基于CFD分析的涡轮钻具力学性能预测

以φ115mm涡轮钻具涡轮为研究对象，采用实体建模、CFD前置处理器等工具生成涡轮定、转子的单周期跨叶片流道计算模型，应用CFD(计算流体动力学)商用软件研究分析了其在不同转速下的内流场。重点分析了转子叶片表面压力场的分布情况，并将模拟结果与10级涡轮台架的实验数据进行了对比，证明CFD模拟分析的有效性，为预测分析涡轮钻具力学性能、改进叶型设计、提高叶型的水力性能具有重要的指导意义。     

涡轮钻具推力球轴承组磨损试验及寿命预测

根据涡轮钻具推力球轴承组实际工作环境以及磨损失效形式,设计了磨损试验台架.通过对主轴转速、内外座圈相对位移、轴向载荷等数据的监测,综合测试轴承的工作性能.同时,开发了试验数据采集程序,实现对推力球轴承组采集数据的实时监测和存储,为推力球轴承组的寿命预测提供了依据.     

调控参数对涡轮钻具叶片性能的影响

涡轮叶片的参数调控优化设计能够较好地改善涡轮钻具的转矩、效率等水力参数。为此,基于贝塞尔曲线理论和流体动力学理论,通过理论分析、仿真模拟及试验对比等方法全面研究了涡轮叶片参数的设计对涡轮性能的影响。分析结果表明:提出的数值模拟方法可以系统地实现涡轮叶片从造型设计、性能预测到参数优化的全面分析;在低转速时,安装角对输出功率与效率的影响不明显,超过最优转速后其对效率和功率的影响显著,并且涡轮扭矩、压降、输出功率及效率随安装角的增大呈降低趋势;随着后锥角的增大,扭矩、压降及输出功率都呈增大趋势,因此涡轮要在最高效率下获得较大输出功率,可适当增大后锥角。所得结论可为高性能涡轮叶片型线的设计提供参考。     

双重低渗介质两相流体非达西渗流

建立了双重低渗介质油藏中两相非达西渗流数学模型，用有限差分法求得了具有活动边界的非线性问题的解，进行了实例分析，得到了含水饱和度的分布，分别讨论了吸渗作用，非达西流及注入速率对这种油藏开发特征的影响，结果表明：吸渗作用，非达西流和注入速率均对含水饱和度分布有较大的影响，从而影响了注水开发指标，但前缘推进速度和位置（最后反映为油井见水时间和无水采收率）与吸渗作用的强弱乃至有无皆无关，注水开发这种油藏时，见水前注水速率不能太大以充分发挥吸渗作用，见水后可适当增大注入速率以减弱非达西流的影响，存在一最佳注入速率，这对于双重低渗介质油藏的注水开发有重要指导意义。     

设备连接安装对流体介质分配的影响

设备并联连接安装在油田应用相当广泛，但流体介质分配的偏流问题尚未解决，其中，连接安装方法是主要影响因素。下面提出两种行之有效的设备连接安装方法供参考：门）对称连接安装。相同型号并联的设备台数为偶数时，设备进出口管线均对称布置，见图1。当每台设备的流体介质流量相同时，各支路的压差相等，系统处于相对平衡状态，流体介质不会出现偏流。采用这种连接安装方法，设备一般为两台或4台。（2）“先入后出”连接安装。相同型号并联的设备台数为奇数时，自系统入口汇管处先流进设备的流体介质，后流到出口汇管，即为“先入后出”…     

HTI介质饱和流体特性和裂缝密度对方位反射系数的影响

结合等效介质理论和Thomsen裂缝理论构建了饱和流体HTI介质弹性矩阵并推导出HTI介质弹性波反射/透射方程,基于该方程讨论了流体类型及裂缝密度对方位反射系数的影响。模型试算结果表明:下伏HTI介质饱含气和饱含水之间的方位反射系数差异比饱含油和饱含水之间的明显,饱含气和饱含水反射系数的差异随着入射角增大而增大,随方位角增大而减小;裂缝密度越大反射系数越小,不同裂缝密度的反射系数差异随着入射角和方位角增大而增大。研究结果为利用方位地震反射特征检测裂缝密度和流体性质提供了理论依据。     

