新型双喷嘴射流泵水力特性的试验研究

为了获得新型双喷嘴射流泵的水力特性,采用试验研究的方法,得到了面积比、流量比M_2以及工作介质对射流泵性能的影响规律:随着面积比的增大,压力比峰值增大,但射流泵的工作流量区间缩小,高效区的位置左移。下喷嘴的作用是冲击井底沉积的固体颗粒并使之流态化,对射流泵的效率没有贡献,流量比M_2越大,射流泵的压力比和效率越低。同时,由于下喷嘴的存在,导致面积比为0.2时效率最高,这与普通射流泵面积比为0.3左右时效率最高有所不同。当使用水抽汲原油时,射流泵的效率峰值为26.05%,对应的流量比M_1为0.9;水抽汲水时,效率峰值为18.68%,流量比M_1为0.8;当使用水抽汲水砂混合物时,效率峰值为14.98%,流量比M_1为0.6。所得结论为新型双喷嘴射流泵的理论设计及实际应用提供了科学依据。     

基于喉嘴距的液固射流泵泵效数值分析

为了研究在不同固相初始体积分数时,喉嘴距对液固射流泵性能的影响,确定最优喉嘴距,应用ANSYS软件对液固射流泵进行数值计算,采用标准k-ε模型分析液固射流泵内部流动特征,计算在不同喉嘴距、不同固相初始体积分数时射流泵的性能曲线参数,并对其效率曲线进行比较。结果显示:当喉嘴距不变时,随着质量流量比的增大,压力比逐渐减小;当质量流量比不变时,随着喉嘴距的增大,液固射流泵的效率先增大后减小;在固相初始体积不变时,随着质量流量比的增大,喉嘴距对液固射流泵效率的影响增强。随着固相初始体积分数的增加,液固射流泵的性能曲线下降;在不同固相初始体积分数时,喉嘴距为1倍喷嘴直径时,液固射流泵的效率最高,最优喉嘴距为1倍喷嘴直径。     

气体对射流泵效率的影响

射流泵采油一直被人们认为效率低而在应用中受到限制,除影响射流泵效率的几何因素外,人们对气体和动力液介质的密度影响射流泵的抽油效率的认识不尽一致。针对这个问题,综合分析了国内外有关文献,进一步研究了气体对射流泵效率的影响,给出了液／液气两相射流泵设计效率和实际计算效率的计算模型。根据现场使用射流泵的实践,提出用射流泵抽油时,在有液／液气两相流态的情况下,气体在举升过程中作功有助于液体举升到地面,即有效地产生了“气举效应”,使射流泵效率得到提高。     

煤层气井排煤粉环空射流泵的数值模拟

基于液固两相流的基本理论和κ-ε两方程湍流模型,利用Fluent软件对煤层气井新型排煤粉环空射流泵的湍射流场进行数值模拟。模拟结果表明,煤粉运动轨迹表明环空射流泵有利于煤粉颗粒的吸入和排出;环空射流泵在吸入液(地层液)流量小于15 m3/d时,通过补充动力液产生负压,使地层液和煤粉颗粒吸入泵内进而排出地面;当吸入液含煤粉体积分数相同时,粒径越大的煤粉颗粒在喉管内的分布越靠近中心线。通过对多相流条件下喉管出口断面流速分布的分析,得出了喉管最优长径比为4。该项研究结果为环空射流泵的优化设计提供了依据。     

煤层气井排煤粉环空射流泵的数值模拟

基于液固两相流的基本理论和κ-ε两方程湍流模型,利用Fluent软件对煤层气井新型排煤粉环空射流泵的湍射流场进行数值模拟。模拟结果表明,煤粉运动轨迹表明环空射流泵有利于煤粉颗粒的吸入和排出;环空射流泵在吸入液(地层液)流量小于15 m3/d时,通过补充动力液产生负压,使地层液和煤粉颗粒吸入泵内进而排出地面;当吸入液含煤粉体积分数相同时,粒径越大的煤粉颗粒在喉管内的分布越靠近中心线。通过对多相流条件下喉管出口断面流速分布的分析,得出了喉管最优长径比为4。该项研究结果为环空射流泵的优化设计提供了依据。     

