混砂车用输砂器螺旋体固有频率理论分析

对螺旋输砂器的螺旋体进行简化,得到其物理模型,建立了振动方程。针对螺旋体的惯性矩难以计算的问题,提出采用有限元法先计算螺旋体的静挠度,再依据静挠度公式反算惯性矩的方法。以HS360混砂车用螺旋输砂器为例,利用振动学理论计算出螺旋体的固有频率及共振转速,为该型混砂车用螺旋输砂器的工作转速设计提供了理论依据。     

混砂车螺旋输砂器螺旋体动挠度分析研究

对螺旋输砂器螺旋体结构模型进行简化,利用振动学理论和边界条件推导出其振动方程和动挠度的计算公式.计算出HS360型螺旋输砂器螺旋体的动挠度为3.19mm,为螺旋输砂器螺旋体与壳体之间的间隙设计提供了理论依据.     

基于单质点法的大倾角螺旋输砂器理论建模与分析

针对目前大倾角螺旋输砂器输砂量尚无明确计算公式的问题,在分析物料运移规律的基础上,采用单质点法建立理论模型,分析物料在稳定状态时的力学与运动规律,得到了螺旋输砂器的临界转速和临界转速下的输砂量与倾角、叶片表面摩擦因数、筒壁摩擦因数、填充量、密度等参数之间的理论公式,提出在实物试验结果的基础上建立实际与临界状态下参数之间的函数关系,并以45°倾角螺旋输砂器为例进行了分析和验证。分析结果表明,采用该方法可建立任意倾角时输砂量的理论公式。研究成果可为高效节能螺旋输砂器的设计与计算提供依据。     

混砂车螺旋输砂器输砂能力分析及优化

针对螺旋输砂器存在输砂能力没有理论公式来支撑,只能靠试验来确定,传统公式计算值与试验值相差甚远的问题,通过建立混砂车螺旋输砂器试验装置的方法,从统计试验数据出发,修正了混砂车输砂能力计算公式,并形成相应的经验公式。为混砂车的设计提供了理论依据。该经验公式的建立忽略了倾斜角度和输送介质的变化对充满系数的影响。在经验公式的基础上对螺旋输砂器的结构进行了优化,优化后的输砂器转速降到300r/min以下,有效地解决了最高转速时输砂泵振动大,密封部位寿命短的问题。     

高速牙轮钻头螺旋组合密封流固耦合仿真及试验

密封是决定牙轮钻头寿命的关键,由于被动密封磨损严重,限制了牙轮钻头转速及寿命的提高。通过分析具有主动排砂功能的螺旋组合密封结构的基本原理,并结合流固耦合基础理论,建立了相应的控制方程。通过有限元仿真和试验相结合的方法研究了螺旋组合密封的性能。在有限元仿真部分,建立了仿真模型,利用ANSYS仿真软件对螺旋组合密封进行了流固耦合仿真研究,通过螺旋密封的流场压力分析单螺旋密封的排砂作用,通过螺旋组合密封中O型圈的接触压力分析螺旋组合密封的密封能力。设计了未加压单螺旋密封圈排砂性能验证试验来验证单螺旋密封的排砂能力,设计了加压螺旋组合密封性能验证试验来研究螺旋组合密封性能,通过室内台架模拟真实钻井工况研究螺旋组合密封的实际应用情况。仿真结果与试验结果均表明,单螺旋密封圈的排砂作用可行,螺旋组合密封具有良好的密封能力。     

新型螺旋除砂器的设计与应用研究

目前油田使用的常规固-液分离设备无法对高含砂、大流量的砂-液混合物进行高效分离,为此设计了一种新型分离设备——螺旋除砂器。依据工程流体力学中的伯努利方程建立了螺旋除砂器相关结构参数的数学模型,利用MATLAB软件对模型中的数据进行分析处理,确定其最优结构参数;根据具体结构尺寸,建立三维模型,利用FLUENT流体仿真软件对其内部流场进行仿真分析。对比分析理论计算值与模拟仿真值,发现2者之间偏差较小,进一步证明了螺旋除砂器结构设计的合理性。螺旋除砂器内部流场的仿真模拟,验证了螺旋除砂器对固-液两相混合物分离的可实现性,并为螺旋除砂器实际的设计制造提供了理论依据。     

