加氢裂化装置空冷器管束衬管结构的优化设计

基于FLUENT平台对加氢裂化装置空气冷却器管束人口衬管的直角尾部结构对流动的影响进行了数值分析.结果表明,尾部直角结构使流体在该处产生漩涡,并对下游一定区域造成影响,在衬管尾部后区域产生的高剪应力区加强了流体对换热管壁的冲刷作用.对90°直角、45°倒角及1:10锥度三种衬管尾部结构进行对比分析表明,45°倒角结构优于直角结构,而1:10锥度结构最佳.     

基于CFD的高压空冷器腐蚀失效分析

运用CFD方法对高压空冷器换热管束第三排失效位置进行了数值计算.分析了衬管尾部直角结构对管束失效的影响,结果表明,衬管尾部直角结构在流体下游诱发涡流,在距衬管尾部约75 mm处产生高壁面剪切应力(最大值达到13.1 Pa)区,冲刷作用加强;通过分析管内垢物的分布与流动状态的关系,发现垢物沿轴向分布的不均匀改变了管内流体的流速,在垢物层最厚位置之后形成高剪切应力区,极大地加强了冲刷作用.计算结果与第三排剖切的部分换热管腐蚀泄露位置基本吻合.     

水平管降膜蒸发器管外液膜铺展数值分析

运用FLUENT软件对水平管降膜蒸发器管外液膜的铺展过程进行数值模拟,分析了流量、管间距、管径及流体温度对水平管外液膜铺展的影响。模拟研究结果表明,液膜在水平管外分布不均匀,液膜铺展呈现波峰-平稳-波峰的周期性规律。在整个铺展区域内液膜厚度随流体体积流量的增大而增大,随流体温度的增大而减小;在叠加区内液膜厚度随着管间距的增大而增大;在平稳区域和冲击区域内液膜厚度随着管间距的增大而减小。周向角θ为45°时,液膜厚度在叠加区随管径的增大而增大;周向角θ为90°、135°时,液膜厚度在整个铺展区域内随管间距的增大而减小。     

基于流场分析的Y型对接式压裂管汇布局研究

为提高压裂管汇的使用寿命,在传统的直角对接式布局基础上,设计了一种Y型对接式压裂管汇撬。运用Eulerian-Lagrangian方法与流体分析软件,分析获得不同结构参数下Y型对接式压裂管汇的流场压力、流场速度、冲蚀分布规律,并对Y型对接式布局进行优化。研究表明,随着对接角的增大,Y型对接式压裂管汇的流场压力、速度分布越不稳定,最大冲蚀速率随之减少,平均冲蚀速率随之增大; 在对接四通拐角处设置过渡倒圆后,随着倒圆半径的增大,最大冲蚀速率及平均冲蚀速率随之减小; 在对接角45°、倒圆半径20 mm时,最大冲蚀速率减小37.6%,平均冲蚀速率减少49.7%; Y型对接式压裂管汇的冲蚀速率比直角对接式结构有显著减小,提高管汇使用寿命。     

塔里木油田特殊倒角接箍油管的应用分析

通过对塔里木油田油管使用情况进行调查研究,认为90°台肩接箍油管在起下作业过程中容易损坏封井器密封胶芯,在套管柱结构变化处、在水平井和大斜度井经常阻卡。笔者对现有18°特殊倒角接箍油管和20°特殊倒角接箍油管使用效果进行调查研究,认为采用这2种特殊倒角接箍油管均可以避免上述问题。对18°特殊倒角接箍油管和20°特殊倒角接箍油管在使用过程中的受力情况进行了分析计算,认为18°特殊倒角接箍台肩承载面比20°特殊倒角接箍承载面受力更合理。为了减少油管品种,并保证油管使用性能,应当采用18°特殊倒角接箍油管。对如何从现有的90°台肩接箍油管和20°特殊倒角接箍油管过渡到18°特殊倒角接箍油管提出了具体的建议。     

煤层气自激振荡增产工具空化试验

为提高煤层气采收率,对煤层气自激振荡增产所用空化工具的内部结构进行了室内试验研究,得到了不同流量、孔径和进出口锥度下的节流压差,计算得出各结构及试验条件对应的空化数,进而反映各因素对空化效果的影响。研究结果表明:流量和孔径是影响空化的主要因素,流量与压差成正比,孔径与压差成反比,为了更容易产生空化,应减小孔径,增大流量;流量较小时空化数增加速率大于流量较大时空化数增加速率,孔板直径越小,空化效果越好;流量较大时,孔板直径对空化效果影响不大;采用一次节流(上结构)入口锥度1∶1、出口锥度1∶0. 5以及二次节流(下结构)入口锥度1∶0. 5,此时空化效果达到最优。研究结果对于煤层气井的增产技术研究具有一定的指导意义。     

