气体钻井空压装置内部流场和温度场数值模拟

为解决气体钻井空压装置内部的通风散热问题，将流体力学软件（CFD）技术应用于空压装置结构设计中。在简化空压装置部件结构的基础上建立了数值模型，对空压装置内部流场和温度场进行了数值模拟。研究表明：空压装置内部空气流场和温度场分布合理，散热效果良好，有效地降低了内部温度。为空压装置结构设计提供了依据，从而大大缩短了整个装置的研发周期，确保空压机能够安全、可靠地运行。     

空气冲旋钻井破岩试验台架研制初探

分析了空气钻井冲旋破岩的井底压力和温度、钻压、转速、空气排量、空气锤、射流作用等影响因素。由于台架和真实钻井的差异，忽略了井底压力和温度，不做模拟井壁，岩屑可以充分排出。在此基础上，提出了台架机械系统的3种实现方案：方案一借鉴了钻机钻井的实现方法；方案二使用了旋转岩样的方案，不再需要水龙头，钻压施加方便，且节省了一个液压缸；方案三使用液压缸模拟冲击。     

变注入参数空气钻井流场模拟对比分析

空气钻井具有钻速快、成本低、对储层伤害小等特点,但关于井内流场分布及工艺参数研究仍不够完善。基于流体动力学方法,利用Fluent软件对空气钻井不同注入参数下的流场进行了数值模拟,得出了井内压力和流速分布。结果表明:过流截面积变化与钻具表面的粗糙度均会影响流场,关键部位因环空截面积的增大流速明显减小,易于岩屑的沉积;注入压力一定时,井口是否采用回压,要根据井筒内具体的流速分布确定,流速既要满足携岩要求又不可超过冲蚀速度。因此,根据井眼净化要求,结合冲蚀控制标准,利用Fluent软件进行多组次模拟分析对比,可取得较优的工艺参数组合,为空气钻井注入参数设计提供了一种简单、快捷的方法。      

高压输气管道压气站燃压机组的选型与配置

通过长输气管道压气站的燃压机组在不同负荷率下热效率、运行可靠性及操作灵活性的比较,论证了采用大功率燃压机组要优于采用小功率燃压机组的可行性,并分析了8种配置方案的优、缺点。功率计算及各种方案比较结果表明,功率备用方案要优于机组备用方案。     

变压吸附制氮(PSA)设备在炼油生产中的应用

针对某炼油装置氮气供需矛盾突出的问题,提出采用变压吸附(PSA)制氮设备,利用空压站净化风生产氮气方案,(1)降低空压站多余风量放空,减少浪费;(2)正常生产情况下,利用PSA设备生产氮气,对供氮管网压力调节.针对上述方案,结合空压站供风现状进行分析,得出结论:利用PSA制氮设备满足炼油装置高峰用氮是可行的,并提出了具...     

空分装置增压机代替空压站外供仪表气的研究及建议

目前空分装置都设有空压站,空压站消耗电能巨大,空分装置运行稳定后,如仍由空压站供气势必造成资源浪费,为此可由空分装置增压机代替空压站外供仪表气。空分增压机一段出口设置有放空阀,考虑回收放空气体用以提供仪表气,实现空分装置代替空压站提供仪表气,可实现节能降耗。本文阐述了替代方案的可行性和实施后带来的经济效益,研究从空分装置增压机三级减压后空气接入仪表气和装置气总管的可行性,从适用性、能耗、稳定性、运行模式、隔离方案等方面进行了具体分析。     

水平段环空压耗与岩屑运移规律数值模拟

环空压耗是油气井控压与水力参数设计的基础,由于在水平段存在岩屑床、钻具偏心等特点,水平环空压耗的计算不能简单套用直井段压耗计算模式。采用流体力学软件CFD对环空固液两相流动进行数值模拟,建立水平段环空物理流动模型和数值模型,给出了水平段岩屑分布状态和压耗分布情况,分析了岩屑物性对环空压耗的影响规律,为现场准确计算环空压耗提供理论依据。     