螺旋输砂装置宽幅调整精确输送技术分析

针对现有螺旋输砂装置输砂量范围窄,不能满足压裂施工时对小砂量到大砂量精确输送要求的问题,对螺旋输砂装置进行了新的改进设计及技术分析。设计中,采用组合螺旋输砂装置,通过三筒螺旋输砂简装置的组合,改变绞龙螺距和输砂筒内结构尺寸设计时,选取中间绞龙直径比两边绞龙要小,两边绞龙直径相同,3个输砂外筒直径相同。输送小砂量时采用中间绞龙,输送大砂量时采用两边及中间组合的输砂绞龙,从根本上解决了螺旋输砂装置精确输送的问题。该技术方案可行,可在系列混砂装置中推广应用     

JZ20—2MUQ型导管架平台相似模型设计研究

导管架平台是一种用于海洋石油开发的固定式平台,在我国渤海、南海的石油开采中发挥着重要作用。由于导管架平台结构庞大,在研究其性能的试验中多以导管架相似模型替代。介绍了基于相似定理量纲分析法的导管架平台相似模型设计全过程,分析了应用相似定理设计相似模型时应注意的问题。根据相似理论的推导计算结果,以JZ20-2MUQ型导管架平台为原型,加工制造了比例为1：50的导管架平台相似模型,为应用模拟试验结果来指导工程设计奠定了基础。     

钻柱振动能量转化效率评价试验方法研究

利用量纲分析法推导了模拟试验的相似准则,根据该相似准则设计并建立了钻柱振动能量转化效率试验装置,推导了试验参数,设计了能量转换结构,选取了能量转换结构的核心部件模拟蓄能元件,绘制了模拟蓄能元件的弹性曲线,并与原型蓄能元件的弹性曲线进行了对比,两者拟合性较好。建立的试验装置可进行不同钻进参数、弹性刚度和安装位置条件下的冲击振动试验,可通过测量井底钻压波动值和纵向位移波动值来计算井底钻柱振动能量值,从而分析不同试验条件下井底钻柱振动能量的转换效率。研究结果可为有效利用钻柱振动能量提供参考依据。     

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。     

三牙轮钻头数字化钻进仿真评价系统开发及应用

钻头数字化钻进仿真是一种将钻头-岩石互作用仿真理论与钻头性能评价及结构优化相结合的实用化技术,开发钻头钻进仿真软件的主要目的是为钻头设计及性能分析提供技术手段。在已完成的三牙轮钻头仿真模型研究基础上,重点解决了数据输入、模型数值算法实现、仿真结果可视化等问题,利用MATLAB完成了软件开发。开发的软件能够模拟钻头几何结构,分析理想状态下钻齿的运动特性,模拟钻头在直井、水平井和定向井不同工况下的钻进过程,并对钻头破岩过程中的相关物理参数进行分析评价。利用该软件对某型号三牙轮钻头进行了台架试验及布齿结构参数优化设计,仿真结果具有直观及定量化的特点,表明利用该软件对钻头进行优化设计方便、快捷且可靠性高。      

钻柱中声波传输系统样机的研制

声波传输是一种具有极大潜力的井下信息无线传输技术。在方案设计的基础上,研制出基于钻柱信道的由井下声波发射装置和地面声波接收换能器组成的声波传输系统样机。开展了样机试验井试验,检验了声波传输系统样机的性能,测试了钻柱的频谱特性。通过试验井试验数据对声波在钻柱中传播的衰减、噪声和多途干扰等进行了分析,得到了井下无线信息传输系统的可用信号频率、编码方法等,证明用声波在钻柱上进行数据传输是可行的。     

