采用新型喷嘴结构的蒸汽喷射器性能

运用CFD数值模拟方法对比研究了不同操作条件下整流喷嘴和普通喷嘴蒸汽喷射器的性能特点。结果表明,在不同混合流体压力和引射流体压力的作用下,应用整流喷嘴能够提高喷射器的喷射系数,进而提高喷射器整体操作性能,特别是在低引射流体压力条件下,整流喷嘴较普通喷嘴仍能保持高的喷射系数,体现了这一新型喷嘴结构的优越性。     

新型喷嘴结构蒸汽喷射器性能的三维数值研究

运用计算流体力学(CFD)三维数值模拟方法比较了普通喷嘴结构和新型整流喷嘴结构对蒸汽喷射器操作性能的影响,并通过改变整流管长度和整流喷嘴出口位置,看其对喷射系数的影响。结果表明,在同等操作条件下,新型整流喷嘴结构能显著的提高蒸汽喷射器的喷射系数。并有一最佳整流管长度,在此长度下喷射系数可达最大。这种新型整流喷嘴结构可以有效地改善因工作流体的负荷降低而造成的喷射器操作性能降低,提高了设备运行的稳定性,节省了工作蒸气耗量。     

基于阿基米德双螺旋线原理的水力喷射压裂技术

针对水平井多级压裂双簇水力喷射效果不佳、上下游喷射器冲蚀不均匀和水平井筒内携砂流体中砂粒易沉降等问题,研究了基于阿基米德双螺旋线原理的水力喷射压裂技术。根据阿基米德双螺旋线原理,设计了双螺旋水力喷射压裂管柱及喷射器,并采用可视化试验方法对双螺旋特性进行了室内携砂评价试验;根据牛顿第二定律建立了水力喷射压裂工况下等径直管和双螺旋管柱内携砂流体中砂粒运移的动力学方程,得出了等径直管和双螺旋管柱内砂粒的运动速度计算模型。研究得出,双螺旋水力喷射压裂管柱及喷射器能起到螺旋旋流作用,均衡双簇水力喷射压裂效果和降低上、下游水力喷射器冲蚀的非均匀性;等径直管内砂粒的运动规律符合恒定加速度运动方程,双螺旋管内砂粒的运动规律符合变加速度运动方程。研究结果表明,采用双螺旋结构水力喷射压裂管柱及喷射器是可行的,在均衡多级水力喷射压裂效果和提高水平井筒内携砂流体携砂能力方面具有显著作用。      

喷射诱导气浮处理含油污水性能研究

为考察喷射诱导气浮用于污水除油的性能,对其流体流动性能及废水脱油动力学性能进行了研究。研究表明:影响喷射器流体力学性能的主要因素是喷嘴与喉管的面积比及工作流体与吸入气体的压力比。在气浮分离室内,依据气泡的密集强度大小,可分为三个区域,并存在两个流体循环流动,且气泡大小受气体流量的影响很小。依据实验结果,得到了用以预估气浮室内充气率的关联式。在分析喷射诱导气浮工作机理的基础上,开发了油水分离动力学模型和脱油效率模型。利用实验结果,得到了用以计算多级模型中参数的关联式。所提出的数学模型提供了建立设计计算和药剂评价的依据。     

流体喷射器的研究与应用

介绍了流体喷射器的工作原理、国内外的研究现状及其在工业生产中的应用。通过对国内外流体喷射器研究和应用现状的分析,提出了喷射器在应用过程中的问题,展望了喷射器的发展前景。     

不动管柱水力喷射逐层压裂技术

水力喷射压裂是目前先进的分层、分段压裂工艺之一,但由于该工艺要靠井下作业改变其喷射位置才能实现多层压裂,致使工艺推广受到制约。为此,在水力喷射压裂前期研究成果的基础上,通过对喷嘴个数和直径的优化研究、井下压力节点分析,从油管排量与泵压的关系入手,建立了水力喷射无因次特性曲线,探索了环空井底压力的大小计算方法,解决了环空补液量与排量的关系等设计难题,在国内首次提出了完井不动管柱条件下的水力喷射逐层压裂设计方法。同时,配套研制了适用于178mm(215.9mm裸眼)、139.7mm(152.4mm裸眼)和127mm套管的3种规格一趟管柱作业4层的滑套式喷射器。通过现场4口井共13层的作业,结果证明不动管柱水力喷射逐层压裂技术发展和完善了水力喷射压裂工艺,不但实现了射孔、压裂、生产联作,还为合层开采提供了条件。     