重整装置循环氢压缩机及增压机组选型及控制分析

通过对镇海、丽东、青岛大炼油和大连等重整装置的机组工艺流程、机组选型、技术参数、控制方案分析比较,认为设计时应对并联和串联两种不同机组工艺流程进行选型比较,同时指出离心循环氢压缩机采用出口部分气流放空方法不仅可以解决压缩机喘振问题,而且解决了循环系统憋压问题,而重整氢增压机通过转速调节、分段打回流等主要手段稳定反应系统压力、稳定级间压比,从而满足装置总的控制要求。     

空气携岩能力数值模拟分析

井斜、环空偏心率、钻杆转速等对井筒压降与空气携岩能力有着显著影响,但因其变化范围大,变化组次多,将影响程度定量化还比较困难,而这些恰是指导安全钻进的主要依据。文章基于计算流体动力学方法建立了空气钻井环空内气固两相流动的数学模型,通过数值模拟得出了不同井斜角、不同环空偏心距、不同钻杆转速条件下环空内流场与气固相体积浓度分布,分析了井斜、偏心、钻杆转速对空气携岩能力的影响,为空气钻井安全钻进与井眼净化评价提供依据。     

判定空气钻井井壁稳定性的临界内聚力计算新方法——以四川盆地东部黑楼门构造为例

空气钻井的井壁稳定性主要取决于岩石内聚力与临界内聚力的关系,此时传统的地层坍塌压力计算方法已不能准确地判断地层是否适合空气钻井,利用测井资料对已钻井段进行空气钻井的地层适应性分析便成为钻新井需要解决的问题之一。为此,根据空气钻井的要求,首先进行单井剖面油气水层的测井解释,然后从传统的地层坍塌压力计算方法出发,依据井壁稳定性准则,建立了判定空气钻井井壁稳定性的临界内聚力计算新方法,通过比较逐点计算的岩石内聚力与临界内聚力数值,便可以判断出哪一个井段适用于空气钻井。研究结果表明,计算新方法可定量推荐、优选适合空气钻井的井段,其判断结果是对比测井解释成果图中的岩石内聚力与临界内聚力曲线的数值来确定适用空气钻井的井段。通过对四川盆地东部黑楼门构造楼探1井520～7 265 m井段测井资料的岩石力学计算分析,给出了该井适合空气钻井的井段:下三叠统嘉陵江组二段—中志留统韩家店组的1 910～3 432 m、下志留统龙马溪组—中寒武统高台组的4 345～6 690 m。结论认为,该研究成果为该区乃至整个四川盆地实施空气钻井提供了重要的参考依据。     

空气钻井条件下的录井技术

空气钻井工艺与常规钻井工艺的不同,给录井确定油气水层的带来了难题。从空气钻井技术及其优点入手,阐述了空气钻井条件下随钻录井的基本内容:迟到时间的测算、岩性定名、油气显示级别划分以及录井资料的解释评价方法。详细介绍了空气钻井工艺及其给录井带来的困难和需要采取的技术措施,认为虽然气体钻井相对传统的钻井工艺具有较高的优越性,但是对录井资料的采集品质、岩性剖面的准确性和油气层的解释符合率都有较大影响,岩屑的采集与描述通过采用特殊装置和适当的方法都可以很好地解决,利用气测录井结合地化、定量荧光等录井技术都可以有效识别油气水层。正确及时进行异常预报,对钻井安全有举足轻重的作用.     

空气钻井计算方法及应用软件

在空气钻井实验中,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况,轻者则是带屑不好,钻井效率低;重者则是井眼段塞、井壁垮塌,引发卡钻、井下爆炸等事故。显然,确定合理的空气钻井施工参数是保障钻井生产顺利进行的基础。文中根据空气钻井环空流速场、压力场的理论模型,结合空气钻井实际工况,对空气钻井计算方法进行了有益的探索,并用实钻数据进行验证。     

