油井水力压裂放喷过程的实时控制

文中根据油田油井水力压裂放喷工况,设计、制作了用于油井放喷的智能监测与控制系统,使压裂液能够按照一定的流量规律返排,避免人工控制返排速度中带来的诸如压力波动、吐砂等弊端.该系统以计算机作为人机交换工具,实现各种参数的设置.以PLC作为现场控制设备,实现压力与流量参数的采集,并实时控制阀门开度与状态显示,以达到最佳的压裂液返排效果.文中最后给出了油田油井压裂现场施工控制测试曲线,结果表明采用油井水力压裂放喷控制装置,可以达到设计的压裂液返排效果.     

油层水力压裂实时过程仿真研究

油田水力压裂是一个复杂的过程。为了便于对此过程进行动态、直观的监测，在成熟的水力压裂模型及数值解法基础上．利用计算机仿真技术．结合已有的压裂车仪表系统，设计了油层水力压裂实时监控及仿真系统。     

定向水力射孔压裂技术机理与实验模拟

定向水力射孔压裂技术是集定向水力射孔、压裂于一体的新型增产改造技术,适用于低渗透油(气)等复杂储层的体积增产改造。对水射流破岩机理、水力射孔起裂和裂缝转向延伸机理进行了分析。通过现场实验模拟,验证了定向水力射孔压裂技术的可行性。实验表明:定向水力射孔压裂技术能有效地提高储层的增产能力。     

水力压裂的连续损伤模型初探

水力压裂是油气藏改造中最常用的工程措施,通过数值模拟研究水力压裂过程具有十分重要的意义.将Gurson损伤模型引入水力压裂分析中,建立水力压裂的损伤力学模型.通过数值计算分析水力压裂对多孔介质的损伤效果,并探讨用损伤理论研究油藏水力压裂的基本思路.     

水力喷射环空加砂压裂技术的优越性分析

传统的水力喷射分段压裂技术是在水力射孔后,从油管加入支撑剂,这种工艺对压裂工具的伤害较大,加砂量小,对压裂液性能要求高。为了促进大规模的体积压裂施工,提高开发效率,长庆油田在工艺上改变了传统的油管加砂,转变为环空加砂工艺。经过现场施工表明,该工艺可以提高施工排量、管柱的利用效率,降低摩阻、工作强度、施工周期、作业成本、井控风险。     

酸化压裂液罐研制

文中从酸化压裂液罐设计、材料选用、制作工艺、防腐设计等方面进行阐述,严格控制酸化压裂液罐在盛酸过程中酸液与铁金属材料的反应,减少铁离子析出,满足油田现场酸化压裂作业工艺的要求.     

基于分形方法的水力压裂起裂模型的研究

水力压裂是油井增产通常采用的一种措施,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键所在。利用分形理论对匀质地层的破裂压力进行了重新推导,建立了分形理论下的破裂压力计算模型,并借助Matlab,结合分形相关理论推导并分析了沿分形裂纹与直线裂纹断裂的岩石断裂韧性之间的关系。理论分析表明,考虑裂纹分形扩展后岩石的断裂韧性大于沿直线模型扩展的断裂韧性,从理论上证实了目前水力压裂作业中理论计算值常低于施工压力的结论,说明计算模型更接近实际情况。     

高压大通径井口四通强度分析及流道结构改进

压裂四通是压裂井口设备的重要组成部分,压裂作业过程中高压大排量压裂液由四通汇入井口,需要关注四通在高压力作用下的强度问题。针对上述问题,采用有限元方法建立了含不同流道锥度的四通有限元模型,模拟了不同锥度条件下的四通相贯线处应力分布。计算结果表明,所设计压裂四通应力强度满足设计要求,引入锥度能显著改善相贯线处的应力集中。     

油井重复压裂技术研究进展

重复压裂由原来的只能进行二次重复压裂发展到可以进行多次重复压裂、使用暂堵剂的物质对老缝进行封堵来提高油田的重复压裂效率,这都是目前较好的重复压裂方法。水力压裂能够达到油气增长的效果是因为它可以改善或改变井底附近的渗流条件,从而更好的提高渗透率。使压裂能够较为合理的进行,更大程度的对油井进行再次开发,增大经济效益。     

联接螺栓断裂失效分析

1400型压裂车是10年前从国外引进的，曾经是国内主要的压裂设备之一。对油田的压裂施工起到了重要的作用。1400型压裂泵联接螺栓的作用主要是分别固定两个内齿圈和三拐曲轴与两拐曲轴联接，通过联接螺栓和销钉把蜗杆蜗轮传动系统传递过来的动力传递给曲轴连杆机构，从而实现对压裂液的做功。但在工作生产中，联接螺栓全部发生了断裂。     

流量控制阀不同配流形式的研究

根据液压控制和流体力学仿真的原理,用MATLAB/Simulink作为仿真工具,建立电液比例斜盘式轴向变量柱塞泵的控制模型,对变量柱塞泵的流量控制阀不同配流形式进行了仿真研究,分析了泵内阀的关键参数对其工作特性的影响.     

发动机半主动液力悬置动特性研究与开发

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立了力学模型和数学模型,进行了动特性仿真,从流体力学的角度分析了液力悬置的结构参数对其动态特性的影响.进行了液力悬置的台架试验,确定了惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律.由此设计开发了通道可调的惯性通道式液力悬置,从而在较宽频带内有效的达到了减振的目的.     