连续油管喷射工艺技术的进展

采用连续油管喷射工艺技术清除井下沉积物 ,具有操作简便易行、速度快和经济性好等优点。设计了用于对喷射系统工况特性要求并不严格的处理作业的地面喷射喷嘴系统 ,以及对整个井筒进行处理的高效旋转喷射工具。通过对喷射工具内壁液流通道、喷嘴几何形状、喷射工具与被清除物的间距等的合理设计 ,工具效率得到显著改善。而一种井下分离器的研制成功 ,则保证了两相流体喷射清垢效率的进一步提高。     

特殊情况下的压力系数和自喷系数计算方法

压力系数是油气藏评价的基本参数,可以用来评价油气藏的压力状态。但是,在地形起伏较大的地区或高油气柱油气藏,用传统方法计算的压力系数会出现较大偏差。研究了压力系数计算出现偏差的原因,对于地形起伏较大的地区,主要是静水压力的计算出了偏差,把计算起始深度由地面改为潜水面,即可消除计算偏差。对于高油气柱油气藏,选取油气柱中部深度计算压力系数,即可消除计算偏差。油气藏压力—深度关系曲线的截距值,即油气藏流体流到地面的剩余压力,定义为油气藏流体的自喷系数,自喷系数越大,油气藏流体的自喷能力就越强。     

新型压裂滑套水力喷射器的研制及应用

压裂滑套水力喷射器是实现不动管柱水力喷射分段压裂的关键工具。为解决油气田现场使用的压裂滑套水力喷射器存在滑套开启压力不稳定、显示不明显、无锁紧机构及喷嘴不能反洗等难题,研制了新型压裂滑套水力喷射器。该压裂滑套水力喷射器具有以下结构特点:①采用剪钉内置的方式,剪切压力稳定,滑套开启压力显示明显; ②采用开口环式锁紧结构,可实现滑套打开后逆向锁紧; ③喷嘴组件采用分体式焊接结构,解决了压裂反洗时喷嘴脱落问题。现场应用结果表明,该滑套水力喷射器结构合理,操作简单,可满足多段压裂施工的要求。     

利用喷射器技术输送低压气层天然气

针对西北气田不同气层压力天然气开采和输送的情况,提出了使用天然气引射器、利用高压气层能量输送低压气层天然气的方案,同时对天然气喷射器进行了热力和结构设计计算。结果表明:通过喷射器可以实现用17MPa、6×104Nm3/d高压天然气作为喷射器的工作流体,把4MPa、7.94×104Nm3/d的低压天然气增压至6.4MPa。     

水平井水力喷射分段酸压技术

针对深层碳酸盐岩储集层水平井酸压面临的井下温度高、破裂压力高、压裂液流动摩阻高、储集层非均质性严重等难点,研发了水平井水力喷射分段酸压新技术。基于喷射分段酸压机理,自主研制了用于水力喷射分段酸压的井下喷射器和配套管柱,给出了水力喷射酸压工艺设计中喷嘴数量与喷嘴直径组合、喷砂射孔参数、泵注程序的优化设计准则。研究表明,水力喷射压裂酸化技术依靠水动力封隔实现分段酸压,井下工具简单、耐高温(160℃),可节约成本,降低作业风险;水力喷射注酸可延长近井地带有效酸蚀距离,增强酸化效果;井下喷射器最优喷嘴相位60°,宜采用螺旋布置喷嘴;建立了喷嘴最优排量与井口压力的关系图版,可在井口装置承压范围内提高施工排量,实现大排量、深穿透酸压,最终确定喷嘴直径及喷嘴数量布置。现场试验表明,水力喷射酸压试验井最大作业垂深可达6 400.53 m,喷射酸量高达618 m3,对深部水平井分段酸压具有较强的适应性。图4表3参15     

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。     

井下喷射孔结构压降计算中流量系数的探讨

石油钻采工程中有大量喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构,在复杂工程流体下,其喷射压降计算流量系数选取范围大,严重影响工艺设计和施工安全。为此,基于钻采、压裂和套管射孔中常见的喷射孔结构压降计算公式,分析了影响喷射孔压降计算的主要因素,采用数值模拟方法,得出了圆锥、圆弧带圆柱出口的喷射孔结构流量系数计算公式,并考虑流体物性对流量系数的影响,给出了流量系数的统一计算公式。经实验和数值仿真计算,验证了该流量系数公式的可靠性,为石油钻采工程中喷嘴、射孔孔眼等喷射孔结构的压降计算提供了理论依据。     

