粗糙度对输气管道摩阻系数的影响

采用Colebrook White公式和数学计算方法 ,深入研究了粗糙度对输气管道摩阻系数的影响。发现总体上摩阻系数随相对粗糙度的降低而减少 ,在相对粗糙度较大的区域摩阻系数的减少更明显 ,而在相对粗糙度较小的区域摩阻系数几乎不再减少。在管壁绝对粗糙度和气体粘性长度相同的输气条件下 ,摩阻系数随管径的增大而降低。采用涂层等表面技术来降低输气管道的绝对粗糙度 ,可显著降低摩阻系数     

对显含摩阻系数方程的述评

摩阻系数是计算油、气输送管线压力损失必不可少的参数,有许多计算该参数的方程式,用哪个方程式最合适,是许多设计和研究人员十分关心的问题。本文对1985年以前研究出来的,计算用的显含摩阻系数方程进行述评,并提出建议和结论,无疑是从事设计和研究人员难得的参考资料。     

输气管道仿真中摩阻系数相关参数设置

摩阻系数是管道仿真软件水力计算的重要参数,为了提高模拟准确度,研究优化设置软件中的摩阻计算公式和参数很有意义。编程计算了Weymouth、Pan（A）、Pan（B）、AGA、Colebrook、Nikuradse公式在不同相对粗糙度和雷诺数下的摩阻系数,和Moody标准图谱比较精度后获得了各公式的适用范围,发现Colebrook公式的适用范围和精度最优,AGA公式次之,其他公式则适用于不同的范围。结合3条真实管道与现场实际工况,在模型仿真运行时动态调整绝对粗糙度,反算出实际值0．010、0．015和0．013mm。故绝对粗糙度推荐值为0．010～0．015mm。     

一种预测摩阻系数新模型

预测摩阻系数新模型采用分形几何理论,引入各种影响因素,减少了假设与实际之间的差异。     

聚丙烯酰胺水溶液管输摩阻及管壁边界分析

论述了聚丙烯酰胺溶解及水溶液的流动特征，给出了聚丙烯酰胺水溶液管输摩阻与流速、雷诺数、管径的关系；讨论了聚丙烯酰胺减阻效果与浓度的关系以及人口效应；根据实验和理论分析，提出了在管道输送过程的不均匀应力场作用下，具有粘弹性的聚丙烯酰胺水溶液在管道内壁边界层处存在着低粘性流体层。     

基于人工鱼群算法的管道摩阻系数校正

在管网摩阻系数校正问题中,最优化模型是被讨论和应用最多的模型.其思想是:在满足管网水力平衡和校正参数取值范围等约束条件下,寻找最优校正参数的取值,使得由管网节点实测压力值与计算压力值之差的平方和所构成的目标函数值最小.提出一种基于人工鱼群算法校正油田注水管道摩阻系数的方法.结合注水管网的实际数据,利用人工鱼群算法对模型求解.从管道摩阻系数校正的结果看,校正值与管道实际摩阻系数值误差的平均值是0.99.     

清洁压裂液摩阻特性研究

在流动回路中研究了清洁压裂液的摩阻特性,对比了不同流速下胍胶压裂液和CFF清洁压裂液的摩阻系数。在相同流速下,CFF清洁压裂液比胍胶压裂液有更低的达西-韦氏摩擦系数。经过十余口井的现场施工试验验证数据表明,CFF清洁压裂的确具有十分优良的降摩阻性能,其降阻率可达78%以上。这种独特的性能对于深井压裂、小管柱压裂施工中降低摩阻减轻设备负荷,提高压裂水马力具有重要意义。     

傅安输气干线水力摩阻系数、管输效率和流量测算法

本文根据傅安输气干线的管线参数、输气气质及运行数据,得出用于水力光滑区的水力摩阻系数、管输效率及输量的经验公式;给出了管输效率与流量、水力坡降与流量的关系曲线。经验公式的计算值与傅安及中坝至德阳新输气干线的实测值比较,误差约为2%,而威莫斯公式的计算值与实测值比较,误差一般在200%～300%之间,个别竟达500%。新的经验公式能够作为水力光滑区的计算公式,可用于新管线的设计计算。对现有运行管线,图中关系曲线可用来指导生产管理、预测管内清扫及判断管道漏失。     