发动机半主动控制液力悬置动特性仿真研究

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.笔者基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立力学模型和数学模型,进行动特性仿真,从流体力学的角度分析液力悬置的结构参数和液力参数对其动态特性的影响.进行液力悬置的台架试验,确定较可行的惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律,从而在较宽的频带内,达到良好的隔振效果.     

On the hydraulic axial thrust of Francis hydro-turbine

We present a new method for the computation of hydraulic axial thrust of Francis hydro-turbine. This approach combines the computation of axial thrust on the crown, band and blade by using the numerical simulation and calculation of the pressure distribution outside the crown and band based on the theory of fluid mechanics. The axial thrusts are calculated for different flow conditions with various suction head and flow rate. The calculated results are consistent with that of experimental test on the prototype hydro-turbine, and this combination is proven to be an effective way to assess the magnitude of hydraulic axial thrust for hydro-turbine. Also, the suction head of the turbine is shown to have significant influence on the hydraulic axial thrust.     

基于CFD的压裂施工中定压节流器结构优化

为了减轻压裂过程中流体对定压节流器和外面套管的损坏,利用流体动力学分析软件FLUENT中的标准k-ε模型,对节流器附近流场和压力分布进行数值模拟分析,进而对套管内封隔器分段压裂工艺中定压节流器的入口形状和出口形状进行优化。计算结果表明,该模型中的节流器空腔内壁存在冲蚀破坏,这主要是由于节流器入口附近有旋流场存在;节流器入口采用流线形过渡形状,可以减弱入口处的旋流场;近似流线形的节流器出口形状能保证在较高的节流器底部压力的条件下,降低工具内壁的动压力,在射流处起到整流作用的同时,降低湍流强度,有利于减弱工具内壁所受冲蚀;组合使用入口过渡形状和流线形出口结构能有效减弱压裂过程中流体对压裂工具的冲蚀破坏。     

Transient EHL analysis of an elastomeric hydraulic seal

Recent steady-state numerical analyses of reciprocating hydraulic rod seals have revealed many important details about the operation of such seals, including the fact that they generally operate with mixed lubrication in the sealing interface. However, these seals frequently operate under transient conditions, with the rod speed and sealed pressure undergoing cyclic variations with time. In the present study, a transient numerical model has been developed to take account of the varying rod speed. The model consists of a fluid mechanics analysis of the lubricating film of hydraulic fluid, a contact mechanics analysis of the contacting asperities on the seal lip and a structural analysis of the seal deformations. The fluid mechanics analysis consists of a finite volume solution of the Reynolds equation using a mass-conserving algorithm, which accounts for possible cavitation. The contact mechanics analysis utilizes the Greenwood–Williamson model. The structural analysis consists of a finite element analysis. Typical results are presented for an injection molding application. Of greatest importance is the net leakage per cycle. Also presented are the cyclic histories of such performance characteristics as the lubricating film thickness, contact pressure and fluid pressure distributions, the friction force on the rod and the instantaneous flow rate.     

考虑载荷模拟作用的高压弯头冲蚀数值仿真

在水力压裂过程中,地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下,弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损,极易导致管件发生断裂破坏,对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料冲蚀磨损试验,根据试验结果,基于E/CRC冲蚀模型构建一种考虑应力状态影响的新型冲蚀数学模型,所构建的新模型与冲蚀试验数据之间的准确度可达95%以上。采用计算流体力学离散相模型（CFD-DPM）,开展高压管汇件冲蚀性能的三维数值模拟,考察高压弯头在不同压裂工况下的冲蚀磨损程度及空间分布情况。结果表明：在固液两相流冲击下,主要冲蚀区位于靠近弯头出口处的弯头外侧,且管件的最大冲蚀率也位于该处;在弯头内侧二次流涡流的影响下,部分颗粒在流经弯头后会在下游直管内侧积聚,从而在这个区域造成次要冲蚀区;随着流动颗粒斯托克斯系数增加,主要冲蚀区面积增大,次要冲蚀区面积减小;此外,在嵌入新型冲蚀数学模型后,可观察到随着操作压力增大,高压管汇弯头部位的冲蚀磨损率明显增加。     

Modeling of a reservoir fracture zone formed by hydraulic fracturing

Well-known and original methods of spectral filtering of the seismic noise occurring in hydraulic fracturing have been studied and applied. They allow control of artificial noise and natural interference due to the nonlinear propagation of seismic signals and the resonance properties of the reservoir rock. Original spatial filtering is applied to eliminate the redundancy of location data. A three-dimensional model for the reservoir fracture zone formed by hydraulic fracturing is proposed.     

结构参数对压裂双弯头冲蚀及流致变形的影响*

双弯头管汇是水力压裂地面高压管汇系统中的关键部件,由于高压大排量携砂压裂液在其中多次强制转向,双弯头管汇长期遭受着严重的冲蚀磨损和流致变形。为改善管件冲蚀磨损状态,从管汇结构参数的角度研究其对冲蚀率的影响。采用计算流体力学(CFD)数值模拟,结合离散相模型(DPM)和流固耦合(FSI)方法,对双弯头结构管汇在工况条件下的流致冲蚀和变形情况进行综合分析,研究双弯头结构参数,如连接直管长度、管道内径及弯头间连接角度对冲蚀和变形的影响。结果表明:随着连接直管长度增加,冲蚀率先减小后变化不大,而结构变形程度逐渐增大,综合考虑冲蚀磨损和结构变形,双弯头之间的连接直管长度宜设计为管道外径的4倍;大口径管道的冲蚀磨损程度更低,但会带来更大的变形,因此双弯头管汇的管内径不宜过大或过小;当2个弯头间的连接角度为0°时,冲蚀和变形程度达到最小。