LW380×1400D-BP型大处理量超高速钻井液离心机设计

高速离心机主要用于分离钻井液中2μm级的超细固相颗粒。常规高速离心机的分离因数和转鼓尺寸较小,对钻井液中超细固相的分离效果不佳,且处理量与中速离心机的流量不匹配。研制了LW380×1400D-BP型大处理量超高速钻井液离心机,其转鼓直径为380 mm,最高工作转速为4 000 r/min,最大分离因数为3 400 g。设计了双级减振结构、轴承自动油气润滑系统、进液量自适应调节系统等,解决了转鼓直径增大和转速提高带来的振动烈度增加、关键零件寿命降低等问题。工业试验结果表明,工作转速3 800 r/min时,处理后钻井液固相的中值粒径D₅₀达到2μm,对应处理量5～6 m³/h,进液量自适应调节可靠。该超高速离心机完全满足了钻井工艺对钻井液中超细固相的净化和处理量的双重需求。     

离心机分离固相测定分析方法及其应用

离心机是现场钻井液净化处理常用装置,也是使用效果比较稳定的固相控制装置,目前钻井现场常用型号多为LW355和LW450型2种,考虑到处理量提高问题,也有配置LW600型的。但无论哪种型号的离心机,其分离效率以及底流产物固相组分的变化都不大,造成这种情况的原因主要是对于密度、黏度一定的浆液,离心机存在一个比较理想的固相颗粒分离点,由于现场钻井液成分以及性能参数处于不断变化中,加之现场维护工艺也在根据情况随时调整,导致离心机的"理想分离点"也会不断变化,目前的离心机尚不具备自行调节"分离点"至理想范围的能力。这就需要对离心机排放物（底流或溢流）的固相组分进行分析,以便实时掌握离心机分离效率变化情况,根据分离产物中各类固相的含量及时调节离心机工作参数,尽可能使离心机分离效率处于理想状态。来自国内各地不同井的离心机底流产物固相分析结果表明,离心机对于高、低2种密度固相的分离效率存在比较显著的差别,这主要是离心机在工作状态时,由于进料状态的不断变化导致离心机的"分离点"也处于随机性的动态变化中。系统地对离心机排放物进行固相成分分析,有助于离心机的技术进步和提高离心机使用效率。      

钻井液离心机的设计

设计钻井液离心机主要依据离心机的水力负荷和固体负荷,即Σ理论和β理论。分析计算表明,影响离心机性能的主要因素有分离因数、差动速比和岸锥角等。结构设计时,推荐转鼓转速1600～2000r/min,分离因数828～2100,岸锥角8～10°,差功速比79/80。     

高密度钻井液加重剂回收工艺及装置设计

现有的工艺流程中，一般都没有把钻井液中的加重剂进行回收利用，而是直接排入废渣池，这就造成了大量的经济损失和资源浪费。在现有固控系统的基础上，设计了一种高密度钻井液加重剂的回收工艺，采用双离心机分离回收系统。通过改进高密度钻井液加重剂回收工艺，使现有的固控系统能够更好地处理钻井液。该工艺可回收大部分的加重剂，并将其循环利用，而且还可以清除进入循环系统中的有害固相。为达到最佳分离效果，所有新增装置能快捷地与原有系统的装置配合，通过变频器对离心机进行变频调速，使离心机在处理不同密度的钻井液时，能够适时调整到合适的转速，从而使该工艺得到更大范围的应用。     

重晶石回收系统评价体系研究与应用

长城钻井液在页岩气井三开采用高密度油包水钻井液,重晶石回收系统是钻井液维护的关键固控设备,但现场缺乏对该系统的评价体系,设备运行效率低下等问题较为突出。重晶石回收系统主要由两台中、高速离心机组成,原理是重晶石和低密度固相在离心机内受到的离心力不同,可以实现分级沉降。对双离心机系统的评价要求是:中速离心机的底流分离的低密度固相、溢流低密度固相分离效率越低越好,高速离心机的底流分离的低密度固相、溢流低密度固相分离效率越高越好。根据要求建立数学模型和评价方法,并在威204H7-6井的水平井段进行实验,中速离心机在2 200 r/min条件下,底流分离出了3.2%的低密度固相,溢流损失了20.74%的低密度固相,没有达到评价要求;把中速离心机降至2 000r/min,底流只分离出了0.15%的低密度固相,溢流只损失了4.6%的低密度固相,基本达到评价要求;高速离心机转速为2 805 r/min,低密度固相分离效率为61%,实现了高效运转。      

旋转旋流分离原理固液分离机研究

钻井液固相颗粒的分离对保证超高压喷射钻井及优质快速钻井有着重要意义。根据钻井液固分离设备的现场使用情况和发展要求，综合分析水力旋流器离心机的分离特点，研制了一种新型固液分离机－旋转旋流分离设备原理试验机。     