Oudna海上油田射流泵采油技术

突尼斯Oudna油田是中化石油勘探开发公司在突尼斯拥有的海上油田,该油田首次在海上应用大功率射流泵,而且是迄今为止世界上排量最大的射流泵(每天最大排量达到35000桶,约5000t),采用原油作为射流泵的动力液进行生产,取得了很大的成功。在射流泵的工作原理、动力液系统、技术特征及实际运行效果等方面进行了分析总结,对射流泵在其他油田的应用具有参考价值。     

气体对射流泵效率的影响

综合考虑了气体对射流泵喉管－扩散管阻力系数和流量比的影响,指出了气体对射流泵效率的影响是多方面的,所以在优化参数时,应尽量避开其不利区。     

往复式油气混输泵组合阀流场数值模拟

建立了往复式油气混输泵组合阀的三维流场几何模型。根据泵速、活塞行程和活塞直径等工作参数,给定组合阀的边界条件。利用Fluent软件对不同最大开启高度、不同介质气液比下组合阀内流场进行数值模拟,获得了最大开启高度、介质气液比与组合阀进出口压差、流量系数之间的定量关系。结果表明:当最大开启高度一定时,随着介质气液比的增大,阀进出口压差减小,而流量系数基本保持不变;当介质气液比一定时,随着最大开启高度的增大,进出口压差减小,流量系数减小。为往复式油气混输泵组合阀的设计计算提供参考。     

修正特征曲线优化射流泵抽油

在常规举升管柱中 ,射流泵仅有油气通道 ,当泵吸入压力小于饱和压力时 ,泵内产生的溶解气将影响泵的效率。如果射流泵举升出的气液混合物体积能与纯液体体积相同 ,那么根据泵吸入口的气液比率可计算出产出混合物的平均密度 ,为带溶解气的修正特征曲线提供根据。同样 ,动力液和产液之间的密度差也会影响泵特征曲线。通过计算溶解气的影响及动力液与产液之间的密度差 ,修正特征曲线可以优化射流泵的设计     

水力活塞泵诊断技术

水力活塞泵是一种依靠液体压力传递能量的抽油系统。多年来对井下泵工况仍停留在人工观察压力表的压力变化而凭借经验进行诊断的水平上。由于各人经验的相互差异,增大了分析、诊断结果的误差,导致盲目起换泵工作量的增加而影响产油量。本文在阐述了水力活塞泵运动规律的基础上,采用便携式计算机,在地面采集和记录水力活塞泵生产井井口动力液压力和流量随时间的变化规律,对比典型工况模版,确定井下泵工作状况,从而提高了水力活塞泵生产井的管理水平。     

喷射反应器中天然气水合物生成实验

基于实验室自行研制的一套喷射循环反应器进行水合物快速生成的实验。系统核心部件为由射流器和静态混合器组成的气泡发生器,通过控制气体循环速度的变化可控制气泡流流型。水合物生成实验始终保持喷射器处于自由抽吸状态,流态为高速向上的喷射型。采用静态混合器的情况下,喷射装置产生的微气泡可以极大地缩短水合物生成的诱导时间,但会降低水合物的生成速度,由于采用静态混合器增加系统背压,造成气体循环速度减小。经过对实验数据的进一步分析得出：喷射反应器中水合物的生成速度主要依赖于过冷度、气体循环流量、压力等因素;射流反应器生成水合物的方法与其他方法相比具有明显的优越性。     

油井增效射流泵的研制

针对低渗透含油饱和度高的地层供液能量不足,给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题,研制了油井增效射流泵。采用在有杆泵未端增加射流泵,通过封隔器将高、低渗透层段分开。利用高渗层产生的液量,作为射流泵的动力液,在低渗透层段产生压降,从而提高低渗层的产液能力。文中介绍了射流泵的结构组成、工作原理,参数优选及现场应用情况。2 0 0 3年在河南油田现场应用4口井,工艺成功率10 0 % ,有效率10 0 % ,累计增产原油390 0t。     

溶解气对喷射泵工况的影响研究

采用对泵特性曲线进行修正的方法研究了溶解气对喷射泵工况的影响和喷射泵在动力液与采出液为非等密度体系时特性曲线的修正方法，假设喷射泵可以采出与纯液体时同样体积的气，液混合流体，由泵吸入口处气液比得到采出液平均密度，进而可以得到有溶解气时修正的喷射泵特性曲线。采用修正的喷射泵特性曲线进行喷射泵井优化设计，可以得到较准确的设计结果。     

