海洋油气压裂设备噪声特性试验研究

为研究海洋油气压裂设备的噪声特性,基于现场测试,对单台海洋油气压裂设备的噪声特性进行测试分析,主要包括背景噪声测试和1~6挡稳定运行工况下的噪声测试。通过数据处理,研究压裂设备噪声特性,确定其辐射噪声较大位置以及产生原因。用声压法(工程)计算压裂设备辐射的声功率,研究挡位变换对压裂设备辐射噪声的影响。研究结果表明:海洋油气压裂设备噪声显著频段为315~4 000Hz,呈宽频特性,以机械性噪声为主;靠近甲板位置处噪声声压级较大,甲板和机组的反射作用会明显增强噪声;变换挡位对整机辐射的噪声声功率无影响。研究结果可为制定合理的降噪措施提供依据。     

基于ADAMS与ANSYS的橇装压裂设备联合仿真

海上橇装压裂设备在海洋平台或甲板上作业时,其周期性的载荷激励容易对其底部支撑造成损坏。为此,对橇装压裂设备的主要激励源五缸往复式柱塞泵进行动力学仿真分析,得出其在2挡产生的激振力最大,因此以2挡为例进行分析计算。采用ADAMS对压裂橇进行不同连接方案下的动力学仿真分析可知,在压裂橇底部施加8点弹性支撑时,其支撑点的受力较小且趋于稳定;将压裂橇8点弹性支撑的动态响应结果输入到ANSYS作为甲板的动态激励,分析得出甲板的响应结果符合商船振动综合评价标准。提出的减振方案及分析结果对海上橇装压裂设备的安放具有一定的参考价值。     

某柴油机辐射噪声仿真分析

为降低某柴油机的整机噪声,采用数字化设计方法对其进行了仿真分析,基于AVL Excite平台建立了整机多体动力学模型,结合多体动力学结果对整机结构进行了进一步的数据恢复和声学分析,得到了整机的表面振动速度和辐射声功率级。针对噪声突出频率,找出了最大噪声源为油底壳,为整机降噪指明了方向。     

国内大型压裂装备发展现状及分析

随着国内压裂施工作业中压力和排量的不断增加,国内的压裂装备也朝着高压力和大排量的方向发展。列举了国内现阶段的几种典型的大型压裂装备与技术,包括车载压裂装备、涡轮驱动压裂装备、全液压驱动压裂装备、电驱压裂装备和橇装压裂装备,介绍了各项技术的特点和性能,并分析了各自的优势和不足。通过对比研究表明,压裂橇装技术比较成熟,且能适应当前压裂施工环境作业的要求。最后,结合压裂橇装设备的技术特点,提出了压裂橇装设备需要解决的关键技术难题,这对大型压裂橇装设备的研制具有一定的指导意义。     

基于有限元的大型橇装设备吊装强度校核

应用有限元软件ANSYS Workbench对大型液化天然气橇装设备的吊装进行数值分析,校核吊装时橇座和吊点的强度和刚度,并与橇座的实测位移值进行对比,结果基本一致,验证了本文数值计算方法在大型橇装设备吊装分析中的可行性,可为类似大型设备的吊装分析及工程应用提供参考。     

进口天然气橇装式脱水装置运行评价及参数优化

靖边气田投入开发以来使用了几十套进口橇装式脱水装置，良好的性能为气田的生产提供了有力保障，成为集气站生产的核心设备。随着气田的进一步开发，部分橇装式脱水装置出现了三甘醇溶液发泡、盐结晶堵塞、三甘醇损耗量增大等问题，这些问题给气田的生产组织带来一定困难。因此，挑选了部分具有代表性的橇装式脱水装置进行性能评价试验，通过对橇装式脱水装置各单元运行参数以及脱水后水露点等进行现场测试，进一步摸索了橇装式脱水装置的合理处理能力，优化运行参数，完善工艺，确保脱水装置平稳、经济运行。     

船舶重要舱室噪声预报及防护设计

以某勘探船为例，采用统计能量分析（Statistical Energy Analysis，SEA）法对重要舱室噪声进行预报，并对超标舱室进行声学防护设计。利用声学分析软件VA One建立声学模型，对只考虑钢材损耗因子不考虑内装材料影响的舱室声压级进行预报，确定主要激励源和传递路径。在此基础上，预报添加内装材料后的舱室声压级，对声压级超规范许用值位置进行降噪处理。对于空气噪声，大部分采用添加隔声板的方式进行降噪处理；对于结构噪声，主要采用隔振的方式，即将大型设备基座由刚性支座改为弹簧支座的形式。在采取降噪措施后，全船重要舱室均满足中国船级社（CCS）规范噪声舒适性附加标识COMF（NOISE 2）标准要求。研究结果可用于同类型勘探船舶降噪设计，为其他类型船舶舱室的降噪设计提供参考。     

