喷射泵气蚀现象试验分析

对喷射系试验模型进行了调节混合液流量大小及改变喉嘴距长短两种工况的试验。在调节混合液流量的大小时，动力液的流量也相应变化，动力液通过喷嘴时的速度也发生变化，从而造成随混合液流量的减少，气蚀现象由强变弱直至完全消除。由三种不同的喉嘴距试验得出，增加喉嘴距，可使喷嘴与喉管间的环形过流面积增大，等量流体通过较大面积时的流动速度将更低，压力将更高，气蚀现象就更不易产生。根据试验及分析，考虑到既能保证喷射泵工作效率又尽可能减少气蚀，可定性取喉嘴距0＜x＜d。     

基于喉嘴距的液固射流泵泵效数值分析

为了研究在不同固相初始体积分数时,喉嘴距对液固射流泵性能的影响,确定最优喉嘴距,应用ANSYS软件对液固射流泵进行数值计算,采用标准k-ε模型分析液固射流泵内部流动特征,计算在不同喉嘴距、不同固相初始体积分数时射流泵的性能曲线参数,并对其效率曲线进行比较。结果显示:当喉嘴距不变时,随着质量流量比的增大,压力比逐渐减小;当质量流量比不变时,随着喉嘴距的增大,液固射流泵的效率先增大后减小;在固相初始体积不变时,随着质量流量比的增大,喉嘴距对液固射流泵效率的影响增强。随着固相初始体积分数的增加,液固射流泵的性能曲线下降;在不同固相初始体积分数时,喉嘴距为1倍喷嘴直径时,液固射流泵的效率最高,最优喉嘴距为1倍喷嘴直径。     

天然气喷射引流装置变工况性能试验

天然气喷射引流技术是靖边气田低压气井开采、实现稳定生产、取得较好开采效果的主要技术,如何选择合适的喷射装置设计参数和运行过程中工作制度,对于装置的长期有效运行非常关键。通过现场试验,研究了高低压气流量和引射率随压力的变化规律,掌握了喷射装置的变工况性能：低压气流量与高压气压力为非单调关系,随着高压气压力增加,低压气流量先增加后减小。现场应用中,需要根据工况性能选择合适的高压气工作压力,引射率变化规律与低压气流量变化规律一致,引射率与低压气压力为近似直线关系,且随着高压气压力的减小,斜率就增大。设计过程中,要充分考虑现场应用井的稳压能力,设计合理的工作压力和流量,以延长喷射装置的应用时间。喷射引流装置变工况性能与装置本身结构参数有关,对于不同的喷射装置需要进行变工况性能分析,并做出相应图版来指导现场生产。     

可调式天然气喷射引流器设计与试验研究

为了高效开采低压天然气、提高喷射引流器的引射率,设计了一种节流阀结构的可调式天然气喷射引流器。试验结果表明:低压气流量与高压气压力呈二次函数关系,即低压气流量随着高压气压力的升高而先增加后减少。采用1stOpt软件对试验数值进行拟合,得出上述规律的数学函数表达式,计算结果与试验数值拟合的相关系数>0.99。该试验结果为可调式喷射引流器的现场使用提供了理论依据。     

喷射式套管气回收装置设计与试验研究

油井套管气是指在原油生产中,随着流体流动压力的降低,原油中的溶解气分离,进入到油套环形空间所形成的分离气。对套管气的解决方案通常是将套管气直接燃烧掉或者排放到大气中,这种处理方式既浪费能源,又污染环境,而且还存在安全隐患。利用喷射引流原理设计了一种套管气回收装置,通过Fluent模拟,确定了装置喷嘴出口与混合室喉部入口之间距离、混合室喉部直径、混合室喉部长度、喷嘴收缩段角度、喷嘴水平段长度、喷嘴直径等6个关键部位的最佳尺寸。模拟结果与试验数据吻合较好,在特定条件下能够实现油井套管气的回收。此外,对多级增压进行了模拟研究,并提出了今后的研究方向。     

