提高射流泵效率的研究

效率是射流泵的主要性能指标。文章分析了影响其效率的主要因素，认为面积比是影响射流泵效率的关键所在。通过对大峡水电站排水流泵的正交优化试验，证实了找到最优面积比是提高射流泵效率的有效途径。     

压风射流添加发泡剂装置性能实验研究及应用

根据井下掘进面风量大、水压低的特点,提出了压风射流添加发泡剂的理念.实验表明,压风射流器吸液量随出口压力减小而增大,当出口压力减小到一定值后,吸液量达到最大值并维持不变;进口压力升高,吸液量增大,但增大的程度减小,且出口压力越高,达到超临界吸液所需的进口风压越大;射流器在超临界吸液时,吸液量越小,临界出口压力越大,装置驱动性能越强;压风射流器应用于煤矿井下泡沫降尘时,确保了发泡剂的小流量稳定添加,降低了泡沫成本,简化了系统操作,尤其适用于高强度硬岩巷道掘进降尘,泡沫降尘效率可达82.3%~87.9%,远高于水雾降尘效率,取得了理想的降尘效果.     

煤层气竖直压裂井与多分支水平井生产特征

针对我国煤层气多分支水平井和竖直压裂井的生产特点,从垂直压裂井与多分支水平井的钻完井方式、增产措施、增产原理等方面阐述了两种煤层气井产气机理的异同;根据地下水流动特点及各自钻完井方式,结合达西定律得出两种煤层气井排采过程中压力动态变化模型;根据地层供液能力及各排采阶段主要任务,把煤层气井饱和水阶段的工作制度划分为排采调整和稳定降液两个过程;把气水两相流阶段的工作制度划分为排采制度适应过程、井底压力稳定下降过程、控压稳产过程及配产生产过程共4个过程.提出了钻完井及生产排采过程中关键阶段应注意的事项,为煤层气的开采提供了依据.     

环形射流泵性能参数的数值模拟

基于Fluent软件,采用标准湍流模型在其它泵体参数选用经验值的情况下,对不同面积比的环形射流泵内部流场进行了数值模拟,计算得出2种入射角度下射流泵的性能参数,分析了不同面积比对射流泵最大效率的影响.结果表明:当面积比为1/3时,射流泵效率最高.以最高效率下降3%为原则,得出最优面积比的范围为0.3～0.35之间.     

羽状水平井欠平衡钻井环空流动特性研究

羽状水平井欠平衡钻井技术是近几年来国内外煤层气开发中普遍采用的一项减少储层伤害、提高低渗储层煤层气采收率的新技术.针对该技术的技术特征,建立了物理模型和数学模型,结合现场井例分析了井筒环空内各流动特性参数的变化规律.结果表明:井底压力随泥浆排量的增加单调递增,同一泥浆排量条件下,环空注气量越大,井底压力值越低;羽状井自注气点至井口的井筒环空内,水平段由于静液压力占主导,空隙率、混相流体流速增长幅度较小,混相流体密度少许降低,压降损失也较少;竖直井筒环空内空隙率及混相流体流速自井底沿井筒向上初始缓慢增大,当环空压力降低到一定程度后,由于气液滑脱效应,而急剧增大,环空内混相流体密度变化规律与之相反,环空压力自井底沿井筒向上呈线性减小.     

煤层气排采技术评价

我国煤层气资源十分丰富,但还处于煤层气开发的初期阶段,合理开采煤层气对优化我国能源结构具有重要意义。目前,国内外对煤层气的地面排采主要有杆泵法、螺杆泵法、电潜泵法、气举法等。本文运用模糊数学的方法建立煤层气排采方式评价模型,主要以排液量、煤粉、细砂影响、井斜影响、气体影响等技术指标和经济耗费等方面作为影响因素对煤层气排采方式进行模糊评价,给出了煤层气井排采优化设计方案和评价目标,提出了适合中国煤层气开发的排采工艺措施及今后的发展方向。     