投球滑套双锥度球座的冲蚀磨损优化研究

水平井裸眼完井分段压裂技术是现阶段提高低渗透油藏产能的主要技术,其技术难点在于分段压裂工具的密封可靠性,其中投球滑套的密封性能在很大程度上直接决定分段压裂的成败,导致投球滑套密封失效的主要原因则是流体携砂冲蚀。依据投球滑套球座的实际工况,在常规单锥度球座的基础上提出双锥度球座,并借助Fluent流体软件实现对双锥度球座的结构优化,优化后的球座二锥度应介于70°~80°之间。双锥度球座解决了由于球座冲蚀磨损造成的投球滑套密封失效问题,保证了水平井裸眼完井分段压裂的可靠性。     

锥度对天然气净化用旋风分离器流场影响

基于计算流体力学,采用RNGk-e湍流模型和离散相模型,研究了锥度在163~175°的天然气净化用旋风分离器的压力场、速度场分布以及分离效率。结果发现,升气管入口附近的部分区域速度和压力变化最大;锥度对筒体及小锥体区域几乎没有影响,而对升气管和大锥体的影响很大,但是并不改变流场的整体分布规律。随着锥度的增加,压降呈递减趋势。气体总速度与切向速度的变化趋势相同,均随锥度的增大而减小。在最小粒径为5μm时,不同锥度下旋风分离器的分离效率均为100%,但是在顶板附近有不同程度的颗粒堆积现象。锥度为163°和166°时,颗粒返混现象很严重,极易造成旋风分离器的顶板腐蚀穿孔,因此不适于工程实际。在剩余的3种结构中,速度变化相差小,从压降和体积方面考虑,172°的锥角结构最优,可较大程度减少材料耗损,节约制造成本。     

两种不同内锥角的泵阀受力的对比光弹性实验

本文使用平面光弹性实验方法,对外锥度为1:12、内锥角分别为45°和55°的两种钻井泵泵阀在受载时的应力状态作了对比分析讨论,其结果可供有关人员在合理选择泵阀结构参数时参考。     

套管膨胀性能试验研究

利用10mm×30°和10mm×45°倒角的膨胀头对J55和N80两种φ114．3mm（41／2英寸）套管进行了膨胀试验，结果表明，30°倒角膨胀头膨胀套管所需的力小于45°倒角的膨胀头；套管膨胀过程中出现3次峰值载荷；J55套管比N80套管易膨胀，J55套管膨胀后的壁厚减薄率大于N80套管，而长度缩短率小于N80套管。     

海洋天然气水合物层钻水平井不同扩径方式携岩能力图版

我国海洋天然气水合物具有埋深浅、层薄、欠压实、弱胶结的成藏特点，长水平井可能是未来商业化开发的有效模式。然而在海洋天然气水合物层钻水平井过程中，由于水合物层欠压实、弱胶结岩石力学强度极低且含水合物的岩屑颗粒会在其重力作用下沉积，造成携岩不畅，从而增大钻具摩阻、扭矩并制约水平井眼的延伸能力。为此，建立了直角扩径、45°斜角扩径、圆弧扩径3种不同扩径方式模型，并用EDEM和FLUENT进行耦合仿真得到了携岩所需临界流速理论图版。仿真研究结果表明:在3种不同扩径方式下，水合物丰度一定时，随着含水合物的岩屑颗粒增大，携岩所需临界流速增大，随着钻井液密度增大，携岩所需临界流速减小；钻井液密度一定时，随着水合物丰度增大，携岩所需临界流速减小；水合物丰度和钻井液密度一定时，直角扩径方式的携岩能力最差，45°斜角扩径方式携岩能力中等，圆弧扩径方式的携岩能力最强。研究结果为海洋天然气水合物藏水平井开采模式的施工参数优化提供了前期技术支撑。     

机械式复合管弯曲性能分析

采用有限元软件对Ф219mm×（14．3＋3）mm机械式复合管进行了弯曲屈曲分析．结果表明机械式复合管在弯曲过程中主要的屈曲失效模式是内衬起皱;通过在有限元中添加过盈来模拟复合管的结合界面并对不同过盈量下的复合管进行了弯曲分析,结果表明采用过盈配合能够很好地模拟复合管的结合界面,并且过盈量越大复合管的结合强度和抗弯能力越高;分析了衬管壁厚对复合管抗弯性能的影响,结果表明增加衬管壁厚能够显著提高复合管的抗弯能力;通过在复合管有限元模型中添加焊接点进行弯曲失效分析,结果表明添加焊接点并不能消除复合管内衬起皱的现象,并且当焊接间距在一定范围内反而会降低复合管的抗弯能力。     

临兴区块致密气井动态携液规律研究

以提前预警致密气井筒积液、及时介入排采措施为目的,针对临兴区块致密气中后期生产面临的低压、低产临界产气等排采问题,运用气液两相流动室内模拟评价方法,开展气液两项流携液状态分析并辅以数值模拟手段,建立1套适用于临兴区块致密气井筒积液综合临界携液模型。结果表明:(1)在相同管径、压力、温度等条件下,斜井段易造成气液严重紊流,流体撞击管壁及流体相互作用产生额外能量损失,液体明显回落;(2)气、水流动过程中随着气体流量逐渐减小,水平井各井段中斜井段压力梯度占比最大,表明斜井段最易积液,特别是在倾斜角为50°时达到最大携液气体流速;(3)Belfroid预测临界携液模型随井斜角变化规律符合实验规律,通过修正关键系数建立综合临界携液模型,误差小于15%且在10°~90°内应用良好。以上成果对致密气井积液预测及后续排采介入时机具有一定指导意义。     

