高速泵的振动故障分析与解决措施

高速泵因其具有简洁的单级泵结构而达到多级泵的性能,非常适合小流量、高扬程工况的应用,与多级泵相比,具有过流部件少,节约昂贵的特殊材料等优点,因此在石油、化工等行业得到了广泛的应用。但由于其转速极高(我公司实际最大输出转速可达20865r/min),运行过程中常出现振动值超标的情况,通过对我公司所用高速泵振动故障的分析,提出了解决方案,规范了检修规程,并对生产中出现的新问题进行了探讨。     

高压水射流井底切槽应力卸载特性

深井/超深井岩石应力大造成的岩石强度升高是导致钻头磨损快、钻井效率低的主要原因之一。高压水射流技术由于可以大幅度提高机械钻速而被广泛应用于钻井工程领域。传统高压水射流破岩理论认为水射流能够起到清岩和辅助破岩的作用,但水射流形成的凹槽对井底岩石应力状态分布的影响一直没有引起足够的重视。结合钻头与高压水射流联合破岩过程,提出了高压水射流井底切槽应力卸载方法。基于Biot多孔弹性力学理论,建立了深部岩层物理模型,分析了不同井深、地应力状态、井底压差条件下岩石有效应力的分布形态和切槽应力的卸载程度;结合不同围压条件下花岗岩的力学特性,使用自定义岩石抗压强度函数分析了井底切槽对岩石强度分布特征的影响规律。研究结果表明:随着井深的增加,应力卸载效率不断升高,井底轴线处有效应力卸载效率在70 %以上,井底周围有效应力卸载效率约为50 %;钻井液压力的升高减小了应力卸载效率,且井底轴线处应力卸载效率受钻井液压力的影响较大;水射流切槽显著降低了井底轴线处岩石的强度,卸载效率达50 %以上,井底周围岩石强度卸载效率约为30 %;井底凹槽的存在释放了岩石的有效应力,并将井底岩石应力集中于区域推离切削面,从而降低了钻头作用区域的应力值,在一定程度上降低了岩石的强度,进而提高机械钻速。     

气液比对压裂返排液旋流除砂器性能的影响

水力旋流器已被应用于压裂返排液除砂,为了提高其分离性能,基于Fluent软件模拟和实验,研究了不同入口气液比(GLR)下水力旋流器的空气柱直径、压力与速度分布及分离效率,总结了入口GLR对水力旋流器分离性能的影响规律,并确定了最佳入口GLR范围。研究结果表明:①物料不含气体时,底流口与溢流口负压区将外界气体吸入内流场形成空气柱,当物料中含有气体时,空气柱中绝大部分气体来自溢流口与底流口,并且最终通过溢流口排出;②随着气液比升高,壁面处压力、底流压差及溢流压差均呈现非线性增长的趋势;③随着气液比升高,切向速度增大,却减小了较小气液比(10%～20%)下的组合涡流场指数;④随着气液比升高,轴向速度不断增大,然而过高的气液比(GLR 40%)却增加了流场的不稳定性;⑤气液比的升高提高了水力旋流器的除砂效率并减小了切割粒径,当GLR 30%时组合涡流场指数较小且分离效率较低,GLR 40%时能量损耗较大,确定出最佳GLR区间介于30%～40%。结论认为,该研究成果可以为水力旋流器的优化设计提供参考。     

固相初始浓度对返排压裂液用射流泵性能影响规律

针对射流泵用于压裂液返排时效率过低的问题,采用Fluent 16.0中mixture多相流模型,对排砂射流泵开展了数值模拟研究,着重分析了固相初始浓度对排砂射流泵内流场、性能和效率的影响。结果表明:固相初始浓度越高势流核心长度越大,且固液两相混合完成的位置向喉管出口处移动;模拟得到的扩散管出口处浓度值随着固相初始浓度增加与理论值出现偏差,且浓度越大偏差越大,在初始浓度为20%时偏差值达到17.62%;砂粒的存在使得排砂射流泵特性曲线下降,在固相初始浓度为20%工况下,流量比M为1.2,相比于流量比M为0.3时,效率和压力比分别下降了52.38%和60.32%;在同一流量比工况下(M=0.7),固相初始浓度为20%时相较于单相流工况下,效率和压力比分别下降了25.92%和26.08%。     

生物质热解油收集装置的改造

分级冷凝收集生物质热解油过程中热解油容易结焦,针对这一问题,对热解油收集装置进行改造,采用空气冷凝、冰水冷凝和静电捕获相结合的方式收集热解油。研究表明,改造后的收集装置不改变热解油产率,但会改变热解油分布,空气冷凝器通过收集少量高沸点的较大分子有机物,可有效解决生物油收集过程中容易结焦的问题。