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。     

油气混输泵混合器不同含气体积分数模拟分析

鉴于油气混输泵试验时所采用的同心管混合器,在泵入口含气体积分数较高甚至为100%时,由于气水的密度相差较大,易出现空气在管道上面,水在下面的分层现象,且高含气体积分数下雾化效果不好等问题,在该混合器的基础上设计出新型喷管式混合器。为了确保新型混合器在含气体积分数大范围内变化时,得到均化良好的两相流体,运用CFD流场模拟软件,对新型混合器做了性能预测。模拟结果表明,新混合器在入口含气体积分数从0～1范围内变化时,能满足油气混输泵性能测试的要求;气液混合程度还与进气压力大小有关,从而可以对气液相的压力匹配问题进行定量把握,确保设计的正确性。     

高效射流混合装置

介绍了高效射流混合装置以及射流器的结构和原理;给出了射流混合器参数的确定方法;介绍了高效射流混合装置在塔里木油田的试验效果.实践证明,应用高效射流混合装置混合效果好,能够降低药剂用量,缩短混合时间,实现连续生产,且便于参数的调整与设备的维修维护.     

液气射流泵研究应用进展

液气射流泵是利用射流紊动扩散作用来传递能量及质量的流体机械和混合设备。该泵具有无运动部件、结构简单、工作可靠、安装方便等优点,因此被广泛应用于渔业、电力、化工、环保、消防、石油以及航空航天等领域,但其传能效率低一直是国内外学者所关注的问题。概述了国内外液气射流泵的主要研究成果,总结了其主要研究方法。特别介绍了液气射流泵在深海石油开采和海水淡化中的应用,并提出利用脉冲射流提高液气射流泵效率的新研究方向。     

流量控制型射流泵系统的研究

油井压裂后排液过程中由于排液用射流泵的结构,如喷嘴直径、面积比等重要性能参数已确定,射流泵的最佳工作状态便已确定。但地层液产量和流量具有不确定性,影响了射流泵工作时的流量比,或因地面动力泵无法按照设计时的理论值提供压力和流量,使得射流泵系统偏离最优工作状态。为了达到设计时的最高效率,保证稳定的流量比,研究多功能流量控制型射流泵系统,采取地面调节动力液的流量是一个行之有效的方法,可通过对射流泵液路系统实施双闭环控制达到此目标。     

油库消防用泡沫压力混合装置

经过消化吸收引进的国外带胶囊的压力比例混合装置,进行了新型压力比例混合装置的研究试制,并将其用在大庆油田某油库消防系统改造工程设计中。该装置与国产一般压力比例混合器相比,解决了灭火后的泡沫不能继续使用和混合器灭火后期,水和泡沫液比例失控的问题。该装置具有节省光沫液泵、操作简单、易实现自动化等优点。通过冷试,技术性能已达到国外同类产品水平。     

ACM—Ⅱ密度自动控制固井水泥混浆系统

介绍了ＡＣＭ—Ⅱ密度自动控制固井水泥混浆系统的工作原理、结构及性能特点。该系统主要包括高能混合器和密度计算机自动控制两个部分。高能混合器的特点是, 下灰阀旋转角度与下灰量呈直线比例, 混合能力为２ｍ３／ｍｉｎ, 混浆均匀, 水泥浆密度为１ ～２－５ｇ／ｃｍ３ 。采用非放射源密度计, 管理方便, 反应速度快, 精度高。密度计算机自动控制系统可保证水泥浆密度的精确控制, 又能最大限度地克服混浆槽与柱塞泵排出口水泥浆密度的时间差, 手动与自动切换方便, 固井质量可靠, 管理维护方便。这种固井混浆系统可用于车装、橇装水泥泵, 也可单独组成混浆单元橇。试验和应用均获得满意效果。     

HJQ4-05型大流量固井液自动混浆橇研制

为解决深井固井现场的设备多、占用空间大和风险高等问题,开展了大流量高能混合器结构设计、固液气混合原理分析、混浆橇集成配套和双变量双闭环控制技术等研究,研制了混浆能力达到4 m³/min的大流量自动混浆橇。利用流体分析软件进行固井液混合流场分析,优化混合器结构。通过厂内试验,结果满足设计要求。大流量混浆橇的成功研制为固井水泥浆的连续批量混合和泵注提供了条件。     

油田配液射流器的研究及应用

针对射流喷射器在配液时存在的问题,从喷射器的基本结构及工作原理着手,通过对影响射流喷射器的混合性能的因素进行分析,优化喷射器结构参数,从而达到提高配液效率及质量的目的。     

