适度防砂井采油树冲蚀作用的分析与认识

针对渤海油田在适度防砂井日常生产过程中所面临的井口冲蚀问题,通过结合渤海油田常用采油树类型,建立相应的CFD模型,并采取非均匀结构化网格划分;分析了不同产液量、含砂量及砂粒尺寸对流道冲蚀分布轨迹状态,以确定井口采油树受冲蚀磨损的关键区域.结果表明,出砂含量的增加会加剧采油树内壁特定区域冲蚀范围的集中,出砂粒径变化会导致...     

水力喷砂器流态分析及冲蚀磨损研究

在水平井压裂施工中,随着施工排量和加砂量的增加,喷砂器的磨损问题也随之加剧。建立喷砂器的理论模型,模拟喷砂器的流场形态,分析流态、速度及含砂量等对结构表面的影响。建立冲蚀模型,并将冲蚀模型应用到CFD得到的流场中,借助Fluent中的散相模型,计算喷砂器结构在不同速度下及含沙量下的最大冲蚀磨损量。根据最大冲蚀磨损量计算出了对应管道的最大冲蚀磨损量,并预测了对应情况的维修时间。分析了影响冲蚀的基本参数,实现了对流态模拟及冲蚀磨损的预测,对现场具体操作有指导意义。     

CD70型高压旋塞阀结构强度及启闭特性分析

高压旋塞阀是石油矿场固井和压裂作业时连接高压管汇的一个不可缺少的重要部件.为了优化现有CD70型旋塞阀的工作性能,对旋塞阀的结构强度与启闭特性进行了系统分析.研究结果表明:①在阀体密封相贯处过渡圆角半径增加的过程中,最大变形量在出口相贯处呈线性增大,最大值为0.109 5 mm;最大等效应力在入口相贯处下部,最大值为5...     

水平井分段压裂投球滑套球座冲蚀分析

水平井早已成为提高油田勘探开发综合效益的重要途径,为了更好地提高油田采收率或对低渗透油气藏的水平井进行增产改造,就必须采用一些增产技术。水平井分段压裂技术是水平井增产的重要技术,流体携砂冲蚀是水平井分段压裂中工具失效的主要原因之一。为此采用计算流体力学(CFD)方法建立了流体携砂冲蚀的流固耦合模型。通过计算确定滑套球座冲蚀的主要区域,并通过改变压力、砂流量和球座锥面角度进行再计算,总结出影响冲蚀效果的规律。分析结果对整个投球滑套的设计具有指导作用。     

含砂输气管线三通部位的冲蚀仿真模拟

含砂输气管线中三通部位易受到冲蚀破坏。为了准确掌握三通在不同流向及安装位置下冲蚀破坏的具体位置,分析了影响冲蚀速率的主要因素,通过建立CFD仿真模型进行计算分析,指出三通管件两颊部位和迎流壁面处易发生冲蚀,同时部分沉积在管道底部的砂粒也会对管壁造成一定冲蚀。通过单一变量法进行对比分析,结果表明冲蚀速率随着流速、粒子质量流量的增大而增大,但随着形状系数的增大而减小,即粒子越接近于圆球形,冲蚀速率越小,形状系数较小时影响较为明显,较大时影响变小,同时还随粒子直径的增大而增大,但是到一定程度后,不再增大。     

天然气携砂气固两相流在弯管处冲蚀磨损分析

为了研究固体颗粒参数及弯管结构参数变化条件下弯管的冲蚀规律及最大冲蚀位置,基于CFD软件Fluent对弯管进行了网格无关性分析和入口段长度分析来确定最佳分析模型,选用Oka冲蚀模型和Forder壁面恢复模型计算弯管冲蚀,研究了颗粒直径和管径比对弯管最大冲蚀位置的影响。分析结果表明:颗粒速度对冲蚀速率的影响较大,二者呈指数关系,冲蚀速率随质量流量的增加比较均匀,当颗粒直径达到一定大小后,冲蚀速率增加较慢;管道直径和管径增大均会减小弯管的冲蚀速率,管径比对冲蚀速率的影响较大,二者呈现指数关系;颗粒直径基本不影响最大冲蚀位置,而最大冲蚀角度随着管径比的增大而减小。所得结果对管道设计及工程实际安全运营具有一定的指导作用。     