超临界水射流焦汤系数计算与节流过程降温效果分析

高温流体通过喷嘴是节流流动的过程，会引起流体内部温度的变化，将影响高温射流冲击力与热裂解效应等。应用超临界水物性方程与焦汤系数的定义公式，推导出了射流通过喷嘴过程的焦耳汤姆逊系数的求解公式，并编制程序迭代求解，得到不同参数条件下焦耳汤姆逊系数分布特性与变化规律，并采用焦汤系数计算公式，计算得到不同参数下过喷嘴节流过程中降低温度值的变化规律。结果表明，在25~65 MPa和650~1 000 K的条件下，焦耳汤姆逊系数为正，随着反应腔内温度的增加，焦耳汤姆逊系数先增大后减小，在文中条件下的最大值为4.92；而随着反应腔内压力的增加，焦耳汤姆逊系数降低，在65 MPa，650 K条件下取得最小值0.22。焦汤效应的最大值均出现在过热蒸汽区，且随着温度的增加，最大值偏离分界线。在射流喷射过程中，温度压力降低值不可忽略，文中条件下最大可达73.5 K，应当合理设置反应腔内温度压力值，降低高温射流通过喷嘴过程的温度损失。     

预防管外压力升高和电动了心装置供油中断的油井喷射器

评述了油井底喷射器的设计以及使用喷射器的井中设备的组装。这套装置有助于使管外空间的压力不高于地层压力。同时还提供了鄂毕河矿区的油田安装油井喷射器后 2口井的工作参数     

两级液体喷射器及其应用

介绍液体喷射器的工作原理、液体喷射抽真空系统的优势及使用限制条件。对国内目前常用的蒸汽抽真空和液体抽真空技术进行了比较,重点阐述了液体抽真空技术在灵活操作、降低能耗及清洁生产方面的优点。     

减压蒸馏装置多级抽空器数值模拟

利用ANSYS-CFX计算流体力学软件平台,建立了减压蒸馏炼油装置中多级蒸汽喷射抽空器气体喷射流场的三维物理模型,并采用Chen-Kim两方程湍流模型对其流场进行数值模拟。分析了多级蒸汽喷射抽空器热力参数和喉管面积比等结构参数对抽空器性能的影响。结果表明,工作压力降低会引起抽空器性能的急剧下降,而引射压力对抽空器性能影响不大;出口背压是影响喷射器能否正常工作的关键因素;喉管面积比是影响抽空器性能的重要结构参数。     

水力喷射工具的研究及开发

水力喷射工具是水力喷射压裂和喷射酸化工艺的重要设施,它是将流体压力转化为速度的一个装置。其中喷嘴是喷射工具喷射射流的执行元件。文章运用工程流体力学原理确定了喷嘴的结构形状和几何参数,并根据能量守恒、动量守恒原理和伯努利原理对喷射关键参数进行了理论计算,根据喷嘴结构参数并结合现场条件设计出了喷射工具。在材料选择上,考虑工作液体可能为酸液,优选出了耐腐蚀的高强度碳化硅陶瓷喷嘴。最后,根据现场碳酸盐岩清水喷射实验结果,该喷嘴仅用清水在４０ＭＰａ驱动压力,１１０Ｌ／ｍｉｎ排量下达到了破岩效果,延伸了岩心孔道。从而验证了喷嘴设计的合理性以及喷射破岩的有效性,该工具的设计和开发对喷射压裂和喷射酸化技术具有现场实用价值。     

水力喷射压裂技术

水力喷射压裂技术综合了水力喷射射孔、水力压裂、封隔及其流体泵入等多种技术,具有准确实现定向射孔造缝,无需封隔,降低地层污染,节省作业费用和时间等优点.中原油田水力喷射压裂技术现场应用效果明显.水力喷射器不足之处在于喷嘴耐磨性较差,使用寿命较短,在后续研发中需对喷嘴结构和耐磨性进行优化设计.     

��Ȼ��������ȼ�Ϲ���ϵͳ

为了降低发动机排放对大气环境造成的污染，在其燃料本身和燃料供给系统方面都已进行了很多改进，并且有很多新的尝试正在进行。在燃料方面，天然气作为发动机一种重要的“清洁燃料”，日益受到人们的重视，也使天然气发动机在国内外均获得了较快的发展。相应的，对发动机系统也需要进行改进以适应天然气的燃料特性。天然气发动机的燃料供给系统有：缸外进气道喷射、缸内直喷。其中缸内直喷又可细分为气体燃料缸内直接低压喷射，燃油调制喷射、缸内高压直接喷射，油气共用喷射器、缸内高压直接喷射，热面管加热、缸内高压直接喷射，预燃室燃烧室等各种不同的系统。首先介绍了各种供给系统的结构和工作原理，然后在充气效率以及动力性和排放方面详细比较分析了各种方式的优劣，提出今后的研究方向主要应是专用天然气发动机的研究、新型进气喷射器的设计和稀薄燃烧的实现。