深部煤层气直井井筒液携煤粉颗粒特性分析

针对深部煤层气井颗粒组分复杂且地温较高的特点,基于油气井砂沉降公式引入颗粒组分占比,综合考虑颗粒组分及井液温度的影响,推导出适用于深部煤层气井垂直井筒的颗粒沉降末速计算公式.并利用液携试验台进行试验,揭示深部煤层气井垂直井筒液流携带颗粒运移特性.结果表明:煤层气井井筒中存在漂浮物形式的低密度煤质颗粒,该部分颗粒在井液流速很低时随井液排出井筒;随着井液流速增加泥质颗粒开始排出井筒,在流速达到0.05～0.06 m/s范围时,颗粒携带率达到稳定期;此后流速继续增大,较小的砂质和夹矸等颗粒随井液排出,当井液流速达到0.08 m/s时,颗粒携带率基本稳定.试验过程共出现3个稳定期,造成这种现象的原因是煤层气井煤质、泥质、砂质及不同比例混合颗粒导致颗粒组分复杂,这也正是煤层气井液携颗粒与油井携砂的主要区别.这为经济有效的解决煤层气井煤粉颗粒沉积问题、设计井筒排煤粉方案奠定了基础.     

塔里木超深油藏注气驱油举升工艺应用

塔里木油田东河1石炭系油藏开展了注天然气混相驱开发试验,油井受效后气液比发生变化,原举升工艺逐渐不适应,为此开展了注气配套举升工艺优化研究。首先对注气受效井的自喷时机进行了分析计算,结果表明,在气液比达到150 m³/m³时,注气受效井可实现自喷。在此基础上对机采井转自喷前的气液比及泵吸入口处含气率工况进行了计算分析,结果表明,在气液比上升及地层压力恢复的双重影响下,泵吸入口处含气率呈现先快速上升、后下降并趋于稳定的趋势,机采井转自喷前需应对的最高含气率范围为50%～60%。针对以上工况,对举升工艺进行了优化,并取得了较好的现场应用效果,满足了注气开发过程中机采井转自喷前的高气液比的生产需求。     

沁水盆地南部煤层气井网排采压降漏斗的控制因素

以平面径向渗流理论及压降叠加原理为基础,依据沁水南部煤层气生产区块15口排采井生产数据,建立了井网排采条件下排水阶段至产气初期煤层气井压降漏斗的计算模型,应用Matlab数学软件实现了煤层气井压降漏斗的可视化模型.在分析了排水阶段至产气初期煤层气井压降漏斗的形状及演化特征的基础上,提出了单井压降漏斗形状的界定方法和压降漏斗叠加程度的评价方法,讨论了压降漏斗形状的控制因素.研究结果表明：排水阶段至产气初期,煤储层渗透率小于8×10-3μm2、地下水位高度高于680m、日排水量低于3m3/d时,产气量一般高于250m3/d,泄流半径与压降漏斗深度的比值一般小于40,泄流半径较小,煤储层压力降幅较大,压降漏斗属于第1种类型;煤储层渗透率大于8×10-3μm2、地下水位高度低于680m、日排水量小于3m3/d时,产气量一般低于250m3/d,泄流半径与压降漏斗深度的比值一般大于40,泄流半径较大,煤储层压力降幅较小,压降漏斗属于第2种类型;叠加区最大半径与井距的比值越大,压降叠加程度越高,叠加区域的面积越大,压降漏斗范围内煤储层压力的下降幅度也越大.排水阶段至产气初期,渗透率越低、地下水流体势越大、排水量越小、压降叠加程度越高,泄流半径与压降漏斗深度的比值就越小,越有利于产气初期煤层气产出.     

