液-液气引射器混合室最佳长度仿真研究

研究了应用于液-液气两相流引射器的特性,建立了引射器气液两相湍流流动的数学模型,进行了以液体为工作流体,同时抽吸气、液两相介质的二维全流段数值仿真。重点研究了不同混合室长度对引射器性能的影响,结果表明,当混合室长度lH=6d3(混合室直径)时,气液两相流体混合较为均匀且沿程损失较小,还可满足经济性要求,因此lH=6d3为最佳混合室长度尺寸,此时引射器中的流体具有明显的射流特征。     

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。     

控压固井启停泵过程井口回压传递规律研究

控压固井启停泵作业中,由井口向井底施加的回压值在井筒内的衰减是准确设计回压补偿值的重要依据。基于一维瞬态流动模型,考虑环空流体的流变模式及环空流体种类,建立了控压固井启停泵过程井口回压压力波瞬态传递模型,并利用有限差分思想对其进行求解,通过实验对模型结果进行验证,揭示了流变模式、流体稠度系数以及环空流体种类对环空压力波衰减的影响规律。结果表明：(1)同一井况中,回压压力波在环空流体流变模式的衰减能力为幂律模式大于赫巴模式大于宾汉模式;(2)相同流变模式下,回压压力波的衰减随着流体稠度系数的增大而增大;(3)回压压力波在多种流体中的压力衰减能力大于在单种流体中的衰减能力,且流体种类越多,压力衰减能力越大。     

喷射器的操作特性

给出了通过试验而设计的喷射器尺寸,分析了气体在喷射器内的流动规律,从而观察喷射器的操作特性。探讨了喷射系数与工作流体起始压力的关系;通过在不同引射流体起始压力和真空度时,喷射系数与工作流体起始压力的关系,喷射系数与背压的关系,了解喷射器的操作特性,并根据生产工艺要求,决定该喷射器的最佳操作点或改变喷射器的设计,以便更好地适应生产工艺的需要。     

气井中旋流式引射器性能影响因素研究

针对天然气开采过程中串联高压井抑制低压井产气的问题,提出了旋流式天然气引产工艺,利用高压井天然气对低压井进行引产作业,提高产气量。采用数值模拟方法探究螺旋叶片结构参数对引射器内部流场的影响规律。研究发现,在给定工况参数下,改变有旋引射器螺旋叶片的结构参数对引射系数的影响并不大; 改变高压入口压力值对有旋引射器的引射性能存在较大的影响。控制螺旋叶片数量为3,导程为200 mm,径向厚度为20 mm时,在压力为221.3～281.3 kPa时,引射系数均高于0.5。其中,压力为281.3 kPa时,引射系数达到峰值0.558,引射性能达到最佳。流体介质存在杂质颗粒时,有旋引射器能够在保证引射性能的情况下缓解颗粒沉积。     

岩性油藏聚油排水机理探讨

被烃源岩包裹的砂岩透镜体注入油气后，原有地层水与新注入流体构成的混合流体排出有两种模式：①压力封存箱泄压排水模式，当压力封存箱泄压后，砂体的流体压力高于围岩，混合流体向压力相对低的围岩排出。②断层泄压排水模式，切割砂岩透镜体的断层活动开启时，混合流体沿断层排出。由于断陷盆地构造活动的多期性，压力封存箱和断层均多次开启、封闭，在油气多次充注和混合流体多次排出的过程中，岩性圈闭的油气充满度不断增加。表1参19     

自激振荡脉冲射流喷嘴频率特性实验研究

基于水声学和流体动力学原理,建立了振荡腔内脉冲射流频率模型,研究结果表明,模态数、流体密度及密度变化率是影响射流频率的关键因素。采用SD150测试系统,分析了自激振荡脉冲射流动态特性中各参数对其频率的影响程度,泵压和自激振荡腔长对射流频率影响的实验结果表明,脉冲射流幅值比连续射流提高了约20%;泵压升高,射流频率增加;腔长增大,射流频率降低,且存在一个使脉冲射流压力峰值达到最大的最佳腔长。实验结果与理论分析一致。     