流体物性对悬浮床加氢环流反应器的影响

利用计算流体力学方法采用标准k-ε湍流模型和欧拉两相流模型对重油悬浮床加氢环流反应器进行数值模拟,考察了气相密度、液相密度、液相黏度等流体物性对环流反应器流场以及气含率的影响。数值模拟结果表明：气相密度的改变对环流反应器内部的流场以及气含率几乎没有影响,而液相黏度改变对环流反应器轴向速度和气含率能产生较大的影响,液相密度改变能够对气含率产生较大影响。     

涡轮钻具水力设计与分析方法应用现状研究

涡轮钻具是一种重要的钻井工具,涡轮叶型线特征是其水力性能设计与分析的关键因素。在分析涡轮钻具水力工作原理的基础上,研究了涡轮钻具水力性能设计研究现状,详细比较分析了涡轮钻具水力性能设计的理论方法、计算机建模与仿真及水力性能试验分析方面的研究现状与发展水平,提出了计算机辅助设计及理论分析。与试验修正相结合的综合研究方法是涡轮钻具水力性能设计与分析的重要方法,对涡轮钻具水力部件的主要问题与发展趋势进行了展望,为涡轮钻具的水力设计提供参考。     

黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型及计算方法

为了研究黏弹性流体在多孔介质中的渗流规律,将分形理论应用于黏弹性流体的渗流模拟中,通过推导黏弹性流体有效黏度关系式,得到了多孔介质的分形孔隙度和分形渗透率表达式,进一步建立了黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型。使用有限差分方法对黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型进行了数值求解,并利用拉格朗日插值法求得了稳定流状态不同压力下的流量。通过对大庆油田采油四厂5口复合驱井进行实例计算的结果表明,黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型计算所得产液量与实测产液量之间的平均相对误差较小,该模型具有一定的实用价值。     

矿化度对流体核磁共振性质影响的实验研究

横向弛豫时间 T2 、含氢指数 H I和扩散系数 D是核磁共振测井技术中重要的参数 ,通过实验研究发现矿化类型和矿化度对它们的影响是不同的。具体的变化规律是 :1扩散系数随矿化度的增加而减小 ,但矿化类型不同 ,扩散系数受矿化度的影响不同 ,受 Ca Cl2 溶液的影响很小 ,而受 Na Cl和 KCl溶液影响相对大 ;2自由流体的横向弛豫时间 T2 随矿化度变化。对于Ca Cl2 溶液 ,T2 随矿化度的增加而减小 ,而对 Na Cl和 KCl溶液 ,T2 随矿化度的增加而增大 ;3含氢指数 H I随矿化度的增加而减小 ,Ca Cl2 溶液相对 Na Cl和 KCl溶液受到的影响要小得多     

高剪切速率下钻井液粘度的实验研究

利用智能型高剪毛管粘度测试仪,对５种实验液在高剪切速率下的粘度（η∞）进行了测试。测试分析结果表明,当ｄｖｄｘ趋于１０５ｓ－１时,η∞实测值较用卡森模式推算的η∞值准确,证实了卡森模式的局限性,同时探索了在高剪切速率下钻井液粘度η∞随ｄｖｄｘ的变化规律,为钻井液流变性研究提供了一条新的途径     

旋转钻柱内赫巴流体流动模型与流场特性研究

为了揭示钻井液在旋转钻柱内的流动特性,采用数值模拟方法建立了旋转钻柱内赫巴流体的流动模型。研究了钻柱的旋转速度、轴向流速及密度的变化对钻柱内螺旋流场的影响,并给出了合理的解释。通过分析得出旋转钻柱内赫巴流体的流动由于其表观黏度的单峰分布特性,使得螺旋流场减弱了流体质点在各方向上的随机脉动趋势,并增强了流场旋流的整体趋势。该项研究成果对于钻柱内考虑旋转效应流场钻井液流动的深入研究具有指导意义。     

孔隙流体性质对井眼围岩应力分布的影响

根据渗流力学以及弹性力学理论,求解了孔隙流体为宾汉流体时的井眼围岩应力分布状态.通过计算表明,孔隙流体性质对井眼围岩的应力分布产生很大的影响.孔隙流体为宾汉流体时,由于受到启动压力梯度的影响,周向应力值比孔隙流体是牛顿流体值小,径向应力值比孔隙流体是牛顿流体时大,孔隙流体性质所产生的影响不可忽略.     

