集油管线集肤效应电伴热技术

集油管线电伴热法可分为集肤效应电伴热法和电热带电伴热法。电热带电伴热法因成本高 ,使用寿命短而不利于推广 ,集肤效应电伴热技术则是一种新型的管道伴热技术。集肤效应电伴热法在国外很受重视 ,得到了广泛的应用 ,是近 2 0年来国际上油品伴热的首选方法。1 原理及优点集肤效应电伴热的原理是利用交变电流的电磁感应产生焦耳热 ,如图 1所示。穿管普通电缆的远端与伴热钢管短接 ,在穿管电缆的近端与钢管之间通以交变电流 ,钢管内建立了交变的磁场。在磁场作用下 ,钢管管壁内部产生涡流 ,涡流接近于短路 ,发出大量的焦耳热。由此可见 ,集肤…     

集肤效应电伴热系统的建模与控制策略

鉴于海底输油管道集肤效应电伴热系统在加热降凝时的重要性,以集肤效应电伴热系统的机理为基础,分析集肤效应伴热系统的磁场分布,进而获得集肤效应电伴热系统的等效电路模型,并引入加热功率作为中间变量,从而建立电源频率与集肤效应伴热温度之间的关系。针对集肤效应电伴热系统,从整体上提出一种基于Hammestein模型的非线性 预测控制方法,首先采用辅助模型运用标准粒子群算法对Hammerstein模型的参数进行辨识及优化,然后对线性环节设计广义预测控制器,利用所需伴热温度求解出中间变量加热功率,再对非线性环节求逆反解出所需的电源频率,从而达到高效伴热的目的,并通过仿真研究验证了该控制策略的可行性和有效性。     

基于集肤效应的空心抽油杆电热系统的数值计算

基于集肤效应原理及电磁场有关耦合理论,利用有限元方法,推导了描述交流电加热井下原油的数学物理模型。在数值计算中,假设在同一级空心抽油杆和杆内电缆在每个截面上的电磁场完全相同,并忽略空气中的漏磁。根据建立的模型,对加热系统中空心抽油杆及杆内电缆的电磁场进行了模拟和分析,得出了在不同的操作频率下,空心抽油杆及杆内电缆的电流密度分布情况以及频率与集肤深度的关系。计算结果表明,电流频率越高,集肤深度越小。对空心抽油杆而言,电流主要分布在杆体的内表面上,因而该装置使用安全。     

井下电缆加热技术在高凝油开采中的应用

高凝油在开采过程中因凝固点高、结蜡严重造成原油在井筒内的流动能力差、举升困难 ,引起井堵、井卡 ,甚至抽油杆拉断等 ,影响油井的正常生产。应用井下电缆加热技术 ,在空心杆内下入加热电缆 ,使空心抽油杆和加热电缆组成集肤效应加热体 ,使原油在井筒内得到降粘 ,避免原油举升过程中结蜡凝固 ,保证了油井的正常生产。     

高凝原油输送管道流动安全保障设计探讨

在高凝原油输送管道的设计与运营管理中,流动安全保障问题尤为突出。以中海油国外某高凝原油管道设计为例,针对管道与转运站分属不同管理作业方的特殊模式,提出两种热输送设计方案。在加热、热水预热与置换方案中,经计算预热时预热水最佳温度为84℃,预热水流量越大越好,建议管道设计输量为6 359 m3/d,并对正、反向置换预热的优缺点进行了比较;在集肤效应电伴热方案中,通过技术经济性比选确定了管道保温层厚度取80 mm,集肤效应电伴热系统加热功率设置为2 534 k W,同时对集肤效应电伴热方案相对于加热、热水预热与置换方案的优势进行了分析探讨。     

应用集肤效应电伴热技术防治采输气管线冰堵的可行性

重庆气矿的部分采输气管线在冬季不同程度地受到水合物冰堵的影响。采取的管线保温,加防冰剂等措施受到一定限制。为此,提出应用集肤效应电伴热技术防治采输气管线水合物冰堵。分析和计算证明:集肤效应电伴热技术是防治采输气管线水合物冰堵的一种安全、高效、施工程序简便的电加热技术。     

海底管道集肤效应电伴热在渤南油气田中的应用初探

渤南油气田渤中13—1平台向渤中26—2平台输送油气的海底管道距尾端约13km需要伴热,由于距离较长,普通的电伴热不能满足要求。集肤效应电伴热适合长距离管道的伴热,陆地使用已较普遍,但在国际上用于海底管道还没有成熟的经验。从理论上对集肤效应电伴热用于海底管道的可行性、施工过程中可能出现的问题进行了探讨。     

空心杆电加热系统加热效果影响因素分析

如何提高电加热系统加热效果是空心杆电加热技术推广应用的关键.以空心杆电加热系统为研究对象,仿真分析了集肤效应和邻近效应,介绍了空心杆电加热系统的工作原理,利用ANSYS Maxwell软件对空心杆和加热电缆所处电磁场进行模拟分析,得出空心杆上电流密度受频率、壁厚、电缆偏置的影响规律.研究结果表明:随着电流频率不断增加,...     