液-液气引射器的数值模拟及实验研究

引射器内部的流动过程复杂,其设计与分析一般都是建立在一维分析和实验基础上的半经验公式上。由于液-液气引射器在实验及数值模拟方面的研究都很少,因此,依托液-液气引射器实验台,在双流体模型的基础上,引入了滑移系数的概念,并建立了液-液气引射器流场模拟的数值模型。通过实验和不同滑移系数下的模拟对比,确定了滑移系数为11%为宜,通过大量的模拟和实验对比验证了此模型的适用性,此结果可为掌握引射器的工作机理、引射器的设计及其优化提供依据。     

高效脉冲喷嘴在喷射钻井中的实验研究

基于水声学和流体动力学原理，分析了自激振荡射流中碰撞剪切流动压力扰动波的传播速度及其对射流振荡频率的影响规律，建立了振荡腔内脉冲射流频率的数学模型，得出了声压、流体密度以及模态数是影响射流频率的关键因素。为获得更为有效的冲击压力和破岩效率,从提高脉冲射流瞬时峰值出发，研究射流频率和射流压力峰值的实际影响因素。实验采用SD150测试系统主要研究了泵压和自激振荡腔长对射流频率的影响。实验结果表明：泵压升高，射流频率增加；腔长增大,射流频率降低。另外，存在一个最佳腔长使脉冲射流压力峰值达到最大。实验结果与理论分析一致。     

井底岩屑磨料脉冲射流室内实验研究

提高深部复杂地层机械钻速，迫切需要发展新型高效破岩钻井技术。在分析现有技术的基础上，指出发展新型复合射流钻井技术是提高深部地层石油钻探效率的一个重要途径。提出了井底岩屑磨料脉冲射流钻井的技术构想，设计了相关的工具，分析了井底岩屑磨料脉冲射流破岩、辅助破岩的机理，进行了后混合磨料脉冲射流破岩室内实验研究。结果表明:冲蚀体积随泵压增大而增加，存在破岩的最佳喷距、磨料浓度和磨料粒径；在较低浓度下，后混合磨料脉冲射流的冲蚀性能较接近于前混合磨料脉冲射流；引入外部流体后射流的动压力增大了7%，脉冲幅值提高了1.5倍。研究结果为井底岩屑磨料脉冲射流钻井工具的研制和相关技术的开发提供了依据。     

爆燃压裂油井产能热稳态数值模拟评价

根据温度场和渗流压力场的相似原理,利用ANSYS热稳态数值模拟模型,分析了爆燃裂缝参数对油藏渗流压力场和油井产能的影响,并与爆燃压裂油井产能数学模型的计算结果进行了对比。结果表明,爆燃裂缝的存在,使靠近裂缝处流体的渗流方式由径向流变为线性单向流,且爆燃裂缝渗透率高,提高了地层流体在油藏中的渗流能力和油井产能;爆燃裂缝前端等温线发生明显弯曲和集中,证明裂缝前端存在汇流现象;保角变换产能数学模型和节点系统分析产能数学模型的计算结果与ANSYS热稳态数值模拟结果的平均相对误差分别为6.13%和7.6%,验证了保角变换产能数学模型和节点系统分析产能数学模型具有较高的精度和工程适用性,可为爆燃裂缝参数设计提供依据。     

雾化喷射泵在油气加工处理装置中的应用研究

雾化喷射泵是由不同压力的两股流体相互混合，并发生能量交换，以形成一股居中压力混合流体的装置．该装置可不直接消耗机械能而提高流体的压力。为了解决冬季油气生产集输过程中的冻堵问题，通过大量的试验验证和模拟分析，结合具体的工程实际，研制了注醇用雾化喷射泵。并在已完成的10余项大型装置中成功使用，效果良好。该项技术的应用成果表明，具有很好的推广使用价值。文章介绍了雾化喷射泵的工作原理、性能特点、结构形式及实际应用情况。     

