+ | Была выбрана трубка тех же геометрических размеров,параметры жидкости неизменные.Граничные условия на входе скорость 1.5 м/с ,на выходе 0 Па. Количество частиц 5% от объема цилиндра (28125 частиц) | ||
+ | размер : 1*10e-4, плотность 2500 кг/м^3. | ||
+ | размеры частиц | ||
+ | rad.0.0003 m, mass 2.82743e-07 kg,volume 1.13097e-10 m^3,velocity 1*10e-4 | ||
+ | заданы периодические граничные условия. | ||
+ | Добавление частиц привело к увеличению скорости потока предположительно из-за уменьшения общей вязкости потока.Построены профили распределения скоростей жидкости и смеси. | ||
+ | Так же на представленных видео ,что распределение скоростей частиц по сечению соответствует распределению скоростей жидкости. | ||
+ | |||
+ | [[Файл:Velo_pat.png|600px]] | ||
+ | *график показателей скорости с частицами | ||
+ | |||
+ | [[Файл:Pres_pat.png|600px]] | ||
+ | *график показателей давления с частицами | ||
+ | |||
+ | [[Файл:Graph3.png|600px]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | {{#widget:YouTube|id=aQovnWZE_mo}} | ||
+ | {{#widget:YouTube|id=LUcas5TnEJI}} | ||
+ | |||
+ | меняем радиусы частиц | ||
+ | |||
+ | radius 0.0003 | ||
+ | |||
+ | [[Файл:Pic1.png|600px]] | ||
+ | *график показателей скоростей 1-начало ;2-середина;3-конец;4-без частиц | ||
+ | |||
+ | {{#widget:YouTube|id=WFzzxLJt0sA}} | ||
+ | |||
+ | radius 0.0002 | ||
+ | [[Файл:Pu4_01.png|600px]] | ||
+ | *график показателей скоростей 1-начало ;2-середина;3-конец;4-без частиц. 1000 итераций | ||
+ | |||
+ | radius 0.0002 | ||
+ | [[Файл:Pu4_02.png|600px]] | ||
+ | *график показателей скоростей 1-начало ;2-середина;3-конец;4-без частиц. 2000 итераций | ||
+ | |||
+ | [[Category: Студенческие проекты]] |