井下气液混输泵试验台架设计及试验

为了对新研制的井下螺旋轴流式气液混输泵样机进行试验研究,建立了1套气液混输泵试验台架。整个试验台架由泵级部分、吸入部分、排出部分和数据采集部分组成。在给出试验样机基本结构和试验原理的基础上,阐述了样机的试验方法和步骤,通过试验得出样机在设计转速下输送纯水和含气体积分数为40%气液混输工况下的外特性曲线。前期的试验研究验证了新建立的井下气液混输泵试验台架和研制的井下螺旋轴流式气液混输泵样机均满足设计要求,同时也为下一步完善设计和今后样机的试验研究提供了依据。     

叶片式混输泵数值模拟及外特性试验

通过数值模拟与性能试验,检验了新一代叶片式混输泵原理机的性能。采用Fluent软件,选用RNGκ-ε湍流模型进行数值模拟,计算得到了混输泵原理机在不同试验工况下5级增压单元的增压以及内流场特性。数值模拟结果表明,含气体积分数小于25%时,混输泵在设计工况增压满足设计要求;在各种含气体积分数条件下,气液分离现象较少,验证了原理机设计方法可行。同时,在不同含气体积分数工况下进行了混输泵外特性试验,分析了含气体积分数对混输泵性能的影响。试验结果表明,混输泵原理机在各种工况下运行平稳,外特性达到了设计要求,从而证明了混输泵设计方法的正确性。     

螺旋轴流式多相泵试验及相似性能研究

对研制的多相泵样机做了相似设计,并对相似设计结果进行优化,以便开发出拥有更高性能参数的新一代螺旋轴流式多相泵。对第3代叶片式多相泵在转速3900、4200、4500r/min下做了现场试验,对试验结果进行了讨论,验证第3代多相泵在纯水和气液混输工况下的相似性能。结果认为,在设计转速周围,不同转速下纯水工况无量纲化扬程系数-流量系数曲线基本重合,多相泵基本满足相似设计;在多相混输工况下,含气体积分数从0～90%变化过程中,不同转速下扬程系数-流量系数曲线基本重合,第3代螺旋轴流式多相泵在气液混输工况下满足相似性能。     

水下混输泵入口气液两相流数值模拟与试验

在油气输送过程中,由于混输泵入口缺乏缓冲调节装置导致泵入口含气体积分数波动幅度大,从而影响泵的工作性能。鉴于此,设计了一种新型水下气液混合器。该气液混合器将混输泵入口来液先进行气液分离,然后再混合。采用数值模拟与试验相结合的方法研究气液混合器内部流动特性。模拟结果表明:混合腔内能够形成明显的低压,对罐体内部分离的气体产生强烈的抽吸作用,同时其混合腔及扩散段内产生强烈湍流促进气液进一步混合。试验结果表明:安装气液混合器后,在不稳定含气率工况下能够减小约20%的波动幅度,混输泵增压能力提高17%左右,泵效提高约10%。研究结果可为气液混合器的相关研究提供参考。     

流量对多相混输泵首级动叶轮气相分布的影响

气液两相分布规律是研究多相混输泵性能的重要内容,同时也与其优化设计密切相关.为了进一步揭示变流量工况下多相混输泵内气液两相分布规律,首先利用三维造型软件对混输泵全流道计算域进行建模,其次基于时均N-S方程和k-ε湍流模型,采用CFD技术在进口含气体积分数为30％时对泵内气液两相三维流态进行模拟,最后分析和总结了流量对混...     

多相叶片混输泵过流部件设计与外特性研究

为了满足石油、天然气两相混合集输的需要,研制了可用于转油站油气输送的多相叶片混输泵样机。该泵采用卧式安装方式,配置变频的可变速动力装置,可以适应不同流量和含气量的泵送需要;采用开式叶轮、较大的叶稠密度、锥形轮毂和加大尺寸的螺旋形涡室,改善了含气、含固相杂质的原油泵送效果。研究了在不同工况条件下多相叶片混输泵的外特性,该泵在控制两相分离发生的前提条件下,可以有效地增压泵送气液混合物。     