储层改造体积预测模型的研究与应用

为进一步明确储层改造体积内涵,完善体积改造技术及提高改造体积预测的准确性,采用物理模拟试验分析了声波事件与裂缝形态的关系,并基于物理模拟试验结果建立了储层改造体积预测模型。利用建立的模型计算了不同导流能力、不同压裂液黏度以及不同缝内净压力下的储层改造体积,计算结果表明:储层改造体积与压裂液黏度呈反比关系,与裂缝导流能力和缝内净压力呈线性关系;压裂液黏度对储层改造体积的影响最大,裂缝导流能力次之,缝内净压力最小。利用所建模型对国内某油田7口压裂井的致密储层改造体积进行了预测,并拟合了预测储层改造体积与压裂后试油产量的关系,两者呈线性关系,相关系数为0.840。这表明,所建模型预测的储层改造体积与压裂后试油产量具有较好的相关性,可以利用其指导体积压裂。      

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。     

连续油管井下弯曲段沿程压降计算方法

随着压裂技术的发展,压裂工艺和管柱结构日益复杂,特别是井下弯曲段管柱曲率半径由几米到几千米不等。采用数值模拟的方法,结合连续油管几何特征,建立直管、弯管数值仿真模型,计算不同工况下沿程压降,数值仿真结果与理论计算结果对比,弯管误差小于5%,直管误差小于6%,验证了数值模型的准确性。计算了曲率半径为1.25~1 280 m 的弯管沿程压降, 数值仿真结果与弯管理论计算结果对比表明,弯管曲率半径小于某一临界值时（该临界值与流体介质和排量有关）,数值仿真与弯管理论计算结果吻合较好,当曲率半径大于这一临界值时,弯管理论计算结果偏小,甚至小于直管压降。为此,依据数值仿真计算结果,修正了弯管理论压降公式,拓宽了弯管压降计算公式的计算范围,为连续油管等弯管结构压降计算提供了可靠的公式。     

异常高压气井生产动态仿真研究及应用

异常高压气井生产动态仿真方法不仅改变了传统物理仿真成本高、过程复杂的缺点,而且具备了计算机仿真模拟的准确性。考虑异常高压气井流体高压、高温的特点,本文将异常高压气井生产压降分解为地层流动压降、井筒流动压降和嘴流流动压降三个过程,并建立了气井生产动态流动数学模型;本文利用计算机仿真技术模拟了异常高压气井地层流体流动过程、井筒流体流动过程和气嘴流体流动过程,并预测了气井生产动态流动参数,为下步异常高压气井动态配产提供了基础数据。通过实例分析,将计算机仿真预测出的异常高压气井流动参数代入优化配产模型计算出配产结果与实际配产结果十分接近,表明异常高压气井生产动态仿真对实际生产具有重要的指导意义。     

考虑水平井筒压力损失的数值模拟方法

水平井在油气田开发中的应用越来越广泛,但现有的水平井数值模拟方法存在以下问题:对水平井的处理较为简单,多没有考虑流体在水平井筒内的压力损失,由此所得的模拟计算结果与实际水平井结果存在着较大的差距.本文针对这一问题,在直井黑油模型的基础上建立了考虑水平井井筒压力损失的数值模拟模型,编制了水平井数值模拟软件;模型中考虑了流体在水平井筒内流动时四种压力损失(包括摩擦损失、加速损失、混合损失和重力损失)的影响,软件还可模拟计算地层的各向异性;考虑水平井筒压力损失后所求解的为“加边七对角稀疏矩阵”,本文还寻求了一种新的解法——分块矩阵乘法结合预处理共扼梯度法,试算表明该方法具有较快的收敛速度.最后应用所研制软件,对影响水平井产能、井筒压力损失、井底流压的参数进行了对比计算和分析,其结果对实际水平井优化设计具有一定的指导意义.     

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。