注气欠平衡钻水平井的新技术

通过对注气欠平衡钻水平井的新技术研究,我国基本形成了一套实用有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术,可用于解决注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。新技术关键有3方面：①新型双层注气套管头,能够实现临时套管的悬挂、固定与回收和连通注气通道。②借鉴国外钻井的成功经验,结合国内套管、钻头及钻井设备的实际情况,研究出2种3个方案的合理井身结构。③设计了气液旋流混合短节、防挂坡口套管鞋、耐磨套管短节、防倒扣旋转装置等临时套管柱下部固定结构。为全面满足注气欠平衡钻水平井新技术的要求,初步拟定了配套的钻井工艺。图2表2参4     

大型千式空冷器国产化设计

对天然气处理厂大型干式空冷器国产化设计中,设备工艺选型计算与结构设计方面遇到的问题及所采取的主要技术措施进行了总结与分析.     

PDC钻头在普光10井空气钻井中的应用

长期以来人们一直认为,在气体钻井中PDC钻头机械钻速没有牙轮钻头高,而且气体散热能力差,易损坏PDC钻头的复合片而使钻头早期失效,因此,在气体钻井中绝大多数使用牙轮钻头。在普光10井空气钻井中应用PDC钻头,主要目的是验证PDC钻头的适应性,并探索在高陡构造、岩石可钻性差的地层控制井斜和提高钻井效率的方法。在该井空气钻井施工中,利用PDC钻头加较低的钻压便可获得较高机械钻速,配套应用塔式防斜钻具,达到了有效控制井斜和提高钻井效率的目的,最大井斜2.59°,比邻井空气钻井井斜小13.6%~75.4%,PDC钻头钻进进尺1517.08m,机械钻速8.63m/h,比邻井普光101井机械钻速高67.1%。通过分析认为,气体的散热效果并不是影响PDC钻头寿命的根本原因,而只影响井眼环空的畅通和单位时间通过钻头的气量;PDC钻头+塔式钻具可有效地控制井斜,提高钻井效率。     

潜孔冲击器故障分析

目前我国石油勘探主要集中在西部探区,其地表山区分布广泛,使用着大量的人抬式轻便钻机,利用空气冲旋钻井。在钻井过程中,经常会出现冲击器冲击无力、卡滞,甚至报废等故障,导致钻井效率降低、钻井成本增加。本文针对探区的地层特点和冲击器结构,分析了冲击器发生故障的原因,并提出了相应的改进建议。     

泡沫钻井用空气锤工作性能研究

介绍了空气锤气室结构和工作原理,提出了空气锤工作的关键点是后气室与活塞的能量积聚和前气室向井底的能量释放。从气室结构参数、钻头尾管尺寸参数、气缸与活塞之间的间隙3个方面分析了泡沫钻井用空气锤的工作性能,并提出了保证空气锤泡沫钻井的调整方案,对空气锤钻井技术应用于泡沫钻井具有参考价值。     

压风机组优化配置的实用算法

压风机组是一个复杂的系统，其优化配置问题牵涉面广、理论性强、难度较大。现文采用工程实用原则，根据热力学原理、结合实际工况，建立压风机组优化配置的实用算法，为工程实践提供了一种解决问题的良好手段。     

三缸单作用钻井泵空气包体积的设计计算

为了降低三缸单作用钻井泵的压力和排量波动,通常在排出管线上安装有空气包.文章分析了钻井泵空气包体积设计计算的理论基础,提出了一种新的设计计算方法.经实践验证表明,该方法比传统的设计更趋合理.     

Critical condition study of borehole stability during air drilling

The purpose of this paper is to establish the existence of the critical condition of borehole stability during air drilling.Rock Failure Process Analysis Code2D was used to set up a damage model of the borehole excavated in strain-softening rock.Damage evolution around the borehole was studied by tracking acoustic emission.The study indicates that excavation damaged zone (EDZ) is formed around borehole because of stress concentration after the borehole is excavated.There is a critical condition for borehole stability; the borehole will collapse when the critical damage condition is reached.The critical condition of underground excavation exists not only in elastic and ideal plastic material but in strain-softening material as well.The research is helpful to developing an evaluation method of borehole stability during air drilling.