海上疏松砂岩油藏出砂预测模型及应用

准确预测出砂对于合理选择油气井防砂措施以及平台除砂工艺具有重要意义。利用结构渗流力学及变形耦合的基本原理,建立了应力场和渗流场耦合作用的疏松砂岩三维出砂预测分析模型,运用大型有限元软件进行了求解,并与现场实际结果进行了对比分析。研究认为:地层压力变化,引起射孔孔道及井筒周围岩石应力场与渗流场重新分布,且相互作用影响,是砂岩出砂主要因素;射孔孔道是储层出砂敏感部位;生产制度改变引起地层参数变化,亦是诱发出砂的重要因素。模拟结果与现场实际生产情况相吻合,对现场油气井出砂预测与防砂工艺具有一定的指导意义。     

渤海湾地区适度防砂技术防砂方式优选

通过分析国内外防砂方式选择依据,结合室内大型出砂模拟试验,提出根据均质系数UC、泥质含量Vsh、黏土矿物的吸水膨胀性3个参数作为适度防砂技术防砂方式选择的理论依据,挡砂精度的设计主要参照地层砂粒度中值d50。进行了渤海湾地区典型油田储层特性分析和不同防砂方式下的产能评价,得出渤海湾地区适度防砂技术的防砂方式及参数选择标准,并建立了相应的防砂方式选择图版。该图版在渤海湾新开发的KL3-2油田的防砂方案设计中进行了应用,并进行了室内出砂模拟试验,结果表明其设计合理,具有现场应用价值。     

The Optimization of Sand Control Completion in Bohai Bay

Abstract

The application of moderate sand control technology in the area of Bohai Bay has achieved significant success in recent years, but the problems that some wells receive high sand production rate and the sand is uncontrollable still exist. As a result, how to choose a reasonable way of sand control becomes urgent when it comes to field work. Analyzing the design basis of domestic and international sand control method and combining with an indoor large-scale model experiment of sand production, the authors proposes the theoretical basis for the selection of moderate sand control technique: three main parameters as uniformity coefficient (UC), shale content (Vsh), and water swelling property of clay mineral. The design of sand retention precision is mainly according to median grain diameter (D₅₀) of formation sand. On the basis of analyzing the reservoir characteristics and evaluating the productivity under different sand control methods for the typical oil fields in Bohai Bay, the authors present selection criteria of sand control methods for the application of moderate sand control techniques in Bohai Bay, and build a corresponding selection chart. This chart has been applied in the sand control design of Ken Li (KL) oil field in Bohai Bay and has been proved reasonable after indoor test, which shows that this chart can be used in field.     

导管架平台桩土动力相互作用试验研究

为了研究实际平台在饱和土体中的桩土-结构相互作用,建立了缩比模型的导管架平台桩土相互作用试验系统,采用激振器激励的方式,利用MaCras机械及结构模态分析软件测试了所建导管架模型在不同水深下的自振特性。借助ABAQUS/Standard中的管土相互作用单元对试验模型进行了数值模拟,将数值模拟结果与试验结果进行了对比。对比结果发现,用PSI单元模拟桩土动力相互作用能够获得较高的精度,且建立的有限元模型计算效率较高,相对于桩土实体模型或者等效固支模型来说具有明显的优点。     

高泥质疏松砂岩酸化防砂工艺技术研究

针对胜利油田桩西滩海地区高泥质疏松砂岩实施常规防砂产生的堵塞问题,提出并实施了酸化防砂技术,重点讨论了堵塞原理及该项工艺的室内模拟解堵试验结果。生产实践及室内研究表明,在桩106块采用常规的方法难以取得较好的效果,必须把防砂工艺与解堵工艺结合起来,才能达到比较理想的效果。     

1 500 m级国产水下卧式采油树样机码头浅水试验

宝鸡石油机械有限责任公司研制的1 500 m级水下卧式采油树样机在完成厂内试验的基础上,在烟台近海码头水深约18 m处开展了浅水试验。介绍了该采油树样机概况、浅水试验场地及配套设备、浅水试验内容及工艺流程。重点介绍了该采油树在码头陆地的测试情况,以及浅水试验情况。浅水试验结果表明:该采油树的安装回收功能、遥控潜水器(ROV)操作性能和远程控制功能均满足设计要求。为水下采油树未来的工程海试提供了重要的实践指导,进一步推动了深水采油树的国产化研制进程。