低渗透油藏压裂井网水电模拟

根据水电相似原理,设计直井压裂井网实验模拟模型,研究正对式和交错式排状井网条件下渗流场分布规律,及裂缝方位、裂缝穿透比和井网排距对渗流场分布的影响.研究表明,压力等势线以裂缝为轴呈椭圆分布,裂缝穿透比越大,等势线密度越大,压裂井附近渗流由径向流向线性流转变趋势就越大;相同注采压差情况下,排距越大,裂缝周围地层压力保持水平越低,流体渗流过程中压降损失越大;在相同生产条件及井距排距情况下,交错式排状井网开发过程地层压力保持水平优于正对式排状井网.     

单相流煤层气井井底流压预测方法研究

为了准确地预测单相流煤层气井井底流压,基于流体稳定流动能量方程,建立了煤层气柱段压差和液柱段压差的数学模型.依据铁法煤田试井时地面录取的资料,预测了单相流煤层气井不同生产时间的井底流压,并将计算结果与Cullender-Smith等方法进行对比和分析.结果表明:煤层气井底流压不仅包括气柱压差,而且包括井口套压和液柱压差,预测时要考虑煤层气偏差系数和管内摩阻随管段增量变化的影响,当井深小于1000m,沉没度小于30m,产水量小于10m3/d时,预测值与实测值间的误差较小,相对误差小于1%,具有较高的精度.井底流压充分反映流体的渗流压力特征,压力平方差由0.488MPa2调整为0.891MPa2后,产气量由3270m3/d提高到6112m3/d,降低井底流压,可有效增大生产压差,利于气体解吸,提高煤层气井产能.     

高压气蚀水射流切割装置的试验研究

提出了一种能较好地诱发气蚀的高压水射流切割装置———射流泵式切割装置．在非淹没条件下对该装置与普通单喷嘴装置进行了对比试验．试验结果表明,在相同的工作条件下,射流泵式切割装置比普通单喷嘴切割装置能耗低、切割深度大．根据试验结果,提出了射流泵式切割装置的最佳工作参数     

脉冲液-气射流泵能量平衡理论研究

运用能量平衡分析法导出了脉冲液-气射流泵内能量损失的压力比表达式,对其主要流动部件的能量转换和耗损进行研究,分析其传能及传质的机理和主要影响因素,从而验证了脉冲射流是提高液-气射流泵效率的有效途径.     

吸入室角度对环形射流泵空化性能的影响

利用数值模拟的方法研究环形射流泵(AJP)内的空化发展规律,比较分析不同吸入室角度对环形射流泵空化性能的影响,得到如下结论.1)Realizable k-ε湍流模型结合mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型可以较好地模拟环形射流泵内的空化现象.2)随着环形射流泵出口压力的降低,喉管入口壁面处的空化区域会向喉管内延伸,引发的低压区会不断地向轴心线扩展.当低压区扩展到轴心线时,喉管内空化区剧烈发展,环形射流泵进入极限工况.3)当空化数大于极限空化数时,环形射流泵效率不受空化的影响;当空化数降低至极限空化数时,环形射流泵的效率陡降,空化数保持恒定不再降低,对应的值是极限空化数.4)吸入室角度越小,各个流量比对应的极限空化数越小,泵的空化性能越好.较小的吸入室角度使得环形射流泵更易诱发回流中心及剪切层空化云的产生.     

喷嘴偏心距对射流泵性能影响的数值模拟

对射流泵内部流动进行了数值模拟,计算了射流泵在不同喷嘴偏心距下的性能参数,分析了射流泵喷嘴轴线偏离泵体轴线的偏心距对其性能和流场的影响.结果表明:喷嘴偏心距对射流泵大流量比工况的性能有较大的影响,而对小流量比工况影响较小,可忽略不计;随着偏心距的增加,射流泵效率最高点下降并向流量比小的方向移动.在工程应用中,射流泵同轴度精度要求可以定为12级以上.     

排采连续性对煤层气开采的影响

排采连续性对煤层气开发至关重要.但是,在排采过程中关井现象不可避免,重新开井后如何排采、制定合理的排采制度是提高产量的关键.通过对煤层气生产阶段理论进行分析,结合关井前后矿场数据,同时借助数值模拟方法,对关井过程中储层参数变化进行了研究.结果表明,关井明显改变储层物性参数,造成井筒附近煤层含水饱和度增加,井底压力升高,...     

