基于特性菱形图的钻井液用膨润土优选方法

现有评价钻井液用膨润土的方法测试项目较多、测试评价周期长、工作量大,且相关的标准大多局限于膨润土的常温性能,缺少针对高温高密度钻井液用膨润土的优选方法。针对这些问题,在分析膨润土品质与膨润土造浆率、膨润土浆流变性和滤失量等性能参数之间内在联系的基础上,提出了基于特性菱形图的膨润土优选方法。该方法考虑了温度对膨润土性能的影响,通过试验测试膨润土的造浆率和膨润土浆在老化前后的塑性黏度、动切力和滤失量等参数,拟合出塑性黏度、动切力和滤失量与膨润土加量的关系式,并将计算出的性能参数与参考膨润土的性能参数对比,绘制特性菱形图计算膨润土的品质。利用该方法计算了5种膨润土样品的品质并进行了排序,5种膨润土样品品质的高低顺序与使用这5种膨润土配制钻井液性能好坏的顺序一致。这表明,利用特性菱形图法优选钻井液用膨润土的可靠性较高。      

液固环流反应器结构特性对固体流动的影响

在不同的导流筒直径、喷嘴直径和喷嘴位置对液固环流反应器中固体流动行为进行考察。实验结果表明,导流筒直径增加时,固体流速减小。固体相含率先增加后减少,对固体相含率而言,当导流筒直径与反应器直径之比为0 5时,固体相含率最大;喷嘴直径增加时,固体流速和固体相含率都降低;随着喷嘴高度由低到高,固体流速增加,而固体相含率降低。     

内管旋转的垂直同心环形管内单相流动特性的试验研究

分别以空气、油、水为工作介质对内管旋转的垂直同心环形管内的单相流动特性进行了系统的试验研究。首先在100 Re 70000的范围内对内管不转的环形管内的摩擦阻力进行了试验测定,并与几种摩阻关系式进行了比较,得出同心环形管内紊流摩擦系数比圆管摩擦系数约高6%~10%,Sadatomi的关系式可用于4000 Re 70000的范围内的紊流计算。采用测量轴向摩擦压降的方法,对内管旋转的环形管内的流动离心不稳定性以及摩阻进行了试验研究,得出了直径比小于0.8时,层流向层流+Taylor涡旋的转换边界及紊流+Taylor涡旋向紊流的过渡边界,并针对不同流型给出了适用于较大环形间隙环形管的摩阻关系式。     

垂直上升管内油水乳状液流动特性的研究

在石油、化学工业中,经常会遇到油水两种互不相溶的液体共同流动的情况.由于油水乳状液的广泛存在,以及采出液含水率的不断提高,导致油气集输过程中输液量的大幅度增加,给油气集输工艺和设备带来了新的困难.文中对垂直上升管内油包水型(W/O)和水包油型(O/W)油水乳状液的流动特性进行了实验研究.实验参数范围:含水率εw=0.0～1.0;压力p=0.1～0.6MPa;流量Q=0.14～1.7kg/s;温度T=10～45℃.实验结果分析得出了一个新的油水乳状液表观粘度的表达式,此表达式优于文献中别的预测模型,其计算值和实验结果吻合良好;同时得出一个新的油水乳状液发生相转变的判别式,分析了在相转变点附近油水乳状液在垂直上升管内的流动状态以及发生相转变和流量、含水率的关系;提出了采用Re和摩擦阻力系数的关联式计算摩擦阻力的方法,得到判别油水乳状液为牛顿流体和非牛顿流体的方法.该研究结果对管道输送系统的设计有一定的参考价值.     

基于CFD软件的涡轮流动特性数值模拟及敏感性分析

利用CFD软件模拟了单级涡轮的压力分布、内流线分布、纵截面速度分布。模拟结果验证了所创建实体模型的可行性;通过改变钻井液的排量、密度、塑性粘度及转子工况对涡轮钻具的输出压降和制动扭矩进行了敏感性分析,得到了与实际相符的结论。采用数值模拟得到压降值,结合水力学计算得到立压值,以便优选入口排量。     

页岩对甲烷的等温吸附特性研究

为了研究甲烷在页岩上的吸附特性,选取四川盆地下寒武统牛蹄塘组黑色页岩进行高温高压等温吸附实验,通过容积法测定了35、50、65℃下甲烷在黑色页岩上的吸附等温线,研究甲烷气体在页岩上的等温吸附行为。结果表明,甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,反映甲烷在页岩表面可能为单分子层吸附机理;采用Langmuir吸附模型很好地拟合了吸附数据,平均相对误差小于2.4%;根据吸附等温线计算的等量吸附热为12.74～17.47kJ/mol,平均为15.54kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附,且等量吸附热随甲烷吸附量的增大而降低,表明页岩表面能量分布具有不均匀性。     

