自振空化射流空泡动力学特征及溃灭强度影响因素

以空泡动力学分析为基础,考虑自振射流流场压力变化特性、空泡传热和传质规律,建立了空化气泡在自振射流流场中动态变化的计算模型,研究了空泡溃灭强度的影响因素。研究表明,空化射流破坏岩石的能力主要取决于空泡第1次溃灭的强度,空泡后续溃灭的强度显著降低。自振效应使空泡溃灭压力峰值及其持续时间增大,能大幅提高空泡溃灭强度。水力参数是空泡溃灭强度的主要影响因素:一定射流速度下,存在最优的围压值,使空泡溃灭强度达到最大;增大射流速度能提高空泡溃灭强度。流体物性对空泡溃灭强度的影响较小:溃灭强度随流体密度增大而降低,受流体黏度和表面张力的影响较小。研究结果有助于了解空化效应提高射流冲蚀性能的作用机理,提升自振空化射流技术的现场应用效果。图10参23     

基于VOF模型的平底结构等速入水砰击载荷研究

水下生产装备等大型结构物在下放安装过程中,在穿越飞溅区阶段结构物底部将受到巨大的波浪砰击载荷。为了准确预测结构所能承受的临界波浪砰击载荷,以判断水下装备穿越飞溅区时是否存在潜在危险,通过重叠网格技术模拟二维平底结构等速冲击入水运动,基于有限体积法与VOF模型求解气液两相流动的雷诺时均方程,研究平底结构入水过程中砰击载荷特性,并对结构物入水过程中气液两相流动变化情况进行分析。分析结果表明:平板垂直等速入水时,结构受到的砰击压力随下放速度的增大而增大,所产生的峰值压力也逐渐增大;当平板具有横向移动速度时,不同横纵速度比对砰击压力的影响较小,砰击压力随时间的变化曲线基本相同,仅峰值压力略有差异;入水角度对平板落水时所受的砰击压力影响较大,当入水角度小于4°时,砰击压力随入水角度的增大而减小,当入水角度大于4°时,砰击压力随着入水角度的增大而增大,入水临界角度为4°;平底结构入水全过程中气液两相流动变化情况较为复杂,主要分为形成空气泡、产生气液射流及水面恢复稳定3个阶段。所得结论可为判断水下结构物能否安全穿越飞溅区提供指导。     

抽油机悬点与抽油杆柱运动协调及临界冲次研究

稠油粘度高,抽油杆柱在井筒流体中运动摩阻大,特别是下冲程,可能会造成抽油杆柱下不去或抽油杆柱滞后于抽油机悬点的运动而产生冲击载荷等,影响油井的正常生产.为此,基于常规游梁式抽油机与宽带式抽油机悬点运动特性及抽油杆柱受力分析,建立了宽带式抽油机悬点运动规律和抽油杆柱在井筒液体中自由下行运动规律的计算模型,分析了悬点运动与抽油杆柱下行运动的协调性,计算了临界冲次.研究结果表明,抽油杆柱在井筒流体中自由下行时,先做变加速运动,当速度增加、下行粘滞力增大到使抽油杆柱受力平衡时,速度达到最大值,开始做匀速运动;等值粘度越小,抽油杆柱达到匀速运动的时间越长,最大下行速度越大;抽油机悬点与抽油杆柱下行运动之间存在临界冲次,当油井生产冲次小于等于临界冲次时,抽油机悬点与抽油杆柱下行运动才能协调;临界冲次随井筒流体粘度的增加而降低,在相同等值粘度的条件下,长冲程、慢冲次有利于抽油机悬点与抽油杆柱下行运动的协调,从而保证稠油的高效开采.     

含硫天然气井井喷失控15分钟H2S扩散数值模拟

根据油气井现场实际条件,建立了数值计算的物理与几何模型。主要考虑环境风速和井喷气口初始喷出速度两个主要因素,对井喷后15min H2S浓度分布进行分析。研究结果表明:2m/s以上的风速可以使H2S扩散形成一个沿风向偏转下压的类似椭圆的区域,并且下压的程度随风速增大而增大;气体喷出初速度一定时,H2S的扩散区域随着风速的增大而增大,但是近地面类椭圆较高浓度区域则呈现先增大后减小的趋势;当环境风速一定时,H2S的扩散区域随着喷口初速度的增加而增大;在较高的喷出速度条件下,H2S扩散会出现涡流,扩散至远处地面后还会出现"反弹"的现象。     

短期气液测裂缝导流能力影响因素分析

为了分析短期气液测导流能力影响因素,考虑时间、实验流速、闭合压力及流体相态因素,利用支撑剂导流能力室内实验来对比分析短期气液测导流能力差异。实验结果表明:液测导流能力随时间呈递减趋势并且很难在短时间内达到稳定状态,而气测导流能力随时间变化不明显且短时间就可以达到稳定状态;实验流速对导流能力产生一定影响且随流速增加导流能力有较小幅度的增加;闭合压力对导流能力影响较大,随着闭合压力增加气液测导流能力明显下降且气测导流能力下降速度明显强于液测。流体相态对导流能力的影响同样显著,闭合压力为10 MPa和80 MPa下气液测导流能力分别达到最大和最小值,10 MPa下气测导流能力是液测的2.67倍,80 MPa下为3.10倍。     