新型高效多管旋风分离器的开发及应用

介绍了石油大学等单位新近开发应用的立式三旋(EPVC系列旋风管和PDC型旋风管)以及卧式三旋(PT-Ⅱ型旋风管)的结构特点。EPVC旋风管通过改进叶片设计方法,提高了细颗粒分离效率;采用分流型芯管排气结构,提高了细粒的捕集率;在泄料盘中心开喇叭形孔,解决了泄料堵塞问题。PDC型旋风管单管气量大,除尘率高,排料通畅,无窜流返混。PT-Ⅱ型旋风管采用双道切向人口和长锥体结构,分离效率高于PDC型。     

川西地区雷口坡组成岩流体期次及其来源

为了明确川西地区雷口坡组成岩流体的期次和来源,在镜下岩石薄片和阴极发光精细观察的基础上,利用成岩矿物流体包裹体与碳、氧和锶同位素等地化资料,综合分析川西地区雷口坡组四段成岩矿物的充填序列,确定成岩流体的期次和来源。研究结果表明,川西地区雷口坡组四段不同粒级充填矿物分为3期,充填序列分别为:第Ⅰ期微-粉晶白云石和方解石、第Ⅱ期细晶白云石和方解石及第Ⅲ期中晶白云石、方解石和嵌晶白云石,3期流体大致分别对应于晚三叠世早—晚期(距今232~214 Ma)、晚三叠世末期—晚侏罗世末期(距今212~145 Ma)、早白垩世—晚白垩世末期(距今142~70 Ma)。雷口坡组四段基质白云石与孔缝充填物的碳、氧和锶同位素组成显示,成岩流体具有正常海相碳酸盐岩的地化特征,并揭示了雷口坡组四段87Sr/86Sr高值是由于蒸发潮坪环境下同生-准同生期毛细管浓缩作用、渗透回流作用以及埋藏期封存海水释放作用的流体侵入造成的。     

泡沫流体在孔隙介质中的流动特点研究

为了研究不同气液比及不同注入方式泡沫流体在长细管模型中产生的特点及运移规律以及端面封堵情况，通过长细管模型进行了注入泡沫流体在孔隙介质中的流动试验。试验结果证明，泡沫在多孔介质中流动，压差分布均匀，泡沫体系在渗透率20 μm2孔隙介质中，能够形成较大的流动压差，并且不会形成端面堵塞，泡沫流动压差随气液比的增大而增大，泡沫压差形成的速度随气液比的增大而增快，形成稳定压差的时间变短；混合式注入泡沫形成的压差由前向后运动，交替式注入气体及泡沫剂溶液首先在中部形成压差，逐渐向两端扩展，混合式注入形成泡沫封堵的时间明显少于交替式注入。泡沫流体适合于油藏驱油，不会形成端面封堵，且混合式注入优于交替式注入。     

泡沫在不同渗透率级差填砂管中的调驱特性研究

为了解决胜利油田稠油油藏开采时蒸汽波及效率低的问题,利用泡沫作为蒸汽流度调剖剂,在温度为90℃的条件下通过物理模拟实验测算了泡沫在不同渗透率级差的两并联岩心管中的阻力因子、高低渗管中产液速度变化特征及泡沫驱油时的采出程度与注入压差的变化特征。实验结果表明：起泡剂FCY产生的泡沫阻力因子随渗透率级差的增大而先增大后减小;泡沫能使高渗管的产液速度减小,而使低渗管的产液速度增大;并联岩心管饱和油后采用泡沫驱,注入0.85PV泡沫时,才能形成有效封堵,而且渗透率级差越大,最终注入压差越低;泡沫驱能同时提高高渗管和低渗管的原油采出程度,但随着渗透率级差的增大,高渗管采出程度略有增加,而低渗管采出程度略有降低。     

催化裂化柴油管式液相加氢流体流动与混合的研究

采用高径比约17的管式液相加氢反应器,在实验室中以催化裂化柴油为原料,加氢脱硫幂函数型表观动力学模型为基础,通过反应前加与不加陶瓷膜管混氢器的反应结果来考察流体流动和混合对反应的影响。结果表明：不加混氢器时,管式液相反应器内流体流动偏离平推流模型较大;加混氢器后管式液相反应器内流体流动偏离平推流模型较小,平均相对偏差仅为2.72 %;说明造成偏离的主要原因是气液的混合而不是返混;采用轴向扩散模型的偏差与平推流模型相当,说明加混氢器后催化裂化柴油管式液相加氢反应器内流体流动可视为理想平推流。