动态钻井液混合器混合机理研究

钻井液密度动态调节技术是海洋压力控制钻井的重要组成部分,其中高效混合器是主要的部件。利用解析法得到了混合器内纵向涡剪应力的简化计算公式,并以此分析,获得了影响纵向涡混合的因素;对海水射流在低流量时对纵向涡的穿透深度进行了分析。结果表明,利用Y形射流和纵向涡配合可以收到很好的混合效果,Y形射流相互切割,破碎流体组分,纵向涡通过折叠、拉伸完成重钻井液和海水的高效混合。该项研究为设计钻井液混合器提供了技术指导。     

流道结构对管式气液雾化混合器性能的影响

管式气液雾化混合器可在有限的管式空间内将液体吸收剂雾化为微米级液滴，实现高效的气液混合，进而显著增大气液接触面积、强化气液吸收传质过程，是天然气甘醇法脱水技术由塔式向管式转变的关键设备。为提高管式气液雾化混合器内液体射流破碎和气液分散混合性能，基于初始流道结构，提出3种改进流道结构。结合试验测试和数值模拟方法，探究流道结构对管式气液雾化混合器雾化混合性能的影响规律，对比筛选出更为合理的流道结构。研究结果发现：雾化压降随气量增大而增大，随气液比增大略有减小；雾化液滴粒径随气体流量和气液比增加逐渐减小；相同工况下菱形锥+带凸台流道结构的液滴粒径最小，粒径分布集中在37～60μm,较初始流道结构的粒径减小40%以上；同时该结构的雾化液滴体积分数最高，较初始流道结构的体积分数增加5～17倍。究其原因，菱形锥结构有助于引导横向气流均匀流动，有效减少壁面黏附，起到增强液滴破碎和减小液膜厚度的作用；凸台结构有助于增强气液分散效果，降低液滴平均粒径，增加雾化液滴体积分数。所得结论可推动管式天然气甘醇法脱水技术早日实现工业应用。     

轴流式水泥浆混合器

轴流式水泥浆混合器,是适用于稠水泥浆的新型高能量混合器。主要由水调节阀、涡轮搅拌器、再循环离心泵等组成。其特点:有利于精确测量和控制密度、混合均匀、结块少、有大功率搅拌器,可连续混合高粘度、触变性水泥浆等。     

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。     

射流泵排液试油工艺的改进与完善

针对目前射流泵正排存在的问题,通过对泵芯结构研究改进,在泵芯上安装了锁定装置,实现了射流泵反排,解决了地层出砂、稠油层排液以及大套管排液效率低等问题,并且利用射流泵反排工艺与RDS阀配合,可获得排液后关井压力数据,提高了参数结果准确性。     

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。     

同心双管射流泵排采工艺参数设计及应用

要使同心双管射流泵排采技术获得较好的生产效果,还须合理配置射流泵泵芯结构参数、地面泵工作参数和井下管柱尺寸等工艺参数。鉴于此,在射流泵参数计算模型的基础上,综合考虑气井生产条件下管柱内流体流动摩阻、接箍处混合液流体压降损失、受产出气影响的油套环空井底流压及射流泵的特性方程等,建立了更加完整的同心双管射流泵排水采气工艺关键参数设计模型,并结合现场需求设计了3套参数计算方案,编制了设计软件。将计算结果与现场生产参数进行对比,并利用现场数据分析摩阻系数对计算结果的影响。计算分析结果表明,所建计算模型及设计软件可靠,计算结果与现场生产数据一致,但模拟时需根据所选泵芯有针对地选择摩阻系数,以使设计结果更加准确可靠。研究结果对于射流泵排采工艺技术的现场应用具有一定的参考价值。     

DK型静态混合器在润滑油调合装置上的应用

DK 型静态混合器是具有我国特点的新型高效混合器,具有优良的性能。对其进行了混合性能测试并与传统的泵循环进行对比,通过磨合油灰分测试数据、减三线降凝测试数据表明,其混合分散效果显著,经济效益很好,投资回收期不超过一个月,是值得推广的理想调合设备。     

防堵塞防倒流的套管射流泵研制与应用

针对低渗透高含油饱和度地层供液能力不足给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题 ,研制了防堵塞防倒流的套管射流泵。提出了与之配套的有杆泵 +射流泵组合举升工艺 :在有杆泵末端增加射流泵 ,通过封隔器将高、低渗透层段分开 ;利用高渗透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 ,从而提高低渗透层的产液能力。介绍了防堵塞防倒流套管射流泵的结构、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。