钻井液用离心机传动方案设计与评价

目前,石油矿场钻井液固控系统所用离心机均为卧式螺旋沉降离心机,其使用效果主要取决于分离因数和转鼓与螺旋的转速差。利用功能原理设计理论对其传动和差速装置进行改进和创新,提出多种传动方案;采用模糊综合评判对不同的传动方案进行了评判,得出双电机变频同步齿形带传动方案具有较好的综合性能。该研究可为钻井液用离心机的改进设计和新产品的开发提供参考。     

钻井液固控系统优化配置研究

针对油田老式循环固控系统设计不合理、技术性能落后等问题,分析了钻井过程中固相类型、胜利油田的地层特点及当前钻井液固控设备现状,对固控设备流程进行了优化设计,形成了适合胜利油田地层特点的钻井液固控系统优化配置方案。采用新型振动筛可提高钻井液的固相控制能力,减轻循环系统用电功率;钻井液除砂除泥一体机能满足各种条件下钻井液固相控制的要求,减少钻井液排放;高低速离心机串联使用可控制深井加重钻井液的固相,除去较小颗粒有害固相,实现对重晶石的有效回收。现场应用表明,进行钻井液固控系统优化配置后固控效果明显提高。     

废钻井液有效成分的再利用

探讨了废钻井液固液分离后再利用的方法,即用经离心机分离后的脱出水与脱出固相再配淡水钻井液、盐水及饱和盐水钻井液。室内实验表明,此方法在技术上是可行的;这种再配的钻井液性能与现场用钻井液和室内按常规方法配制的钻井液性能相近;用脱出固相再配制的钻井液原材料成本只有常规钻井液材料成本的1/6左右。为废钻井液的再利用和解决废钻井液环境污染问题提供了一条可行途径。     

钻井液净化系统的现状及发展趋势

概述了国内外钻井液振动筛，水力旋流器和离心机的现状，指出国内在开发钻井液振动筛时，应适当提高振动幅度和振动频率，加强超细目振动筛筛网的研究，提高振动筛的可调节性，水力旋流器的发展方向是将除砂器，除泥器，振动筛组保为一体，锥简选用轻质防腐耐磨材料制造，钻井液用离心机的发展方向为大排量，变频调速，。今后最佳的固控系统配套方案，应是几台高性能的超细目振动筛加全能离心机。     

磁分离技术在石油及化工领域的应用

磁分离技术作为一种新兴的分离技术具有处理量大、效率高、选择性好以及处理过程中不产生二次污染等优势。基于磁分离技术的原理和技术特点,调研分析该技术在石油及化工行业废水处理、催化裂化催化剂分离和费-托合成催化剂分离领域的应用现状。磁分离技术对于石油及化工行业废水中重金属、油类及微细悬浮物有良好的分离效果;采用该技术分离、回收催化裂化催化剂流程简单,经济效益高;经磁分离技术分离后,费-托合成液态产物中的催化剂含量显著降低。磁分离技术具有广阔的应用前景,建议在磁种回收、聚磁介质的选择以及新型磁分离设备的研发等方面要重点关注和突破。     

钻井筛处理量的数学建模和试验研究

钻井筛的处理量是由钻井液中固相和液相的各自含量决定的。引入固相-筛网干涉系数和筛网固相载荷系数。来计算钻井液中临界、大尺寸固相颗粒对处理量的影响；在综合考虑固相运移速度、钻速、井眼尺寸、钻井液流量、固相的粒度分布和筛孔面积等参数对处理量影响的基础上。建立了钻井筛处理量的实用计算模型。现场试验表明，该计算模型具有较高的精度。对钻井筛的选用具有指导作用。     

水力旋流器结构参数优化设计

在综合分析水力旋流器现有计算式的基础上，采用与水力旋流器处理能力有关的固相分离颗粒粒度计算式，并以追求固相分离颗粒粒度最小为目标对旋流器的结构参数进行优化设计。列举了用随机方向搜索法进行寻优计算的实例，获得了较好的优化结果。通过对优化结果的分析，并与传统设计比较，提出了对水力旋流器结构参数进行优化设计的必要性和几点建议。     

旋流式井下液砂分离器的研制及应用

油井出砂造成抽油泵的磨损是油田开发高含水阶段存在的普遍现象。针对上述问题,通过经验与数值模拟相结合的方法,设计了旋流式井下液砂分离器,并分析了液相黏度、含砂量、流量对分离效果的影响。结果表明:液相黏度对分离效率的影响最大,液相黏度的增加会导致分离效率的降低,因此井下液砂分离器适用于稀油井或特高含水的油井;当含砂量低于10%时,其对分离效果的影响不明显;对于一定直径的液砂分离器,有一个合理的流量范围,可以根据油井产量的大小,选用适当直径的井下液砂分离器。现场应用表明:旋流式井下液砂分离器能有效地降低进泵液体中的含砂量,提高泵效,平均延长抽油泵寿命60 d,并能显著减少砂卡的发生。     