多相混输泵的数值模拟及与实验结果对比

采用数值分析方法对多相混输泵的内部流场及相应的运行特性进行了全面研究,建立了较为完善的计算流体动力学分析模型。计算过程采用非结构化网格,在三维时均N-S方程的基础上,应用标准κ-ε方程对混输泵内部三维湍流流动进行了数值模拟。利用数值模拟的结果分析了气液两相在泵内的流动状况,并对模拟结果和实验结果进行了对比。在设计工况时,数值计算得到的外特性与实验值吻合。远离设计工况时,预测的准确性下降,尤其在小流量工况下差别较大,原因是计算过程中残差出现振荡,很难达到收敛精度要求。     

基于CFX软件油气混输泵压缩级流场模拟及分析

利用CFX软件,在多重参考坐标系下采用欧拉方法的双流体湍流模型来计算油气混输泵单级内三维气液两相流场。通过压力场、速度场及气液相分布的分析,探讨了气液混合介质在油气混输泵单个压缩级内部的流动规律,并对单个压缩级外特性进行了预测。模拟和试验的对比结果表明：该计算模型能较好地预测多相混输泵在较低入口含气率工况下的性能,而当多相混输泵入口含气率比较高时,模拟值和试验值有一定的偏差。     

海洋平台原油外输泵的选型分析

在海上油气田中,泵用来输送原油等介质,当介质的粘度较大时,一般选用双螺杆泵。双螺杆泵还可用于气液混输、固液混输,具有流量平稳、压力脉动小、效率高的特点,在海洋平台中得到了广泛应用。     

叶片式气液混输泵水力设计的一种选型方法

叶片式气液混输泵在输送气液两相混合介质时,其扬程和效率将有不同程度的降低,下降的程度与气泡群在叶轮内的滞留状态密切相关。根据考虑速度滑差的一维两相控制体模型,对于给定的泵设计工况,推荐用含气率α和静压p作为评估泵水力性能的两个主要指标。对某设计工况下,按正交设计方法得到的6组设计方案,使用以涵盖含气率α和静压p的综合指标λ评估,可很方便地筛选出较好的设计方案。     

套管放气井环空流动与电泵井合理沉没度计算方法

在套管放气状态下,环空中液体相处于停滞状态,液相和油套管之间不存在相对滑动,受油套管粗糙度影响的雷诺数失去原有的意义,不能直接应用石油工业中常用的多相流计算方法。针对国内电泵井高含气和套管需要定压放气的生产特征,对套管定压放气井油套环空多相流动的特征进行了探讨。以泰勒气泡在黏滞流体中的上升流速作为主要依据,建立了不同油黏度下套管环空放气流动的截面含气率和压降计算模型,并提出了不同黏度、不同气油比的套管定压放气井环空流动计算及套管压力分布的多相流模型,该模型主要适用于泡流和段塞流。在此基础上,将入泵流体截面含气率10%作为判据,提出了套管环空放气电泵井沉没度设计模型,并将该模型应用于国内油田不同类型油井40口,检测结果合理。     

旋流式气锚的设计与应用

旋流式气锚主要由外管、衬管和内吸管组成,外管有很多与内表面相切向下倾斜的小孔,衬管开有很多径向孔眼,外管与衬管利用上下接头固定,两者之间形成一个环形空间,内吸管与抽油泵相连并与衬管之间形成一个环形空间.油气混合液经过外管、衬管和内吸管进入抽油泵,整个过程通过剪切作用、离心力作用和重力作用三级分离,井下油气分离效率高,可用于油气比较高的机抽井.     

基于泵工况参数实时监测系统确立蓬莱油田油井合理套压

蓬莱油田目前很多单井受泵型、排量等限制,需要在保证油井稳定运行下进一步挖掘潜能,则必须从泵工况各项参数调节入手,套压控制是一项非常重要的手段。通过分析油套环形空间内的油气水三相分布状态,提出了基于泵工况参数实时监测系统的套压调整技术,再拟合泵吸入口和出口压力数据,得到不同套压大小下的泵效,分类确定油井合理套压。针对蓬莱油田单井井底流压较高且一直很难优化的井,通过该方法可以找到最佳泵效率的工作点并降低井底流压,实现油井稳定并增产。     

低渗高气油比油井合理套压研究

对于低渗透高气油比油井,由于其产液量低,泵抽过程中常常由于脱气等因素使得泵效较低,合理控制低渗高气油比油井的套压是保持该类油井高效生产的关键.根据低渗油藏油气水三相流动的流入动态与井筒多相流流动情况,分析不同条件下套压对动液面及产量的关系.结合油井具体动、静态参数,给出了低渗高气油比油井合理套压确定的过程.现场实例表明...     