三甘醇脱水装置再生模块减振技术研究与应用

大型天然气橇装设备长距离运输过程中,在一定工况下管道运动剧烈,产生较大变形,管道连接件长时间暴露在变载荷情况下易松动,对设备造成损坏。针对某三甘醇脱水装置再生模块,结合三甘醇脱水装置往复泵往复振动特性,利用有限元技术分析橇装设备在过坑、制动、侧倾三种典型工况,及交变载荷激励下的模态刚度、应力、应变分布,提出支撑方案并进行有限元分析验证。在动力学仿真环境下建立橇装运输系统刚柔耦合模型,对优化方案进行仿真验证。仿真验证结果表明,结构优化后三甘醇脱水装置再生模块振动情况得到明显改善,路面激励与往复泵往复振动对设备整体稳定性的影响明显减小,橇装设备因振动而损坏的可能性大大降低。研究结果证明采用增加支撑的方法能够有效提高三甘醇脱水装置再生模块的结构稳定性和运输安全性,可为类似工程提供一定借鉴。     

测试燃烧器放喷流动及燃烧特性数值模拟

针对气井测试大流量放喷时燃烧产生的高热辐射和噪声对人员及设备造成的危害问题,采用RSM湍流模型、简化的甲烷-氧气2步反应组分输运模型、离散坐标法辐射传热模型、宽频噪声及F-W-H噪声模型对页岩气测试燃烧器大流量放喷燃烧过程进行了数值模拟,考察了大流量放喷时放喷流场及噪声传播规律。分析结果表明:测试燃烧器放喷为扩散燃烧方式,燃烧效率较低,燃烧不完全易冒黑烟,同时扩散燃烧形成上浮火焰形态,火焰根部距离套筒出口较近,形成的高温热辐射使燃烧器本体受热变形而失效;燃烧器内放喷头径向喷孔流速过高导致高射流噪声,进而产生高燃烧噪声,严重威胁人员和设备安全;采用提高燃气和空气混合效果的预混燃烧方式,并合理设计喷孔流速可以抑制现有燃烧器缺陷。所得结果可为大流量测试放喷燃烧器结构改进提供理论指导。     

油气田井站设备橇装化技术研究

本文分析了我国油气田井站传统建设模式存在的弊端,对近年油气田设备橇装化的技术特点进行了研究分析,总结出油气田井站设备橇装化的设计理念,遵循的设计思路,运用的相关技术以及注意要点,并列举了油气田井站已运用的部分橇装化设备。本文最后明确指出油气田井站设备橇装化是一种对传统油气田井站建设模式在设计和制造的创新,今后油气田井站设备橇装化将成为油气田建设的趋势和方向。本文对今后油气田井站设备橇装化研制具有一定的指导意义。     

小型橇装LNG装置液化工艺对比分析

小型橇装LNG装置具有工艺流程简单、安装搬迁方便、原料气适应性强等特点,对于偏远地区油气回收、海上油气回收、散井气回收以及沼气回收利用等具有重要作用。对目前运行的小型橇装LNG装置所采用的混合冷剂循环制冷(MRC)工艺、N2膨胀制冷工艺、丙烷预冷混合冷剂制冷工艺和高压引射制冷工艺等4种液化工艺,从能耗、核心设备选型、可操作性、可成橇性等方面进行对比分析。通过分析得出,MRC工艺比较适合5×104m3/d及以下规模的橇装天然气液化项目。该研究结果对小型橇装LNG装置液化工艺的选择有借鉴意义。     

大功率轻型模块式海洋压裂橇的研制

目前,海洋压裂施工主要有两种方式,一种是将设备集中在一艘驳船上,施工时通过高压软管与平台上的井口连接;另一种是将所有设备吊到平台上,直接在平台上进行压裂施工。在后一种方式中,施工时需将设备全部吊到平台上,由于平台吊机起吊能力的限制,对压裂设备的重量提出了要求。本文对压裂橇进行了轻量化和模块式设计,解决了这一难题。     

钻机井架安全承载能力评定方法研究

钻井是石油天然气勘探与开发的一个重要环节，钻机井架作为钻井设备的关键部分，其承载性能直接关系到整套钻机系统的安全运行。为了准确评定出钻机井架的安全承载能力，提出了以测试应力为基准定量评定含损伤缺陷钻机井架安全承载能力的新方法。首先建立了以测试应力为基准的参考应力修正数学模型，其次推导出以截面锈蚀、杆件初弯曲、载荷偏心等主要损伤缺陷指标所确定的修正函数，得到真实反映含损伤缺陷钻机井架力学行为的数值修正模型，实现对安全承载能力的预测。对现场某型号钻机井架进行逐级加载试验，得到了载荷与应力的关系曲线；结合现场钻机井架实际的损伤缺陷状况修正数值模型，并进行了数值仿真模拟加载试验，实测值与仿真值误差在5%以内，验证了该数值模型的准确性。最后根据仿真预测结果对该井架安全承载性能进行了评定，为提高油气勘探开发过程中钻机系统的安全运行提供了参考。     

