probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2018-20-1-2-128-137probener-447Research ArticleФИЗИКАPHYSICSРАСЧЕТ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ СЖИМАЕМОСТИ ПРИ ИМПЛОЗИИCALCULATION OF NON-ISOTHERMAL MOTION OF A TWO-PHASE COMPRESSIBLE MEDIUM AT IMPLOUSIONМоренкоИ. В.MorenkoI. V.

Моренко Ирина Вениаминовна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института механики и машиностроения, обособленное структурное подразделение

Irina V. Morenko - сand. sci. (techn.), senior researcher

morenko@imm.knc.ruВолковЮ. А.VolkovY. A.

Волков Юрий Андреевич – кандидат физико-математических наук, генеральный директор

Yuriy A. Volkov - сand. sci. (phys.-math.), general director

Обособленное структурное подразделение ФИЦ Институт механики и машиностроения КазНЦ РАНРоссияInstitute of Mechanics and Engineering, Kazan Science Center, Russian Academy of SciencesRussian FederationЦСМРнефтьРоссияOil field development methods improvement center ltdRussian Federation201830032018201-2128137Copyright © Моренко И.В., Волков Ю.А., 20182018Моренко И.В., Волков Ю.А.Morenko I.V., Volkov Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/447

Рассмотрены гидродинамические процессы в обсадной колонне вертикальной скважины при имплозии. Математическое моделирование движения двухфазной среды со свободной поверхностью основано на методе объема жидкости. Для замыкания осредненных уравнений Рейнольдса используется зональная модель Ментера SST. Численные расчеты выполнены методом конечных объемов с помощью открытой интегрированной платформы OpenFOAM. Установлено, что при заданных входных параметрах период депрессии составляет 1 с, а максимальное давление в контрольной точке превосходит гидростатическое в 1,8 раза. 

Hydrodynamic processes in a vertical well casing during implosion are considered. Mathematical modeling of the motion of a two-phase medium with a free surface is based on the volume of fluid method. Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations are supplemented by the Menter’s Shear Stress Transport turbulence model. Numerical calculations were performed by the finite volume method using the open integrated platform OpenFOAM. It was found that the depression period is 1 s, and the maximum pressure at the control point is 1.8 times higher than the hydrostatic pressure at the given input parameters.

численное моделированиедвухфазная средаметод объема жидкостиимплозияnumerical simulationtwo-phase mediumvolume of fluid methodimplosionReferencesVassilevski Yu.V., Nikitin K.D., Olshanskii M.A., Terekhov K.M. CFD technology for 3D simulation of large-scale hydrodynamic events and disasters // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling, 2012. Vol. 27, No. 4. P. 399–412.Vassilevski Yu.V., Nikitin K.D., Olshanskii M.A., Terekhov K.M. CFD technology for 3D simulation of large-scale hydrodynamic events and disasters // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling, 2012. Vol. 27, No. 4. P. 399–412.Волков Ю.А., Конюхов В.М., Костерин А.В., Чекалин А.Н. Математическое моделирование имплозионного воздействия на пласт. Казань: «Плутон», 2004. 78 с.Volkov Ju.A., Konjuhov V.M., Kosterin A.V., Chekalin A.N. Matematicheskoe modelirovanie implozionnogo vozdejstvija na plast. Kazan': «Pluton», 2004. 78 s.Попов А.А. Имплозия в процессах нефтедобычи. М.: Недра, 1996. 192 c.Popov A.A. Implozija v processah neftedobychi. M.: Nedra, 1996. 192 c.Косолапов А.Ф., Корженевский А.Г., Корженевская Т.А. Энергетические, гидродинамические и волновые характеристики имплозионного источника ДСК-1 // Научно технический вестник «Каротажник». 2015. № 247. С. 92–100.Kosolapov A.F., Korzhenevskij A.G., Korzhenevskaja T.A. Jenergeticheskie, gidrodinamicheskie i volnovye harakteristiki implozionnogo istochnika DSK-1 // Nauchno tehnicheskij vestnik «Karotazhnik». 2015. № 247. P. 92–100.Конюхов В.М., Краснов С.В., Конюхов И.В. Компьютерное моделирование имплозионных процессов в системе «нефтяной пласт – скважина – подвижная имплозионная камера» // Научнотехнический журнал «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». 2016. № 5. С. 32-37.Konjuhov V.M., Krasnov S.V., Konjuhov I.V. Komp'juternoe modelirovanie implozionnyh processov v sisteme «neftjanoj plast – skvazhina – podvizhnaja implozionnaja kamera» // Nauchnotehnicheskij zhurnal «Avtomatizacija, telemehanizacija i svjaz' v neftjanoj promyshlennosti». 2016. № 5. P. 3237.Давыдова Е.В., Корчагова В.Н. Свободное программное обеспечение для моделирования жидкости со свободной поверхностью // Труды института системного программирования РАН. 2016. Т. 28. № 1. С. 243-258.Davydova E.V., Korchagova V.N. Svobodnoe programmnoe obespechenie dlja modelirovanija zhidkosti so svobodnoj poverhnost'ju // Trudy instituta sistemnogo programmirovanija RAN. 2016. T. 28. № 1. P. 243-258.Шаланин В.А. Лагранжевы методы моделирования потоков со свободной поверхностью // Молодой ученый. 2016. № 2. С. 261-263.Shalanin V.A. Lagranzhevy metody modelirovanija potokov so svobodnoj poverhnost'ju // Molodoj uchenyj. 2016. № 2. P. 261-263.Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // Journal of Computational Physics. 1981. Vol. 39, N. 1. P. 201-225.Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // Journal of Computational Physics. 1981. Vol. 39, N. 1. P. 201-225.Моренко И.В., Федяев В.Л. Влияние турбулентности потока вязкой жидкости на гидродинамические характеристики и теплообмен обтекаемых тел // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2010. № 7-8. С. 36-45.Morenko I.V., Fedjaev V.L. Vlijanie turbulentnosti potoka vjazkoj zhidkosti na gidrodinamicheskie harakteristiki i teploobmen obtekaemyh tel // Izvestija vuzov. Problemy jenergetiki. 2010. № 7-8. P. 36-45.Мenter F.R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. 1994. V. 32. № 8. P. 1598-1605.Menter F.R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. 1994. V. 32. № 8. P. 1598-1605.OpenFOAM – The open source CFD toolbox [Электронный ресурс]. URL: http://www.openfoam.com.OpenFOAM – The open source CFD toolbox [Jelektronnyj resurs]. URL: http://www.openfoam.com.Martin J.C., Moyce W.J. An experimental study of the collapse of liquid columns on a rigid horizontal plane // Phil. Trans. Roy. Soc. London (Philosophical transactions of the royal society a mathematical, physical and engineering sciences). 1952. Vol. 244. No. 882. Pp. 312-324. DOI: 10.1098/rsta.1952.0006.Martin J.C., Moyce W.J. An experimental study of the collapse of liquid columns on a rigid horizontal plane // Phil. Trans. Roy. Soc. London (Philosophical transactions of the royal society a mathematical, physical and engineering sciences). 1952. Vol. 244. No. 882. Pp. 312-324. DOI: 10.1098/rsta.1952.0006.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.