多梯度钻井分离器冲蚀磨损分析及流场研究

针对多梯度控压钻井过程中空心球分离效率低,无法实现多密度梯度的问题,设计了空心球过滤分离器。利用多孔介质模型、DPM模型以及冲蚀模型对分离器内部流场进行了数值计算。研究了注入速度和空心球直径对分离器腐蚀速率的影响,以及过滤过程中分离器内部在轴向上以及径向上的压力与速度分布规律。研究结果表明:空心球注入速度越小以及空心球直径越大,对工具的冲蚀磨损速率越低;过滤结构内入口层的中心压力高而外侧压力低,随着压力逐渐扩散,出口层外侧压力高而中心压力低,速度分布规律则相反;随着入口速度与油水比的增加,工具的压降逐渐增加,但是油水比的影响较小。该研究实现了多梯度控压钻井中空心球分离效率低的技术突破,显著提升了多梯度钻井方式实现的可行性,为窄压力窗口地层中井筒压力控制提供了技术支撑。     

苏里格南区气井速度管柱适用条件分析

在气井管理及气井动态分析中,井筒压力、温度是重要的参数。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒和传热学原理,综合考虑压力和温度之间的相互影响,建立了气井井筒压力温度耦合模型,应用四阶龙格-库塔算法数值求解。通过气井实测数据对模型进行验证,算例表明模型计算结果可靠,可以满足工程计算要求。速度管柱是苏里格南区重要的排水采气措施,针对速度管柱选井缺乏定量标准的问题,在井筒压力温度预测基础上,评价了速度管柱气井在不同条件下的水合物生成风险、携液临界流量和冲蚀产量,给出了速度管柱气井满足携液和安全的产量范围,提出了适用速度管柱新井的试气无阻流量界限,为苏里格南区速度管柱的下入时机和选井提供了理论基础和指导意见。     

高压节流阀流场分析及其结构改进

针对塔里木油田现有节流阀在现场使用过程中频繁出现的阀座刺穿和阀杆断裂等问题 ,对锥形和楔形节流阀 ,用Pro/E软件建立其三维CAD模型 ,通过数据转换 ,调入PhoenicsCFD软件进行流场分析 ,获得了寿命最高的楔形节流阀。通过对楔形节流阀进行结构优化设计 ,得到了最佳结构 (由 2段斜面组成 )的楔形节流阀 ,同时计算出了该楔形节流阀不同开度所对应的压降和流阻系数。油田应用证明 ,楔形节流阀的寿命是锥形阀的 5～ 7倍。     

基于修正Xu-White模型的碳酸盐岩横波速度估算方法

在许多实际地球物理资料中往往缺失横波速度信息,这给叠前地震属性分析和叠前地震反演均带来不利影响。如今针对碎屑岩地区的横波速度预测方法已日趋成熟,而针对碳酸盐岩地区的研究相对较少。本文基于经典Xu-White模型,从岩石物理角度构建出一种适用于碳酸盐岩的修正Xu-White模型;然后类比于Pick-ett、Castagna等建立的碳酸盐岩纵横波速度经验公式,建立了更适用于碳酸盐岩地区的经验公式;将该经验公式和修正Xu-White模型应用于实际碳酸盐岩地区的横波速度预测,对预测结果进行的对比分析证实,修正Xu-White模型具有更高的横波速度预测精度。     

一种井控节流阀防刺短节的特性分析

节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,现场应用中常因阀座、阀心的冲蚀磨损而失效,给井控带来了很大的安全隐患。防刺短节就是针对此问题而设计的。采用三维流场分析的方法,对带和不带防刺短节的楔形节流阀的流量特性进行对比分析。分析结果表明,防刺短节可以减小壁面上的流体速度进而减小壁面的冲蚀;防刺短节的节流效果不明显,其对节流阀的压力控制没有明显变化;加防刺短节后,流线复杂,流场漩涡增多,可能会产生振动和噪声。最后提出用普通碳钢材料来制造短节合金头以降低成本。     

钻井泵阀隙钻井液流速分布初探

依据工程流体力学的理论，提出了钻井泵阀隙流场的概念；分析了泵阀流场变截面、窄缝隙及钻井液流速随时间和空间位置变化的特点；建立了间隙钻井液流速分布的简化数学模型。通过计算，得到了问隙钻井液流速沿泵阀密封锥面母线方向和在任一截面上随曲柄转角的变化规律。对泵阀间隙钻井液流速分布规律的分析认为，当间盘处于＂跳升＂段和问隙较小时，钻井液对问座和间盘产生剧烈的冲刷作用。     