喷射引流法天然气脱硫技术研究

天然气中的含硫酸性物质会引起管道腐蚀、环境污染、催化剂中毒等问题,对天然气进行脱硫不仅能避免上述问题,还可以增大天然气管道内的传输体积。研究了一种喷射引流器装置对天然气进行脱硫的技术,脱硫过程中选取碳酸钠溶液作为脱硫剂。介绍了喷射引流器的原理,对喷射引流器的结构设计进行过程推导和计算,然后通过实验验证了所设计喷射引流器的引射比,并计算了天然气的脱硫率。实验结果表明,喷射引流器结构设计合理,同时表明该技术可有效地对天然气进行脱硫处理。     

水射流射孔对套管冲击压力的数值模拟

为了进一步认识水力喷砂射孔过程及射孔成孔的形态,分析了靶距、砂粒体积分数和喷射速度对套管射孔压力的影响。采用射流理论、材料冲蚀理论和计算流体力学,利用计算机仿真软件,对不同靶距、砂粒体积分数和射流速度下的喷砂射孔进行数值研究。研究结果表明,随着靶距的减少,套管壁上的射孔压力增加; 随着靶距的增加,套管壁上产生的射孔压力面积增加; 射孔压力随着砂粒浓度和喷射速度的增加而增加。该研究结果可为水力喷砂射孔及套管射开孔型的优化研究提供参考。     

多种套管气回收技术简析

油井在产出原油的过程中会伴生大量套管气。由于套管压力小于系统压力等原因,一部分套管气无法随原油进入生产系统,给生产作业带来隐患,套管气放空对环境也会造成污染。套管气回收既可避免资源浪费又可解决套管气放空造成的大气污染问题。通过对悬抽式、自控式、喷射式和可拆卸式套管气回收装置的介绍,为不同工况下套管气回收提供了技术方案参考。     

水下井口套管悬挂器的敏感性及疲劳损伤分析

套管悬挂器是水下井口的关键部件之一，在温压环境等多场耦合作用下容易引发疲劳失效，破坏油气井井筒完整性。为探究套管悬挂器在复杂环境下的力学性能和疲劳损伤变化规律，以南海东方1-1气田某板块的水下井口为例，分析套管悬挂器温度分布和各类载荷，建立基于热力耦合作用的水下井口套管悬挂器精细有限元模型，对比下放、BOP试压、回收下放工具和完井采油等4种工况下套管悬挂器的力学性能和疲劳损伤，并评估温度和BOP重力等敏感性因素对水下井口套管悬挂器力学性能的影响效果。研究结果表明：在热力耦合作用下，等效应力和变形量均显著增加，井口温度对套管悬挂器性能的影响显著；最大疲劳损伤出现在BOP试压工况下，其值为1.23×10^-4 d^-1,在该工况下套管悬挂器的疲劳寿命为22.27 a,满足设计要求。研究成果对水下井筒完整性评估及深水钻采安全作业具有指导意义。     

天然气喷射引流技术在靖边气田的应用试验

针对国内外喷射技术的研究现状,采用理论研究、数值模拟及工业试验的方法,获得装置各结构参数对其引射过程的影响,提出高效的喷射技术原理结构,建立了喷射装置的设计方法;设计加工了天然气喷射装置,并在靖边气田X站成功开展了现场试验,现场试验表明:在一次气进气压力为10-15MPa、二次气进气压力为2.5-5.5MPa的参数范围内,所引射的二次气流量达到了0.8-2.2×10~4m~3/d,其引射率为14%-55%,实现了低压气井(间歇气井)连续稳定生产。通过天然气喷射引流技术研究,初步证实该技术能够延迟增压开采时间,降低生产成本,为低压气井的高效开采提供了一种新途径,具有良好的应用前景。     

车用天然气燃气喷射器性能的试验研究

采用天然气燃气喷射器试验装置,以空气代替天然气,对燃气喷射器喷头的不同孔径、孔数,喷头座天然气量孔和流道的不同孔径,以及天然气供气管路的不同管径和管长,做了气体流量随供气压力而变的试验研究。试验结果表明,天然气喷头的孔径和孔数对燃气的流量影响不大,其孔径与气孔分布,应主要从天然气与助燃空气的充分混合来考虑;而喷头座,除量孔之外的其它流道孔径均偏小,已影响到量孔的控制作用,应将其它孔径扩大至量孔面积的5倍以上;燃气管路的孔径应在φ7．0mm以上,其长度也以短些为宜;因目前天然气车上的调压器供气压力一般较低,故现用中3．0mm量孔亦有所偏小,应酌情加大。     