橇装井口管汇装置的优化设计

管汇装置是陆地和海洋平台必备的井液处理设备。文章着重阐述了如何从整橇结构及分管布置的角度去实现橇装井口管汇装置的优化设计，并以国际工程项目为实例进行分析说明。这对降低工程成本、缩短工期、全面提高工程质量具有现实意义。     

海洋平台噪声风险评估与管理研究

海洋平台噪声风险分析与管理研究在我国尚处于起步阶段,研究噪声风险对工作人员的影响并建立噪声风险评估体系具有重要意义。对海洋平台噪声风险源进行分类,提出噪声作用机制模型,在此基础上将层次分析法和模糊综合评判法引入噪声风险分析中,将定量分析和定性分析、模糊数学和调查统计、员工意见和专家意见相结合,从而制定海洋平台噪声风险管理策略。针对噪声风险分析结果,给出噪声管理建议,从而使海洋平台噪声风险降到最低,保证海洋石油生产活动高效进行。     

水平井分段体积压裂复杂裂缝形成机制研究现状与发展趋势

水平井分段体积压裂是油气储层中复杂裂缝网络形成的重要技术之一，准确了解复杂裂缝网络形成机制、预测复杂裂缝网络形态对非常规油气资源高效开发具有重要意义，同时也是水力压裂设计优化的理论基础。围绕非常规储层复杂裂缝形成机制，国内外学者根据"应力阴影"效应对水力裂缝同步扩展、水力压裂顺序对多裂缝动态延伸影响、层理面对水力裂缝纵向扩展遮挡效应和天然裂缝与水力裂缝交互动态等方面，分别建立了相应的水力压裂模型，并从数值模拟角度对其进行了定性分析。通过总结国内外研究现状，并从模型建立假设条件、数值模拟模型思想和模型局限性3方面对现有模型进行了剖析，并对未来研究方向提出了建议，研究结果可对未来水力压裂复杂裂缝形成机制研究提供借鉴。     

水平井分段体积压裂复杂裂缝形成机制研究现状与发展趋势

水平井分段体积压裂是油气储层中复杂裂缝网络形成的重要技术之一，准确了解复杂裂缝网络形成机制、预测复杂裂缝网络形态对非常规油气资源高效开发具有重要意义，同时也是水力压裂设计优化的理论基础。围绕非常规储层复杂裂缝形成机制，国内外学者根据"应力阴影"效应对水力裂缝同步扩展、水力压裂顺序对多裂缝动态延伸影响、层理面对水力裂缝纵向扩展遮挡效应和天然裂缝与水力裂缝交互动态等方面，分别建立了相应的水力压裂模型，并从数值模拟角度对其进行了定性分析。通过总结国内外研究现状，并从模型建立假设条件、数值模拟模型思想和模型局限性3方面对现有模型进行了剖析，并对未来研究方向提出了建议，研究结果可对未来水力压裂复杂裂缝形成机制研究提供借鉴。     

橇装化装置在海外气田集输工程中的应用

中国石油在海外开采石油天然气的步伐不断加快,内部集输作为油气地面建设工程的重要组成部分,快速高效的建成对工程顺利投产起着不可忽视的作用,装置的高度橇装化是重要手段之一。为了更加深刻了解认识橇装化装置在海外气田集输工程建设中的作用,结合某海外气田内部集输工程,针对工程难点,将装置橇装化与传统的现场安装固定设备的方式进行对比,对橇装化装置的独特优势进行了分析研究,简要介绍了橇装化装置在该工程的应用成果。装置橇装化有着巨大的发展潜力,不仅能够缩短气田建设工期,保证建设质量,方便维护管理,而且能有效降低工程的基础建设投资。     

XJ40型橇装式电驱动修井机

针对目前油田为各型修井机提供动力的柴油机的工作效率仅为50%,不仅作业成本高,而且还存在噪声污染和排放废气等问题,研制了XJ40型橇装式电驱动修井机。该电驱动修井机采用模块化设计,整机分为调速电动机及控制模块、传动系统模块、绞车及盘式刹车模块、液压控制模块及橇装底盘等5大模块,具有结构简单、占地面积小、操作方便和环保节能等优点。现场试验结果表明,采用该修井机进行一般的修井作业,工作效率比传统的通井机、修井机高10%左右,动力费用约为传统修井作业设备的52.3%,无废气排放,噪声低,满足了现代化施工的环保要求。     

天然气管道泄漏声场特性研究

根据莱特希尔理论可确定天然气管道泄漏处声源为四极子声源,用声强方程和莱特希尔气动力声方程,推导出天然气管道泄漏喷流噪声强度与喷流速度间的关系式。用Matlab软件对天然气管道泄漏声场进行数值模拟,分析了天然气管道泄漏时的声场分布及声压级。结果表明,管道内声波形成驻波且整体声压都很大,管道外为四极子声源所产生的声场,声波的辐射和衰减较快;随着泄漏孔直径D和管内运行压力p0的增大,声场声压p和声压级SPL也增大。该项研究为天然气管道泄漏的进一步研究提供了理论基础。