集肤效应电伴热在胜利埕岛海底输油管道上的应用研究

如何防止混输的油气在海底管道中凝固结蜡、保证油气的正常输送是合理高效开发海上边远区块的关键。文章介绍了集肤效应电伴热的原理、特点及配套设施,从理论上对集肤效应电伴热用于埕岛油田海底输油管道的可行性进行了探讨,并通过计算分析了集肤效应的效果。理论分析及模拟计算表明,集肤效应电伴热用在海底榆油管道上是可行的,并提出了在实施过程中需要注意的问题。     

海底管道集肤效应电伴热在渤南油气田中的应用初探

渤南油气田渤中13-1平台向渤中26-2平台输送油气的海底管道距尾端约13 km需要伴热,由于距离较长,普通的电伴热不能满足要求.集肤效应电伴热适合长距离管道的伴热,陆地使用已较普遍,但在国际上用于海底管道还没有成熟的经验.从理论上对集肤效应电伴热用于海底管道的可行性、施工过程中可能出现的问题进行了探讨.     

井下分布式光纤井筒温度校正技术研究与试验

油气藏的井下温度分布式动态监测技术作为油气藏开发效果评价的一项关键技术,目前主要采用分布式光纤温度传感器与井下电缆构建光电复合缆的形式来实现,然而电缆工作时产生的大量热量以及复合缆在封隔器位置的特殊结构,导致电缆产生的热量在封隔器部分出现非均匀分布, 使得分布式温度测量参数的常规校准方法难度大。 针对上述问题,文章提出了一种基于Comsol有限元局部温度场仿真与卡尔曼滤波的井下分布式光纤井筒温度校正方法。首先分析了分布式光纤工作原理,并建立了封隔器处整体式复合缆穿越三维结构, 同时构建了基于井下流体对流散热的电潜泵与电缆发热模型;然后针对井下封隔器内的复合缆穿越器,建立了基于Comsol有限元仿真软件的穿越器部分三维温度场模型,并且结合分布式光纤实测数据, 建立了井下分布式光纤温度分布状态空间方程,利用扩展卡尔曼滤波算法,实现了井下分布式光纤井筒温度的精确校准。 最后,利用所研发的温度分布式监测系统在南海某油田进行现场验证,结果表明采用三维温度场建模与卡尔曼滤波校正的井筒测量温度曲线,减轻了电潜泵电缆与封隔器对井筒温度的干扰影响,提高了井筒温度测量的精度,测量相对误差仅为0. 16%,满足生产现场的精度要求。     

大型圆管对接焊缝感应热处理模拟

针对大型圆管对接焊缝感应热处理问题,在设计感应加热器的基础上,利用大型有限元软件ANSYS对圆管型焊缝进行感应加热模拟,得出随时间变化的圆管焊缝温度场分布.改变感应加热主要影响参数,包括电流、频率、加热时间和工件与感应圈之间的间距,依次对圆管焊缝进行感应加热模拟,并根据模拟结果分析得出各参数对圆管温度场的影响规律.鉴于集肤效应导致的圆管焊缝内外壁温差过大情况,提出了在圆管内外壁包裹保温材料的方法和变电流的加热方式,最终通过模拟得出温度场温差满足了热处理的要求.     

分层压裂管柱冲蚀特性数值模拟与实验分析

水力分层压裂技术由于施工排量大、携砂量大、管柱工具井下工作时间长，导致压裂管柱工具部件冲蚀严重。为了研究井下压裂工具冲蚀规律，有针对性分析了井下压裂部件的3种易冲蚀结构:轴向键结构、径向开孔结构和变径结构。采用CFX流场仿真模拟软件，研究了混砂液在易冲蚀结构位置的流场分布，总结出混砂液对易冲蚀结构的冲蚀磨损规律，并通过井下易冲蚀部件实验对有限元计算结果进行了验证。研究表明，键尖冲蚀率随轴向键的键尖形状由大到小变化顺序为:键尖角度60°、90°、45°、180°（键尖圆形）、30°，且键尖部位冲蚀率明显大于键尾冲蚀率；方形出砂口比圆形出砂口抗冲蚀能力强；缩径结构变径比越小冲蚀影响越明显，扩径结构的冲蚀影响可忽略；室内实验结果与有限元计算结果的最大相对误差为10.9%，说明了数值模拟结果的准确性。研究结果为分层压裂工具结构与管柱组合设计提供了理论和施工依据。     