套管泵工作原理及应用中的有关问题

套管泵由压力检测装置、减速装置和密封皮碗等组成。将泵投入油井套管中，靠泵自重下落，由减速装置调节下落速度。当泵落入液面以下预定深度后，由于井内压力增加推动活塞上行关闭阀门，在泵上、下压差作用下将泵和泵上液柱举升到井口。应用套管泵时，应计算确定泵的最大举升液柱高度、实际举升液柱高度、活塞行程和流道阻力。通过控制活塞行程及泵内流道阻力，从而控制泵举升液柱的高度和泵的运行速度，取得理想的举升效果。     

基于内流场数值模拟的高速磁力泵性能研究

为了进一步研究高速磁力泵的性能,采用Fluent软件对高速磁力泵内部三维湍流进行数值模拟,求出叶轮和蜗壳内部的速度场和压力场分布,计算出泵的扬程、叶轮内损失、蜗壳内损失、圆盘损失、泄漏损失及机组效率,并将计算结果与试验数值进行对比。结果表明,高速磁力泵内部流道中绝对速度、相对速度和总压的分布欠均匀,轴面漩涡较明显;Fluent软件模拟计算的泵扬程和机组效率与试验测量值接近,模拟值具有较高的精度。     

下倾型页岩气水平井连续油管排水采气工艺

页岩气井水平段采用?139.7 mm套管完井,受地层构造影响,部分气井B、A靶点垂深差大,呈现下倾型特征,水平段携液能力差,随地层能量衰竭,积液易堆积在油管鞋以下水平段,造成气井水淹,采用气举、柱塞、泡排等工艺难以复产。在原有生产管柱内,优选更小尺寸的连续油管下至水平段,增大气体流速,提高气井携液能力,同时可实现小直径管+气举+泡排复合排水采气,排出水平段积液。研究表明,?50.8 mm连续油管适用于水气比小于 1.5 m3/104 m3气井,?38.1 mm连续油管适用于水气比小于1 m3/104 m3的气井。现场应用表明,下倾型水平段积液气井下入连续油管至水平段中部后,油套压变化稳定,气井连续携液气量降低,井筒内气液分布均匀,滑脱损失降低。连续油管排水采气工艺能够有效解决下倾型页岩气水平段积液问题,实现页岩气井低产阶段连续稳定生产。     

用单流阀回收套管气探讨

将单流阀连接于出油管线和套管环形空间出口之间,以便回收套管气。用该方法后,井口平均套压会发生变化。文中分析了套压变化对泵效的影响。最后给出了实例,其中通过电算分析了五个沉没度、三个生产气油比下井口套压对泵效的影响(分析泵效时,只考虑了气体、冲程损失及漏失的影响),从而得出了可用单流阀回收套管气,且可获得可观数量的天然气以及可确定最大泵效下沉没度及下泵深度的结论。     

体积压裂水锤效应对页岩气井屏障完整性影响及对策

体积压裂过程中井屏障完整性失效问题突出。基于页岩气井体积压裂技术特点和MIT24臂井径测井数据,分析了页岩气井压裂过程井屏障系统及其失效模式。根据水力学原理,体积压裂砂堵、停泵瞬间过程井筒内流体流速突变产生水锤效应,水锤压力在井筒内以斯通利波形式沿固?液界面传播。综合考虑水锤压力及流体压缩力因素影响,建立了水锤效应发生过程井筒流体最大波动压力计算模型;分析了压裂砂堵停泵瞬间水锤效应引起的井筒流体压力变化特征及其对套管安全强度系数的影响。研究表明:体积压裂砂堵停泵过程最大水锤压力达31.88 MPa;考虑水锤效应影响,套管的抗挤强度系数降低至0.95。综合考虑页岩气地层滑移错动、套管低温收缩导致抗挤能力降低等情况,体积压裂过程在不均匀外挤载荷影响下足以导致套管发生局部损坏。基于以上研究结果,提出井筒流体压力波动的施工对策,对基于体积压裂完井方式的页岩气井屏障完整性管理具有指导意义。     

DWSB—150砂泵的研制

用于输送含砂钻井液的DWSB—150砂泵,采用闭式叶轮和梯形断面蜗壳,叶轮与蜗壳隔舌间隙为14mm。新型微调机构可以随时调整泵的间隙,弥补加工和安装的累积误差。轴端采用动力密封结构,最大密封压力373.63kPa。泵轴悬臂短,刚性好,适用于恶劣的钻井工况。