聚合物弱凝胶在高盐中低渗条件下的渗流特性 及影响因素*

为提高长庆高盐油藏采收率,以长庆油田油藏地质特征和流体性质为模拟对象,研究了聚合物弱凝胶的渗流特性及影响因素,分析了作用机理。结果表明,影响聚合物弱凝胶渗流特性的因素较多。随聚合物浓度、相对分子质量、注入水矿化度和Cr³⁺浓度增加,聚合物弱凝胶的阻力系数(Fr)和残余阻力系数(F(rr))增大,驱替过程中注入压力增加;随岩心渗透率减小,Fr和F(rr)增加,注入压力增加。不同类型聚合物交联生成的弱凝胶对岩心的封堵效果不同。与相同浓度的聚合物溶液相比,尽管聚合物弱凝胶视黏度略为减小,但其Fr和F(rr)较大,且F(rr)大于Fr,液流转向能力良好。水稀释引起弱凝胶分子链舒展和吸水水化膨胀是造成弱凝胶分子聚集体尺寸增大、岩心孔隙内滞留和封堵作用增强的主要原因。图6表9参25。     

新型含钨高硅铸造镍基合金的组织性能分析

Ni Mo型的HastelloyB合金用于氢氟酸介质中具有优良的耐蚀性能 ,但成本较高。为此 ,研制了耐氢氟酸介质腐蚀的新型含钨高硅铸造镍基合金。该合金的化学成分 (wt% )为C≤0 0 2 ;Si3 0～ 5 0 ;Mn≤ 0 5 ;P、S≤ 0 0 2 ;Cr10 0～ 2 0 0 ;Ni4 0 0～ 4 8 0 ;Mo12 0～ 16 0 ;W 3 0～ 8 0 ;Fe为余量。合金铸态组织为奥氏体基体加少量M6 C碳化物和σ金属间相 ;合金经 12 0 0℃水冷固溶处理后 ,可得到单相奥氏体组织。这种合金组织在 4 0℃、 2 0 %氢氟酸介质中具有与HastelloyB合金相当或稍好的耐蚀性能     

Rheology of Middle Distillate. I. Role of Composition

The rheological behavior of middle distillate (250-375°C) fraction, obtained from the waxy Bombay-High Off-shore crude oil, and its five narrow sub-fractions of 25°C interval each, i.e., Fr 1 (250-275°C), Fr 2 (275-300°C), Fr 3 (300-325°C), Fr 4 (325-350°C), and Fr 5 (350-375°C), have been studied below their ASTM pour point temperatures. The rheograms (the shear stress vs. rate of shear) of the fraction and sub-fractions, at various temperatures below their pour points, are recorded on a Haake RV-12 Co-axial Rota Viscometer fitted with a NV sensor and a temperature programmer (PG-20) and attached with a programmed heating/cooling system. From these rheograms the flow parameters like plastic viscosity, apparent viscosity, and yield stress are obtained and their variations with temperature and shear rate have been studied in terms of compositions of the fraction/sub-fractions. These results might be useful in devising methodology for overcoming the wax separation phenomenon from middle distillates at low temperatures.     

Rheology of Middle Distillate. I. Role of Composition

Abstract

The rheological behavior of middle distillate (250–375°C) fraction, obtained from the waxy Bombay-High Off-shore crude oil, and its five narrow sub-fractions of 25°C interval each, i.e., Fr 1 (250–275°C), Fr 2 (275–300°C), Fr 3 (300–325°C), Fr 4 (325–350°C), and Fr 5 (350–375°C), have been studied below their ASTM pour point temperatures. The rheograms (the shear stress vs. rate of shear) of the fraction and sub-fractions, at various temperatures below their pour points, are recorded on a Haake RV-12 Co-axial Rota Viscometer fitted with a NV sensor and a temperature programmer (PG-20) and attached with a programmed heating/cooling system. From these rheograms the flow parameters like plastic viscosity, apparent viscosity, and yield stress are obtained and their variations with temperature and shear rate have been studied in terms of compositions of the fraction/sub-fractions. These results might be useful in devising methodology for overcoming the wax separation phenomenon from middle distillates at low temperatures.     

矿渣MTC固化体的脆裂问题及改进途径

通过对矿渣MTC固化体与水泥固化体微观结构差异的分析以及对矿渣MTC脆裂问题的影响因素分析,认为激活剂是引起矿渣MTC脆裂问题的主要因素,也是改善和强化固化体强度和韧性的关键因素。借助超高强度水泥理论和复合材料理论,提出了改进矿渣MTC固化体韧性和强度的新途径,由此研制出的增强型MTC固化体,经现场应用效果较好。