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压裂管柱中陶粒对滑套球座影响

         
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目的防止陶粒对滑套球座产生破坏。方法利用有限元软件LS-DYNA对陶粒冲击滑套球座进行建模,分别改变陶粒与滑套球座表面涂层之间的摩擦系数、滑套球座涂层的厚度、陶粒的粒径、陶粒的速度和陶粒速度相对于滑套球座表面的角度,通过仿真结果观察参数变化对滑套球座表面应力的影响。结果随着陶粒和球座之间的静摩擦系数由0.1增加到0.4,球座的最大表面应力由1.67 GPa增加到2.33 GPa。随着球座表面涂层厚度由3μm增大到6μm,球座的最大表面应力由2.05 GPa减小到0.89 GPa。随着陶粒粒径由50μm增加到80μm,球座的最大表面应力由1.67 GPa增加到3.63 GPa。随着陶粒速度由24 m/s增加到96 m/s,球座的最大表面应力由0.96 GPa增加到2.42 GPa。随着陶粒和球座表面之间的夹角由15°增加到60°,球座的最大表面应力由1.67 GPa增加到4.12 GPa。结论压裂液的性能会影响陶粒和球座之间的摩擦系数,进而影响球座的表面应力大小。球座的表面涂层厚度适当增大可以降低其表面的最大应力,压裂液中陶粒的直径越大,单个陶粒对球座造成的冲击应力越大。可以通过设计使滑套球座表面与中心线的夹角尽量小,以减小球座的最大表面应力。施工排量的增大会加剧球座的破坏。

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