石油钻井工具用非标碟簧力学特性研究

石油钻井工具常使用非标碟形弹簧缓冲振动,基于大变形弹塑性理论,使用有限元法分析了118 mm非标碟簧在加载过程中的力学特性。分析结果表明,随碟簧压缩位移增加,VonMises应力、周向应力、轴向应力、轴向变形量、周向变形量和厚度t轴向变形量呈非线性增大趋势。压缩位移小于2.5 mm时,碟簧未出现塑性变形;压缩位移为2.5 mm时,周向应力、轴向应力、轴向变形量和厚度t轴向变形量剧增,且碟簧发生塑性变形。对碟簧进行了刚度试验,压缩位移小于0.47 mm时碟簧刚度约为0.66 kN/mm,压缩位移大于0.47 mm时碟簧刚度值约为2.74kN/mm。结合数值模拟结果,建议单片碟簧的工作载荷应小于6.02 kN。该项研究结果表明,有限元法和碟簧刚度试验测定相结合,可以分析非标碟簧的工作力学特性,确定非标碟簧的最大工作载荷,为其科学使用提供依据。     

四川三迭系盐岩力学性质实验研究

利用已研制成功的能进行加温、加压的常规三轴压缩蠕变实验装置，对四川三迭系盐岩试样进行了各种温度、压力条件下的常规三轴压缩力学性质实验研究，得到不同温度和压力水平下的盐岩应力-应变曲线；通过进一步的数据处理，获得了四川三迭系盐岩力学性质。结合四川三迭系盐岩蠕变规律实验研究成果，对生产实践有重要的指导意义。     

A Comparative Study of the Flow Field of High Viscosity Media in Conventional/Rotary Hydrocyclones

The flow fields inside conventional and rotary hydrocyclones were simulated respectively.In these simulations, water only and oil-water mixture,with distinctly different viscosities,were used as continuous phases.Simulation results agreed well with the experimental measurements.Simulation results showed that the conventional hydrocyclone could effectively separate sand from water,but could not separate sand from high viscosity water/oil emulsion.This showed that the viscosity of continuous phases influenced greatly both the separation efficiency and the flow field distribution in the conventional hydrocyclone.For high viscosity oil/water sand dispersion(mixture),the rotary hydrocyclone has better separation performance than the conventional one,with a more favorable flow field distribution.     

强抑制性钻井液用有机胺抑制剂的性能研究

研制了一种与国外高性能钻井液用聚胺抑制剂性能相当的有机胺抑制剂BZ-AN1,对该剂的表面活性、吸附特性、吸附层间距、对膨润土浆pH值的影响等理化性能以及其抑制黏土造浆和岩屑分散的性能、对钙膨润土分散体系流变性的影响进行了评价.有机胺抑制剂BZ-AN1具有独特的分子结构,能很好地镶嵌在黏土层间,并使黏土层紧密结合在一起,从而起到抑制黏土水化膨胀、防止井壁坍塌的作用;该剂能够抑制钻屑分散而又不损害钻井液的性能,能够较好地兼顾钻井液体系的分散造壁性与抑制性.     

聚合物驱替液的抗盐保黏试验研究

由于聚合物的抗盐能力较差,在较高矿化度配聚水和较高矿化度地层条件下,聚合物溶液的黏度难以保持,影响了聚合物驱的波及能力和驱替效果。采用一种具有螯合作用的聚合物增稠保黏剂,在配聚时加入,可提高聚合物驱替液的抗盐能力,使聚合物溶液在较高矿化度的地层条件下,黏度也可得到保持,从而使波及能力和驱替效果得以保证。     

储罐用07MnNiVR钢焊接接头力学性能试验

为了将07MnNiVR钢板用于建造大型储罐,根据确定的焊接工艺和焊接工艺参数,研究了焊接接头的拉伸性能、系列冲击性能、无塑性转变温度和断裂韧度等,各项力学性能表明,焊接接头可满足大型储罐的设计要求并且保证其安全运行。