井下射频电磁识别影响因素研究

与井下工具常用的压差和投球控制方式相比,射频识别技术具有控制灵活、施工过程中不改变钻井液排量和钻柱内通径等优点;但在实际应用中,井下复杂工况对射频识别系统的电磁干扰很大,其稳定性得不到保证。为解决这一问题,开展了井下射频电磁识别影响因素研究。通过分析,确定井下工具金属外壳和钻井液类型是主要影响因素;根据无线射频控制系统的工作环境和结构特点,建立了电磁通讯环境的有限元仿真模型,分析了其影响程度和变化规律,并通过室内试验对其进行了验证。研究发现,井下工具金属外壳所产生涡流的影响随井下天线与工具外壳间距增大而减小;钻井液的影响随其电导率增大而增大。研究认为,设计工具时可以合理增大井下工具金属外壳内壁与井下天线的间距;而钻井液的影响可通过优化射频控制电路方式解决。      

埋深海缆的冲刷机理及防护措施

基于数值仿真的方法,得到海缆冲刷发展的3个阶段：泥沙沿水流方向往海缆后方输移;海缆出现部分裸露,局部流速增大,冲刷加剧;海缆后方形成涡流,进一步加速掏空海缆后方、下方泥沙。针对埋深海缆冲刷的机理,研发一种新型海缆保护装置。数值模拟和现场试验结果显示,该冲刷防护装置性能良好,阻流效果达75%,并且具有明显的促淤效果。     

井下封堵球密封副接触应力建模与分析

封堵球密封副的密封性能是井下作业成败的关键,密封副接触应力的大小反映其密封能力。针对井下封堵球密封副的密封原理,分别建立了密封副接触应力的物理模型和有限元模型,通过实例模拟对比了二者的计算结果,分析了密封副几何结构和密封副材料特性对接触应力的影响规律。分析结果表明,封堵球密封副的接触应力可通过物理模型法或有限元法计算,二者模拟结果近似程度高,偏差较小;物理模型法可以反映模拟参数对最大接触应力的连续影响关系,有限元法可以模拟接触应力在密封副上的分布;在相同工况下采用小半锥角设计或选用较高弹性模量的封堵球材料均可增大密封副的接触应力,从而提高密封性能。     

相似理论的斜拉索管桥力学特性研究

利用相似理论搭建了斜拉索管桥的模型实验系统,进行了斜拉索管桥的静力学分析实验,同时采用数值模拟的方法对该管桥进行了非线性有限元分析,用模型实验来验证数值模拟结果的可靠性。通过对比斜拉索管桥在空载、集中载荷以及拉索断裂等工况下的实验数据与模拟数据,分析得出模拟数据的最大偏差在11％以内,模拟结果与实验结果吻合性良好,采用的数值模拟方法可以用来解决斜拉索式管桥工程实际问题。     

电加热空心抽油杆温度分析与应用

基于集肤效应原理及电磁场和温度场的有关耦合理论,利用有限元方法,建立了空心抽油杆交流电加热系统温度分析模型,对空心抽油杆内壁和外壁的温度变化进行了数值模拟并对抽油杆杆体温度变化影响因素进行了分析.结果表明,空心抽油杆杆体的温度分布与电流频率和通电时间具有一定的函数关系.频率越高,杆体温度越高;通电时间越长,杆体的温度越高.可以通过改变交流电的频率和通电时间,控制空心抽油杆杆体的温度,来适应不同性质稠油的开采.实际应用算例表明,将空心抽油杆温度分析用于估计稠油预热时间,可为稠油开采中电加热系统的加热频率和通电时间的合理选择提供参考.图8表1参11     

膨胀筛管螺纹连接技术研究

螺纹连接技术是膨胀管的核心技术之一,突破该技术对膨胀筛管技术的研究具有至关重要的意义。利用ANSYS软件对带有割缝的倒钩齿螺纹进行有限元计算,得到螺纹膨胀变形后的有限元分析结果,找出模拟螺纹结构的设计缺陷,提出了相应的解决方法,并对改进后的膨胀筛管螺纹进行了膨胀试验、抗拉试验、井下模拟试验及管内防砂试验。试验结果表明,膨胀筛管螺纹采用配合槽和销钉紧固设计,能够较好地满足筛管连接及膨胀要求,可以作为膨胀筛管的连接螺纹。