FCC沉降器旋风分离器翼阀磨损实验分析

针对FCC沉降器旋风分离器料腿下端翼阀阀板磨损的问题,在φ150 mm×5 000 mm料腿翼阀实验装置上进行了排料实验.实验表明,翼阀磨损与漏风有关,是气体夹带催化剂颗粒冲击阀板造成的冲蚀磨损,磨损部位主要发生在阀板与阀口接触的椭圆密封面上.根据颗粒质量流率和内外负压差参数,翼阀主要有连续式滴流状和周期性节涌状两种排料形式.连续式滴流状排料时,阀口附近的压力脉动呈高频低幅值波动,翼阀下部开口比较大,冲蚀磨损最严重的部位发生在阀板的底部,形成椭圆状沟槽式磨损;周期性节涌状排料时,压力脉动呈低频高幅锯齿状波动,下部的排料为密相半管流形态,冲蚀磨损主要发生在阀板上部边侧,形成沟槽式磨损.     

控压钻井节流阀液-固两相流冲蚀预测及验证

运用欧拉-拉格朗日法和离散相模型,预测了节流阀内部粒子运动和分布规律,利用半经验冲蚀模型求解了颗粒对阀芯的冲蚀率,并设计相关实验验证了数值模拟的准确性。结果表明,数值模拟能够较为精确地预测节流阀阀芯的冲蚀轮廓;5 h以内的预测冲蚀损失量与实验数据贴合度很高,5 h以后的预测数据经合理修正后与实验结果相近,随冲蚀时间增长,预测误差逐渐减小,最终达到1% 以下;该模型能够用于预测控压钻井节流阀复杂流场的冲蚀,有望为控压钻井节流阀的进一步优化设计提供参考。     

旋风分离器翼阀磨损的气相流场分析

采用FLUENT流体计算软件对催化裂化装置旋风分离器翼阀周围流场进行计算,分析了翼阀阀板边缘磨损的机理。计算表明,翼阀阀板边缘的磨损是气流携带催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损。由于旋风分离器料腿内的压力低,当翼阀张开时,催化剂颗粒随气流从上部开口缝隙倒流至料腿内部,斜向冲击翼阀阀板产生冲蚀磨损。磨损程度与开口缝隙大小、颗粒浓度、阀板位置有关。     

控制阀流量特性改进及选用

流量特性是控制阀重要的性能指标,好的调节曲线可以使控制阀的开度更加合理,能够大幅延长控制阀的使用寿命。通过分析控制阀各种流量特性曲线的优缺点,得出每条流量曲线的最佳应用范围,进而设计出了结合各条流量曲线优点的新型改良曲线。实际应用表明:该改量曲线既扩大了控制阀的调节范围,改善了开度的合理性,又降低了控制阀的成本,从而扩大了普通控制阀的调节和使用范围,使控制阀的选型更加容易。改进后的流量调节曲线在实际应用中得到了很好的验证。     

高压孔板式节流阀流固耦合分析

在高压地层条件下,节流管汇中的锥形节流阀经常发生阀心断裂事故,不能满足井控作业安全生产的要求,需要选用孔板式节流阀进行压井作业。鉴于此,应用先进的有限元计算软件ANSYS,对高压工况下孔板式节流阀进行了流场和结构场的耦合分析,研究了孔板式节流阀的流场分布和阀板的受力情况,为油田科学选用孔板式节流阀进行压井作业以及研制新型高压孔板式节流阀提供了理论依据。     

水下井口节流阀优化设计及应用

随着海洋石油装备的发展,对井口节流阀的要求越来越高。井口节流阀在水下作业过程中,不仅要抵挡流体磨损和酸性介质的冲蚀作用对产品带来的损坏,而且需要保证产品的可靠性和使用寿命。分析了常规节流阀失效的原因,提出了新的阀芯优化方案。在进行性能参数计算和基于CFD的流场分析后,关键部件选用新的防腐耐磨材料,并对优化后的阀芯进行了工业测试。结果表明,新型节流阀阀芯性能良好,寿命更长,成本更低,能有效地满足深水作业需求。     

自力式控制阀设计及水击分析

根据油库收发油过程中存在的溢油问题,研制了一种完全依靠输送流体自身压力,实现对油罐液位的自力式控制的控制阀。介绍了本装置的基本工作原理,对液位控制阀的水力特性进行了分析。