油田加热炉的热力学分析

针对加热炉在实际运行过程中效率低于设计效率的问题,在大庆油田某区块转油站的二合一加热炉(火筒炉的一种)测试数据的基础上,依据热力学第一定律和热力学第二定律,对二合一加热炉进行全年的能平衡分析和平衡分析,其对比结果体现出分析在热力学分析中的优越性;并对影响加热炉效率的参数进行分析,针对加热炉用能的薄弱环节,从改造加热炉自身结构或改进加热炉为其他效率更高的设备两方面提出措施和建议,进而实现加热炉的节能、经济运行。     

静态推靠式导向翼肋陷入井壁风险分析

静态推靠式旋转导向钻井系统依靠导向翼肋支撑井壁提供导向力,井壁在翼肋推靠力作用下可能发生屈服和塑性变形,会降低钻压传递效率和造斜率,不利于定向钻井施工。采用有限元软件对旋转导向钻井过程中导向翼肋陷入井壁的过程进行了模拟,并对影响井壁变形的因素及规律进行了分析,给出了可降低导向翼肋陷入软地层的若干技术措施。结果表明,现有的单柱塞铰接式导向翼肋与井壁为角接触,接触面积小,导致接触应力分布不均匀,最大应力位于导向翼肋上端;井壁岩石的弹性模量以及塑性参数(内聚力和内摩擦角)对井壁变形影响较大;在钻进软地层时导向翼肋会陷入井壁,陷入深度随运动时间的延长近似呈线性增加。改进导向翼肋结构、适当减小导向翼肋的推靠力、做好地层适应性评价等均有助于降低导向翼肋陷入井壁风险。     

石化加热炉钢结构壁板加劲肋的优化分析

为延缓壁板的屈曲,提高其屈曲承载力,需在壁板上布置一定数量的加劲肋,当前加热炉钢结构壁板上的加劲肋布置难以用现有规范计算方法来确定的问题。文章通过对某实际工程加热炉的辐射段边榀三跨建立了有限元模型进行分析计算,得出了在顶点施加水平集中荷载作用能够比较理想的模拟整体结构在侧向荷载作用下的变形,合理的加劲肋布置能有效控制壁板的平面外变形,保证结构在设计荷载下的使用要求,且壁板不会先于主体结构失效,确定了壁板加劲肋的合理布置原则,为工程设计提供参考。     

微肋管强化传热及优化设计

采用改进复合形算法,对微肋管进行了优化设计。在给定工况下,以工质流速、元件管径及肋高为优化变量,针对不同的评价准则在可行空间内搜索元件的最佳结构和热工参数组合。此项研究可为换热设备的紧凑化、高效化和低成本化设计提供一定的参考。     

石化加热炉钢结构设计方法研究

针对目前带壁板钢结构传统设计中不考虑壁板侧向刚度从而导致经济性不佳的问题,以某石化行业加热炉钢结构为工程背景,提出了考虑壁板作用的加热炉钢结构设计方法.讨论了壁板与周围构件的连接方式、壁板加劲肋的合理布置和构造措施、框架柱计算长度系数的取值方法等关键设计问题.结果显示应力比控制在0.85以内(框架柱0.75)时,新设计方法与传统设计方法相比,结构用钢量可以节省20％.     

换热器系统的能质传递有效度

基于热力学能质传递理论定义并导出了换热器系统的能质传递有效度计算公式,系统地讨论了传热单元数、冷热流体热容量流率比以及单台换热器的流型对换热器系统能质传递有效度的影响,比较了换热器系统的能质传递有效度与换热器系统的传热有效度。结果表明,对于由多台结构和流型相同的换热器串一并联组合而成的换热系统,当其中的每台换热器为逆流布置时其热力学性能最佳;在相同的情况下,换热器系统的传热有效度总是大于换热器系统的能质传递有效度,且换热器系统的能质传递有效度和换热器系统的传热有效度以及两者之间的差值随传热单元数、冷热流体热容量流率比以及单台换热器的流型的变化呈现不同的规律。     

油田新型高效水套炉的开发研究

对火筒受热面积与负荷率的关系以及烟管换热面积与水套炉效率的关系进行了分析,提出了火筒烟管结构的优化设计方案。采用三维内肋管强化传热技术,可以达到降低水套炉的金属耗量和提高热效率的目的。对火筒烟管结构、换热盘管结构形式以及整体结构进行了优化设计,对热媒介质进行了优选。在此基础上,开发了1750kW高效水套炉。这种水套炉具有高效和小型化特点。     

连续管钻井肋式定向器执行机构偏置位移优化

为了提高连续管肋式定向器井眼轨迹控制效果及定向效率，结合最小能量原则，建立了肋式定向器执行机构偏置位移矢量模型。根据旋转偏置位移理论对定向器的执行机构进行偏置位移矢量合成与分解、分位移矢量求解、工作过程与工具面数学关系分析，提出了分位移矢量计算方法。并结合实际工程中的设计要求，采用就近原则和最小能量原则进行三翼肋分位移矢量计算。综合考虑井眼扩大、实际钻进时定向器外套的转动等影响，建立了连续管定向器纠偏过程中“定向模式”及“保持模式”的肋位移控制方案，得到了肋位移变化的规律。研究结果表明：连续管钻井肋式定向器工作过程中，单肋位移的幅值决定了合位移的大小；在导向过程中，当三翼肋工具面角相隔120°时，某些运动规律相同；连续管钻井进入斜直井段时，此时不存在工具面，此时属于“钻进模式”,各肋位移相同。所得结论可为连续管钻井肋式定向器导向控制提供理论基础。     

测井车电缆滚筒侧板受力分析

针对测井车上电缆滚筒侧板的开裂问题，建立了三维弹塑性有限元模型。通过计算，分析了侧板工作状态下位移、等效应力的分布规律，以及肋板数目对于侧板受力的影响程度。研究发现，最大等效应力出现在侧板的外侧肋板与滚筒的连接处；肋板承担了大部分的钢丝绳轴向推力；当肋板数目大于11之后，增加肋板数目对于侧板中的最大等效应力降低幅度不明显。为解决和评价该类滚筒侧板的开裂问题提供了依据。     

静态推靠式旋转导向钻井系统的钻压传递效率

国内研制的静态推靠式旋转导向钻井系统正全面开展现场试验及初步应用,该系统正常钻进时导向翼肋施加到井壁上的静态推靠力会产生较大的摩擦力,有可能影响钻压传递效率和钻井速度。为此,基于该系统的结构及工作原理,考虑井壁无台阶和有台阶两种情况,分别建立了钻压传递效率分析模型,模拟分析了钻压传递效率随名义钻压、井壁摩擦系数,以及导向翼肋推靠力和前倒角的变化规律。研究结果表明:(1)该旋转导向系统对名义钻压有最小值要求,适当提高名义钻压有助于提高钻压传递效率;(2)无论井壁是否有台阶,如果导向翼肋推靠力之和越大、井壁摩擦系数越大,那么钻压传递效率就越低,当井壁有台阶时钻压传递效率明显低于井壁无台阶时的对应值;(3)井壁有台阶时导向翼肋前倒角对钻压传递效率影响明显,前倒角越大则钻压传递效率越低(甚至自锁)。结论认为,该研究成果有助于指导钻井现场合理选择和调控钻压。