基于群体平衡理论的竖直管内水合物浆液流动特性模拟

基于海洋非成岩天然气水合物(简称水合物)颗粒聚集动力学的群体平衡模型,对水合物浆液在竖直管内的流动特性进行了模拟研究,重点模拟研究了水合物浆液体积分数、平均流速对竖直管内水合物浆液流动特性的影响;根据模拟结果,研究了不同工况下流动压降、浓度分布以及水合物粒径分布等流动特性,为水合物开采中举升管内水合物浆液流动特性提供借鉴。实验结果表明,所建模型可较好地模拟水合物浆液在竖直管内的流动状态;较低的浓度和较高的流速有利于保证水合物浆液地竖直管内的流动安全,但不利于输送的经济性。     

内构件对提升管内气固流动特性影响的研究进展

提升管内气固沿轴径向分布不均匀的固有特性是影响气固接触效率及反应选择性的重要因素。本文就内构件对于提升管内气固轴径向的浓度分布、颗粒的混合及传热行为的实验研究工作进行了综述,不同研究者的研究结果表明,适宜的内构件能够改善提升管内气固分布状态,提高气固混合及传质传热效果,有利于提高反应速率和选择性。     

基于相态图的凝析油产出剖面解释方法研究

随着油气勘探向地壳深处发展,一些高温高压凝析气藏陆续被勘探发现。目前,这些凝析气藏大多已经进入开发利用阶段。在实际生产中当凝析气沿井筒上升时,随着温度和压力的变化,凝析气会逆凝结形成凝析油,这种烃类相态的转变给其产出剖面解释带来了困难。为解决这一问题,研究提出了一种基于相态图的凝析油产出剖面解释方法,这种方法结合了传统产出剖面解释方法与相态图的相关理论,能够对油气两相凝析油产出剖面进行准确的解释。实际应用表明,该方法是可行的,可为类似剖面处理提供参考。     

工艺参数对短接触旋流反应器内颗粒流动特性影响的数值研究

运用欧拉双流体模型对新型短接触旋流反应器内气、固两相流场进行了数值模拟,考察了操作参数和颗粒直径对反应器内颗粒流动分布的影响。结果表明,操作气速大于基准条件会降低反应器混合腔内的气 固接触效果,而在不影响流化状态的情况下适当增大催化剂的质量循环流率对催化剂的均匀分布有利。在基准操作条件下,5和30μm粒径颗粒在反应器内的浓度分布梯度较大、均匀性较差,并且5 μm颗粒与反应产物的分离也不彻底。因此,催化剂宜选用平均粒径为10μm左右的颗粒,既可以强化接触效果,也不会出现返混夹带现象,保证后续工艺流程的顺利进行。催化剂颗粒是否均匀分布是影响反应收率的最主要因素之一,本研究结果为短接触旋流反应器的工业应用及性能改进提供了重要的理论参考依据。     

基于锰矿石载氧体的宁东煤化学链燃烧特性

以煅烧后的天然锰矿石为载氧体,基于热化学分析软件(HSC Chemistry 6.0)计算,并与实验相结合,在小型鼓泡流化床上进行了宁东煤气化和燃烧特性的研究。首先将模拟计算与实验结果对比,得到宁东煤与锰矿石载氧体不同掺混比下的燃烧特性;其次,基于模拟数据和实验参数,并结合修正动力学模型,对该实验工况下燃料反应器和空气反应器(FR-AR)反应系统进行热-质平衡计算。结果表明：模拟计算煤燃烧的碳转化率和气相生成物等与实验结果一致,误差小;经1173.15 K高温煅烧的锰矿石载氧体可大幅缩短煤气化时间,并与煤合成气有良好的反应活性;FR-AR系统可以实现自热平衡。     

石油焦中钒和镍对高铁煤灰渣黏-温特性的影响

高硫石油焦与煤气流床共气化是其高效洁净利用的可行途径,气化灰渣的黏-温特性决定着气化炉的稳定运行,石油焦灰富含的V和Ni可引起共气化灰渣的黏-温特性变化,然而石油焦中的V和Ni对高铁煤灰黏-温特性的影响尚不清楚。选择一种高铁的气化煤灰,通过添加V₂O₅和NiO研究了V和Ni对高铁煤灰渣黏-温特性的影响规律。结果表明：随着V₂O₅和NiO添加量的增加,全液相的灰渣黏度呈降低趋势,降温过程中V与Al、Fe形成了尖晶石,导致灰渣黏度急剧增加,使灰渣黏-温特征曲线逐渐趋向结晶渣,导致气化炉可操作温度范围变窄;灰渣中Fe更易与V形成尖晶石(FeV₂O₄)晶体析出,Fe可促进灰渣中Ni还原为金属Ni, Ni与Fe团聚形成合金小球析出,并起到非均相晶核作用,促进尖晶石在其表面析出;V和Ni均可导致FeO以固相析出,进而使降温过程中液相渣的黏度增加,这也使含V和Ni的高铁煤灰渣黏度随着温度降低时的增加速率比高钙灰渣更快。     

深井水基钻井液高温高压流变特性的研究

为随时了解深部井段的钻井液性能,对塔里木油田的一些常用水基钻井液体系的高温高压流变性进行了试验研究,并测定了该油田常用水基钻井液在不同温度和压力下的流变性。对大量的试验数据进行了回归处理,得出了计算水基钻井液在井下温度、压力条件时表观粘度和塑性粘度的数学模型。这有利于现场监测钻井液在井下的流变情况,并及时采取相应的处理措施。