沁南地区潘庄区块煤层气井产能主控因素研究

研究煤层气井产能的主控因素对煤层气高效开发具有重要意义.以潘庄区块煤层气勘探开发资料为基础,从资源条件、水文地质条件、钻完井工艺和排采工作制度4个方面对煤层气井产能的影响进行分析,得出了在资源丰度差别不大的情况下,煤储层含气饱和度和临储压力比对该区煤层气井产能贡献大,其中临储压力比贡献最大,煤储层含气饱和度次之,而水文地质条件以及排采工作制度对煤层气井产能影响不明显.     

地层供液能力差异对煤层气合层排采的影响——以大宁—吉县地区古驿背斜西翼为例

对煤层气合层排采井之间产气效果的差异性进行研究.基于排采数据和产出剖面测井解释结果,对大宁—吉县地区古驿背斜西翼5#,8#煤的供液能力差异及其对合采井产气效果的影响进行了研究分析,认为5#,8#煤之间存在的较大供液量差异在排采过程中有利于减轻低产水层应力敏感效应和速度敏感效应对渗透率的伤害,供液量大的8#煤对供液量低的5#煤起到了间接保护作用.研究结果表明:与层间供液量差异小的井相比,层间供液量差异大的井水量相对较大,投产4a后井底压力才降至2 MPa左右,气量缓慢增加至1 000m3/d以上,井底压力下降速度和产气速度均较缓慢,降低了应力敏感效应和速度敏感效应对煤层渗透率的伤害,利于保持高产稳产;由于层间供液能力及供液量的差异,排采过程中近井地带的压降传递速度不一致,井筒内的少量液量会倒灌进5#煤,使5#煤近井地带压力获得一定恢复,降低应力敏感伤害的同时,上、下煤层近井地带压降速度重新恢复一致,井筒内液面和压力继续维持现有的下降速度,利于压降范围继续扩大.     

河道型低渗透储层有限导流垂直裂缝井动态特征

低渗透储层内考虑启动压力梯度的流体渗流过程中,动边界的传播规律反映储层的动用范围,并影响井底压力动态.建立河道型低渗储层考虑启动压力梯度和存在动边界的有限导流垂直裂缝井双线性流渗流数学模型,通过Laplace变换,得到动边界传播方程和地层流体压力分布方程;在Laplace变换域中,运用牛顿迭代和Stehfest数值反演方法计算获得井底压力分布特征、动边界传播规律及产能动态曲线.结果表明:启动压力梯度越大,动边界传播越慢、压力损失越大、井产量下降越快;定产条件下,裂缝导流能力越大,压力损失越小;裂缝导流能力对动边界传播影响较小;定压条件下,动边界存在最大值.由压力分布特征和动边界范围确定单井最大动用面积,对实际生产具有指导意义.     

考虑逸散过程的煤层气藏采收率计算模型

通过定义煤层气的压降波及效率、解吸效率与游离气滞留率,提出了一种煤层气采收率的分析计算公式.在此基础上研究了开采过程中煤层气的逸散过程,认为煤层气的逸散是由逸散速度比与逸散距离比共同决定,若煤层气逸散距离比大于逸散速度比的最大值,则可以认为煤层气无法发生逸散.同时,模拟计算了不同地质及工程因素对煤层气的采收率、压降波及效率、解吸效率和煤层气逸散比例的影响.研究结果表明:开采过程中煤层气的逸散可以损失10%左右的储量,距井眼70m以外的煤层气均会逸散至顶板.中等含气煤层的逸散量相较于高含气和低含气煤层的逸散量多.废弃压力对逸散的影响并不单调,可以优化废弃压力使逸散量达到最小.合适的井网以及负压采气措施可以有效降低逸散量,提高煤层气的采收率.