利用气井动态摩阻系数预测井口流出动态

气井井下油管动态摩阻系数计算方法的提出,提高了气井垂管流动压力计算的精度,对气井生产动态分析和预测起到了很好的推动作用。借助１口干气井的多点回压法试井资料,介绍了如何利用气井稳定试井资料,确定该气井此时此刻井下油管动态摩阻系数;利用产能方程给出产量和对应的井底压力,结合油管动态摩阻系数计算井口压力,建立该井准确的井口流出动态方程并编绘井口流出动态曲线;讨论了随着地层压力递减和井下油管动态摩阻系数变化规律,井口流出动态方程或井口流出动态曲线的变化规律。气井的多点回压法试井资料的利用,可以准确地预测气井井口流出动态,从而提高采收率。     

摩阻系数方程对比研究

重点介绍了GERG(Groupe Européen de Recherches Gazières)公司提出的GERG摩阻系数方程,将该摩阻系数方程与Weymouth方程、Zegarola方程、经典的Colebrook-White摩阻系数方程应用实际运行数据计算,经过对比分析得出:Weymouth方程适用于管壁粗糙度k为20~30μm的管道;Zegarola方程适用于从光滑管道粗糙管流态剧烈变化的摩阻系数计算;在进行当量粗糙度反算时,建议使用Colebrook-White方程,避免出现不合理的数值;当GERG摩阻系数方程中的可调节参数n=1时与Colebrook-White摩阻系数方程计算结果接近;当GERG摩阻系数方程中的可调节参数n≥9时,摩阻系数计算结果趋于稳定;n值反映了流态的变化,其数值的设定与反映流态的雷诺数一致时结果准确。     

基于粒子群算法的油田注水管网摩阻系数反演

注水管网运行多年后,管网内部摩阻系数与原始设计摩阻系数有较大差别,导致计算结果与实际结果不一致。由于在生产中不能对其直接测量,通过模糊聚类方法建立了部分压力未知情况下油田注水管网模型,针对油田注水管网节点压力部分未知情况下管元摩阻系数的反演求解,分别建立了注水管网节点压力仿真数学模型和管元摩阻系数反演的最优化数学模型。通过拟牛顿法对节点压力仿真和粒子群算法对管元摩阻系数反演相结合,对节点压力部分未知的理想管网管元摩阻系数反演,实现了管元摩阻系数部分精确求解和部分预估求解。实例计算结果表明,管网水力计算结果与测试结果误差较小。研究结果可在生产实践中为管网的进一步分析提供指导。     

植物油下脚料的性能对摩阻系数的影响

钻探中为防止钻具粘附卡钻，降低井内的提升和旋转阻力，常常要用到大量的润滑剂。文中分析了６种不同类型的植物油下脚料的基本性质：酸价、色值、密度、含皂量、皂化价、磷脂量、挥发分等，并在一定条件下，通过化学反应将其改性后制成了润滑剂。测定了润滑剂在不同的钻井液体系中的基本性能，得到润滑性能与油品的酸价成正比，与磷脂含量成反比的特性。通过现场试验证明了此种润滑剂产品具有良好的降摩阻、配伍性和使用中不易发泡等特性。     

显式Colebrook—White摩阻系数方程

Colebrook—White方程为计算流体摩阻系数／。的隐式方程,使用迭代算法计算耗时长,不方便。,为了解决这一问题,采用多个数学软件求解。在使用MATLAB、Mathematica、Maple等数学软件直接求解Colebrook—White方程时,方程的一部分被表示为LambertW函数、WrightOmega函数或ProductLog函数的形式,得到的结果无法直接应用于工程计算,实际应用意义不大。为此,研究数值算法,提出新的迭代方程,推导出了新的适用于所有雷诺数的显式Colebrook—White方程。应用该方程对多个已有的显式Colebrook—White方程进行计算精度和计算时间的对比分析,新方程具有计算时间短、精度高、计算简便的优点。     