超音速雾化排水采气工艺数值模拟与现场应用

针对超音速雾化排水采气工艺在川西坳陷中浅层气藏应用缺乏理论指导的问题,开展了数值模拟研究及现场试验。首先,基于川西坳陷中浅层有水气藏生产井实际工况建立了超音速雾化喷管数值模型,围绕气井生产动态特征开展了喷管两相流数值模拟,并通过室内实验结果验证了模型正确性,通过求解获得了雾化喷管内部流体各相流动特征参数的分布。对气井生产特征参数以及喷管结构参数进行了敏感性分析,明确影响超音速雾化排水采气工艺应用效果的主控因素,形成了适用于川西坳陷中浅层气藏的超音速雾化排水采气工艺理论。研究表明:喷管渐缩段对于流体流动特性影响较小,而流体流经喷管喉部至渐扩段,各特征参数发生剧烈变化;气体流经雾化喷管被加速达到音速时,临界压力比值为1.35,该数值可作为判断工艺有效性的技术指标;入口压力对工艺效果整体影响较大,而产气量及气液比则主要通过控制喷管入口前井段的携液来影响工艺效果,被气流携带进入喷管内部的积液均在超音速气流作用下实现雾化。基于理论研究设计了施工参数,优选气井开展了现场试验,结果表明超音速雾化排水采气技术可实现气井节流稳压的同时强化见水气井的携液能力,改善井筒流态,降低井筒压力损失,对延长川西坳陷中浅层气井稳产期具有重要意义。     

井下可反洗井助流举升装置

针对存在气顶的油藏和溶解气油比较高的油层在进行机械采油时产出液伴生气较多的实际情况,研制出了一种新型可反洗井套管气助流举升装置。研究了该装置的工作机理和性能,分析了该装置对井下工作环境的适应性,设计了其配套工艺技术方案。室内试验和现场应用表明:该技术能够在不影响反洗井的情况下解决井内套管压力释放和套管气回收的问题,同时起到了套管气助流举升的作用,减轻了抽油泵的载荷,提高了抽油泵泵效及系统效率。     

自激波动注水机理实验研究

介绍了自激振动源喷嘴的工作原理,对围压条件下振动源喷嘴射流压力脉动特性和频率特性进行了实验讨论,实验研究了自激振动源喷嘴射流压力波动沿径向和轴向的传播规律,论述了自激波动注水的基本原理、注水器设计和现场实验结果。自振空化射流可用于自激波动注水的波动源,射流压力振动波沿径向传播距离达100cm以上,沿轴向传播距离达600cm以上。自激波动注水对因后期堵塞造成的地层吸水性变差具有明显的改善效果:平均注水压力下降2.1MPa,平均单层日注水量增加29m³。对一般注水井可延长注水周期.     

自激波动注水机理实验研究

介绍了自激振动源喷嘴的工作原理,对围压条件下振动源喷嘴射流压力脉动特性和频率特性进行了实验讨论,实验研究了自激振动源喷嘴射流压力波动沿径向和轴向的传播规律,论述了自激波动注水的基本原理、注水器设计和现场实验结果。自振空化射流可用于自激波动注水的波动源,射流压力振动波沿径向传播距离达100cm以上,沿轴向传播距离达600cm以上。自激波动注水对因后期堵塞造成的地层吸水性变差具有明显的改善效果:平均注水压力下降2.1MPa,平均单层日注水量增加29m³。对一般注水井可延长注水周期.     