户部寨气田腐蚀规律研究

户部寨气田随着开采时间的延长,气井产出水呈上升趋势,腐蚀现象也逐渐明显.针对户部寨气田腐蚀特征,从8个方面进行了研究,研究结果表明:部分气井油管存在腐蚀,腐蚀速度与产气压力存在正比关系;随CO2浓度的升高,腐蚀速度逐渐增大,当CO2浓度接近饱和时,腐蚀速度达到最大值,并维持在一定水平;随温度升高CO2腐蚀速度增大;日产水量在0.5～2.3 m3时,油管的腐蚀速度较大,而日产水量低于0.5 m3和高于2.3 m3的气井,腐蚀速度较低;腐蚀速度随矿化度的增加而增大,但当矿化度大于35 682 mg/L,腐蚀速度随矿化度的增大而逐渐下降;油水比不同,对腐蚀产生的影响也不一样;日产气量低于5.6×104 m3/d时,产气量对腐蚀的影响较小;当产气量超过5.6×104 m3/d时,随产气量的增加腐蚀速度加快;介质流速增大,腐蚀速度增大.     

突变流道内空泡脱落特性及空蚀损伤分析

针对一种特殊设计的空化室内空化演变过程进行数值模拟分析,利用流体汽化体积分数验证了雷诺应力湍流模型(RSM)、ZGB空化模型、增强壁面函数对于模拟空化过程的适用性,及其模拟结果与实验结果的吻合性;分析了流场分布特点和泡状空化下的空泡演变规律,并考察了壁面的空蚀损伤特性。结果表明,空化室内的空化演变是一个具有准周期性的非定常过程,且空化初生依附点与流道结构密切相关,皆为迎流流速最大处。不同空化初生依附位置产生空化过程的液相汽化体积分数相差较大,但其演变周期相近、规律一致,而空泡演化过程严重受流场影响和流道结构的制约。空泡的周期性演化使空泡破裂产生壁面剪切力同样呈现出周期特性变化,壁面空蚀损伤程度存在峰值,且与空泡群的脱落、融合、溃灭过程密切相关。     

压裂液返排速度对支撑剂回流量及其在裂缝内分布的影响

根据压裂过程中压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立了数学模型,模拟了裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算发现压裂液的返排速度对支撑剂的回流量及支撑剂在裂缝内的分布影响很大.随着压裂液返排速度的增大,支撑剂的回流量逐渐增加,但增加的幅度逐渐变缓;支撑剂在裂缝内的分布状况则随着压裂液返排速度的增大而逐渐变好.计算结果表明,为了获得较好的支撑剂缝内分布,在施工条件许可的范围内应尽量提高压裂液的返排速度,既可改善支撑剂在裂缝内的分布,又减少了压裂液对地层的伤害.     

气动潜孔锤钎头破岩分析及工艺参数优选

为提高硬质地层气动潜孔锤的破岩效率和进尺能力,基于非线性接触动力学理论,运用ABAQUS软件建立了活塞-气动潜孔锤钎头-岩石(花岗岩)仿真模型,采用无反射边界条件,分析了冲击速度和回转速度对钎头冲击反力、侵入深度和破岩比功的影响,进而对工艺参数进行优选。分析结果表明:冲击反力峰值与冲击速度近似呈线性增加,回转速度对钎头冲击反力和钻头侵入岩石深度影响较小;钎头在冲击破岩过程中存在多次反弹,活塞第二次撞击钎头后,钎头侵入岩石深度达到最大;相同条件下,冲击回转钻进破岩速度比仅在钻压作用下回转剪切钻进速度提高3~5倍;破岩比功受冲击速度和回转速度影响较大,随着冲击速度的增加,破岩比功存在一个最优值,当钻压为25 kN时,最优工艺参数组合为冲击速度8 m/s,回转速度20 r/min。研究结果可为现场工程施工提供参考。     

气液两相流在油气弯管处冲刷腐蚀的数值模拟

为了定量描述输油管道弯管处由于流体方向改变引起的流体速度改变和压力波动的动态行为,以及管道内部的冲蚀磨损规律,利用Fluent软件建立了90°弯管冲蚀模型。针对不同的入口流速工况,对弯头内部压力和速度场进行了数值模拟,分析了流体在弯管段的流动和冲蚀规律。分析结果表明,流体在经过弯管段时,对管壁外侧压力先增大后减小,并在该侧取得最大值;弯管处流体流速和管壁压力变化剧烈,该区域管壁冲刷腐蚀最为严重;弯头使流体流场更加复杂,增大了气泡溃灭的概率和弯管腐蚀速率;随着流体速度增大,管壁压力会增大,管壁冲刷腐蚀速率也随着流速增大而增大,实际应用中应选择合理的流速。     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。     

Diagnosis of causes of failure of components and subassemblies of chemical equipment

Translated from Khimicheskoe i Neftyanoe Mashinostroenie, No. 12, pp. 33–34, December, 1989.