非交联压裂液的摩阻测试及现场应用

在实验室自制流动回路中测试了一种非交联压裂液的摩阻,并与常规胍胶压裂液的摩阻进行了对比。在相同流量下,非交联压裂液降的摩阻明显低于常规胍胶压裂液。在现场对一系列压裂液进行了油管中的摩阻测试,非交联压裂液的摩阻低于胍胶压裂液摩阻,并且加重后的非交联压裂液同样具有良好的低摩阻性能,这与室内测试结果的规律性一致。采用非交联压裂液在塔里木油田进行了数口井次的施工,同样显示了其良好的低摩阻特性,不仅验证了试验测试结果的正确性,更能进一步推进非交联压裂液的现场应用,对于超深超高压井压裂施工具有重要意义。     

钻柱摩阻扭矩智能实时分析与卡钻趋势预测

钻柱摩阻扭矩的实时分析对提高钻井效率、规避钻井卡钻风险具有重要作用,目前摩阻扭矩分析以钻前预测为主,但钻井过程中摩阻扭矩的实时分析尚不成熟。针对当前井底钻压扭矩预测不准、钻柱摩阻系数的确定存在盲目性等问题,提出一种钻柱摩阻扭矩智能实时分析方法。该方法利用神经网络模型实时计算井底钻压扭矩,结合摩阻扭矩刚杆模型采用二分法实时反演摩阻系数,准确分析钻柱受力。考虑到钻柱摩阻系数在一定程度上表征钻柱卡钻趋势,进一步利用该方法对钻井卡钻趋势进行预测。将该方法应用于现场数据,发现某井钻柱摩阻系数在6 000~6 100 m区间整体呈现逐渐增大的趋势,且在6 100 m处附近,钻柱摩阻系数从0.35附近陡增至0.75,变化极为剧烈,说明即将发生卡钻。经过对该井的钻井日志查证,该井在6 100 m处附近蹩停顶驱钻具卡死。说明利用该方法对卡钻趋势进行预测具有良好的效果,便于现场实时调整钻井参数,有效规避卡钻风险,提高钻井效率。     

软件预测摩阻-随钻校正摩阻系数方法及其在BZ34-1-D6大位移井钻井中的应用

BZ34-1地区明化镇组地层稳定性差,钻井易发生缩径、变形等复杂情况,在该地区钻大位移井作业难度大。在BZ34-1-D6井钻井作业中,利用软件钻前预测摩阻、钻进时跟踪校正摩阻系数,进而预测后续钻进摩阻和下套管悬重,并分析井眼摩阻状况及井下情况,有效预防了该井井下复杂情况的发生,保证了井下作业安全。软件预测摩阻-随钻校正摩阻系数方法在BZ34-1-D6井的成功应用,为渤中地区后续同类钻井作业提供了借鉴。     

水平管道表面润湿性与湍流液体摩阻系数的定量关系研究

研究了水平管道表面润湿性对自来水在5种管内以及4种液体在聚四氟乙烯（PTFE）管内湍流流动阻力的影响。管道内径均为14 mm。通过一套循环流动管路测量了不同流量下的压降,同时采用接触角测定仪测量了液体与管道表面的接触角和黏附功。基于量纲分析和回归分析,结合自来水在5种管内和4种液体在PTFE管内的测量数据分别建立了两个摩阻系数与表面润湿性之间的修正关系。结果表明：表面润湿性对液体在宏观尺度管道内流动的摩阻系数产生了一定影响;在相同雷诺数下,摩阻系数随接触角的增大而减小,且润湿性对疏水管道表面的影响程度大于亲水管道表面;修正公式预测的摩阻系数值与实验值吻合较好,对于自来水在5种管内以及4种液体在PTFE管内的流动,两者的相对误差分别在±6%和±3%范围内。     

加重剂对磁性对摩阻的影响及其机理探讨

在钻井施工中,用钛铁矿粉、氧化铁粉加重钻井液时,活动钻具的阻力比重晶石加重液高出许多,会出现连续阻卡现象,任何润滑措施都不理想。因此,用改进的试验方法研究了加重剂磁性对钻具摩阻的影响。结果表明,磁性是钛铁矿粉加重钻井液摩阻增加的主要原因,润滑剂不能从根本上解决这一问题。提出需要高密度钻井液的斜井和水平井应尽可能不使用具有磁性的加重剂。