套管气辅助举升工艺动态分析模型

在高气液比井中为了减少气体对泵效的不利影响,同时又能充分利用气体能量,采用套管气辅助举升技术是一个比较经济有效的选择。在井下合适深度下入气举阀,将环空气体返注回油管,利用气举原理可获得更高的系统效率。然而套管气源和压力无法人为控制,注气压力和注气量均随时间变化。为了验证设计参数的合理性,结合采油系统中各段的流动特点和采油设备的工作特性,考虑井下分离器和气举阀造成的套管气体量以及压力的变化,建立了套管气辅助举升过程的动态模型。通过比较有无井下分离器及气举阀时的油井生产参数变化,得到使用套管气辅助举升系统后,油井泵效提高、套压得以控制、上冲程载荷降低等结果,表明套管气可以用来辅助人工举升。研究还通过改变气举阀下入深度、直径以及开启压力,研究各参数对采油过程的影响,为套管气辅助举升工艺的设计提供了依据。     

注N2井井筒温度压力耦合下的井底流压计算

在注N₂提高采收率的过程中,井底流压的大小是影响驱油效果的重要因素,在计算气井的井筒压力分布时,通常采用Cullender-Smith模型。但是氮气的物性参数随温度和压力的变化而变化,为了精确的计算注氮气井井底流压的大小,以注水井转注氮气井作为研究对象,根据垂直管流的能量平衡方程,结合适用于氮气的物性参数密度、黏度、偏差因子及摩阻等计算方法,提出了注氮气井井筒温度和压力分布耦合的井底流压计算模型,应用四阶龙格－库塔迭代方法,用MATLAB软件计算了井底流压的大小,最后评价了注氮气井的启动压力、注气速度和井底流压的关系。根据对红浅井区氮气试注试验的测井数据分析,表明新压力预测模型计算结果与现场实测结果相吻合,注气初期注入压力受注入量变化影响较小,注入压力高低主要与储层物性有关。     

非道路柴油机进气及喷油系统的虚拟优化匹配

采用三维计算流体力学（CFD）技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通过组合不同的进气涡流和喷油嘴方案找出各自对柴油机排放的影响,结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现NO排放和SOOT排放的全面降低。此外,对2款单缸柴油机的喷油嘴互换性也进行了适当的分析。     

高含硫气井罐装电潜泵系统排水采气工艺

为了将常规气井常用的电潜泵排水采气工艺应用于高含硫气井,同时满足高含硫气井保护套管的要求,基于高含硫气井的完井方式及电潜泵排水采气工艺自身的技术特点,针对套管保护、气体干扰及深井电潜泵机组振动等问题,在完井管柱设计、工具配套等方面开展了攻关研究,并在L2井进行了排水采气工艺设计。结果表明:(1)所研发的一套以罐装电潜泵系统为主体、结合锚定式插管封隔器形成的高含硫气井完井管柱系统能够实现电潜泵的正常运行,并且满足保护套管的要求;(2)采用多相流泵及放气管线可以应对气体干扰的问题,使用自动换向阀可以降低电潜泵复杂流道对气井自喷的影响,配套带锚定机构的插管封隔器能够降低管柱振动;(3)所设计的罐装电潜泵系统可应用于?244.5 mm和?177.8 mm套管,其中?244.5 mm套管对应的电潜泵最大排量为900 m3/d、最高扬程为4 500 m;?177.8 mm套管对应的电潜泵最大排量为300 m3/d、最高扬程为3 000 m。结论认为,该项研究成果为高含硫气井实施电潜泵排水采气工艺提供了技术支撑。     

超低界面张力泡沫体系驱先导性矿场试验研究

超低界面张力泡沫体系驱是一种全新的三次采油方法,驱油效果优于三元复合驱,可比水驱提高采收率25％左右。通过室内综合研究,确定了超低界面张力泡沫体系驱试验方案,并在大庆油田进行了先导性矿场试验。试验结果,油层中有大量泡沫生成,扩大了波及体积,提高了洗油效率,注入井注入压力上升,注采压差大幅度增加,吸液指数和产液指数大幅度下降,增油降水效果显著,气窜现象得到抑制。超低界面张力泡沫体系驱应该采用双管分注工艺,否则易产生水化物;由于注气压力较高,应采用更高性能的压缩机设备,以保证达到设计的气液比要求。图3表3参10