基于动态模拟的有杆泵充满程度计算新方法

鉴于传统方法在计算有杆泵充满程度时存在的不足,对以往模型做了进一步改进和完善,建立了更为准确的有杆泵充满程度计算模型,研究了流体进泵过程中泵内压力和动态充满程度的变化情况,并对有杆抽油泵上冲程过程中泵内压力、充满程度及流体进泵流量的变化规律进行了分析。分析结果表明,原油粘度增加将使泵充满程度迅速降低,增加冲程有助于提高泵的最终充满程度;动态方法计算的最终充满程度要比传统方法的计算结果低,而且随着生产气油比的降低,两者差距不断缩小,这主要是由于动态方法充分考虑了泵内溶解气析出造成的固定阀开启滞后及流体进泵阻力对充满程度的影响。     

液压驱动螺杆泵采油系统优化设计方法

根据液压驱动螺杆泵采油系统的结构和工作特性,参考传统的机械采油设计方法,确定了系统的优化设计计算步骤和约束条件。考虑动力液是影响系统设计的重要因素,采用Beggs-Bri11相关式,给出系统液流压力的确定方法。以系统效率为优化设计目标,通过实例计算,得到某液压驱动螺杆泵采油系统产量与泵效和系统效率的关系曲线,分析表明,当系统日产量为28m3时,系统有较高的效率,可以达到稳产高效的目的。     

用于出砂井的水力喷射泵结构设计

油井出砂对地面设备和井下设备带来极大的危害。通过室内试验研究了地层砂在井筒内的流动和沉积状态,测定了不同粒径的砂粒沉降速度和一定液量下的极限携砂量。设计了应用在出砂井中的水力喷射泵采油装置,其特点是采用平行双管柱结构的水力喷射泵,合理设计泵内流道,尽可能保持液体匀速流动,适当提高液体流速,提高携砂能力。最后为防止液体停止流动导致砂堵排出管,设计了结构独特的沉砂管。     

射流泵试油工艺在也门马遂拉油田的应用

加拿大尼克森跨国石油公司在也门马遂拉油田普遍采用射流泵试油工艺,该工艺通过设计一整套地面流程、设备和井下工艺管柱,利用射流泵负压携带地层流体,从而实现地面求取试油所需的产量、含水、地层压力及流体物性等资料,工艺成熟,操作简便,施工时间短,可取得的数据全面,是继射流泵采油、射流泵解堵等工艺后,对射流泵的另一新的应用。文中对马遂拉油田的射流泵试油工艺原理、工艺流程、工艺设备及数据处理作了介绍与探讨。     

基于Fluent软件的二次开发计算气举阀流量

气举采油作业中,气举阀流量与采油效率、成本紧密相关,是确定采油工艺的关键因素,因此了解其流量特性十分必要。气举阀可伸缩的阀杆总成与阀腔内气体流场的交互作用,使其流量不仅与进出口压力相关,而且与阀杆行程相关,这样的流量求解问题具有流固耦合特性,采用单纯的固体力学方法或流体力学方法均难以求解。通过对Fluent软件开放的用户自定义函数UDF的二次开发,研究出在任意进、出口压力条件下气举阀流量的计算方法。该方法应用于某型号1 in气举阀,得到合理的阀杆行程,重现了气举阀的"流量堵塞"现象,证实了建议方法的有效性。     

一种新型井下电导相关流量计数据采集处理模块

文章介绍一种新型井下电导相关流量计数据采集处理模块，该模块可在井下仪器内实时采集电导传感器输出的两路信号，并对它们进行互相关运算，最后将渡越时间转换成频率（周期）传输到测井地面仪。实验表明，该模块用来实现测量油井中油水两相流流量是可行的，可大大提高井下数据采集、处理与传输的速度，提高仪器的抗干扰能力，增加仪器的可靠性。     

两相流砂泵的设计

根据固液两相流体在泵内运动速度场和压力场的畸变规律，采用按试验泵级的最佳工况参数确定的无因次系数，进行了两相流砂泵的设计。在假定固体颗粒在断面上的平均速度相同以及固、液两相的进出口液流角均等于叶片进出口安放角的条件下，计算了叶轮进出口直径和宽度，给出了叶片进出口安放角的选取范围。四川石油管理局南充机械厂根据以上方法设计的150NSP型砂泵，经现场试验，各项性能指标均达到了设计要求，使用效果较好。