基于CFD的翻板式浮阀流场模拟分析

根据121mm翻板式浮阀的结构尺寸建立阀芯三维模型。采用CFD软件对阀板不同开度时其速度场和压力场进行数值模拟,然后用函数求解器求解不同开度时阀板的受力情况,分析阀板在关闭过程中的受力情况及流体变化规律。研究结果表明:阀板和阀座密封贴合面处流体速度达到40m/s,压力约为60 MPa,此处密封圈受冲蚀破坏严重;阀板在即将关闭时,直径为4mm的销轴承受约1 600N的冲击载荷,容易被剪断;可采用增加销轴直径或者热处理的方法来提高销轴的抗剪切能力。     

旋风分离器翼阀磨损的气相流场分析

采用FLUENT流体计算软件对催化裂化装置旋风分离器翼阀周围流场进行计算,分析了翼阀阀板边缘磨损的机理。计算表明,翼阀阀板边缘的磨损是气流携带催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损。由于旋风分离器料腿内的压力低,当翼阀张开时,催化剂颗粒随气流从上部开口缝隙倒流至料腿内部,斜向冲击翼阀阀板产生冲蚀磨损。磨损程度与开口缝隙大小、颗粒浓度、阀板位置有关。     

井下套管阀阀芯设计与室内试验

井下套管阀是全过程欠平衡钻井的核心工具之一,国内尚处于研究和试验阶段,尤其是对套管阀阀芯的研究尚未完全成熟。研制了一种井下套管阀的阀芯,取得了一定的技术突破。采用金属密封和弹性元件密封的复合密封结构,确保密封更为可靠;设置了双弹簧的复位机构,确保阀板复位成功;采用有限元方法对阀板的受力特征进行了分析,根据分析结果对阀芯样机进行了室内承压试验。试验结果表明:阀芯在低压高压条件下密封可靠,25 MPa时阀板强度满足要求。     

防漏失板阀的研制及试验测试

塔河主体区块弱能量井完井期间漏失严重,造成钻井液大量浪费且污染储层。为此,提出了一种能重复打开和关闭的防漏失板阀及其配套开关工具,并描述了其结构及工作原理。通过有限元方法建立了板阀3个关键部分的有限元模型,用以验证板阀结构的可行性。计算结果表明:板阀设计合理,板阀开启时所需轴向载荷从小到大依次为开关工具啮合过程、开关工具脱手过程和锁定爪脱开过程,有效避免了开关工具在板阀工具内移动时出现误开或误关现象,且各关键部件均满足材料强度要求。最后利用室内试验验证了板阀开关功能的可靠性,并实测得到阀板开启和关闭所需载荷。该防漏失板阀能有效阻止完井液漏入地层,并对提高完井效率和转抽作业效率具有重要参考意义。     

FCC装置旋风分离器改进翼阀的防磨性能流场分析

针对FCC装置旋风分离器翼阀由于漏风导致阀板冲蚀磨损的问题,设计了三种结构的翼阀,分别是:阀口加导流片(A型)、阀板外凸(B型)和阀板内凹(C型)。采用计算流体力学方法对三种结构翼阀周围的气相流场进行了数值模拟,并基于流场分布分析了催化剂颗粒对翼阀阀板的冲蚀磨损特点。计算结果表明:对于A型翼阀,导流片的导流作用可以防止气流夹带催化剂颗粒对阀板形成30°～40°冲击角;B型翼阀由于外凸阀板结构,在阀板表面形成一个气垫,会减弱催化剂颗粒对阀板的直接冲击;C型翼阀由于内凹阀板结构,阀板内表面易受气流的直接冲击,加剧了催化剂颗粒对阀板的冲蚀磨损。研究结果综合表明,A型和B型翼阀结构具有抑制颗粒冲蚀磨损的功能。     

阀片侧开新型浮阀塔板水力学试验研究

针对板式塔传统上下开启式浮阀应用中的不足,设计了阀片侧开的新型T1阀和T2阀,搭建了实验室水-空气系统水力学试验装置,以新型T1塔板、 T2塔板以及F1塔板、 3D塔板代表的传统塔板为试验塔板,进行干板压降、总板压降、漏液点气速、液泛点气速、气速上限以及气速下限的测定,结合阀片结构和塔内流体流动阻力特点,采用对比方法综合分析了试验数据。结果表明,与F1塔板相比,新型塔板总板压降降低4%～28%;与3D塔板相比,新型塔板总板压降低8%～25%。研究了T1塔板和T2塔板的漏液点气速和液泛点气速,讨论了T1塔板和T2塔板的操作弹性。     

锆刚玉在高温侧管板热防护上的应用

在废热锅炉的设计中 ,高温管箱设计是关键部分 ,而管板是高温管箱中的薄弱环节。因为管板与换热管连接部位易出现应力集中 ,在高温和高速气体的冲击下 ,容易产生热应力、热疲劳以及高温腐蚀。必须采取适当的热防护措施 ,降低管板处的温度 ,从而提高废热锅炉的使用寿命。我公司使用锆刚玉套管和锆质耐火可塑料 ,对高温侧管板进行了有效的热防护。1　热防护方法对高温侧管板的热防护采用在管子进口端插入一段保护套管和在管子进口处的管板上涂敷非金属耐热绝热层同时并用的方法。保护套管直接承受高温气流冲蚀 ,其环境条件恶劣。若采用金属套…     

钻井液连续循环短节结构优化设计与分析

阀式连续循环短节可实现钻井液连续循环,有效解决因常规钻井接单根过程中频繁开泵、停泵带来的各种问题。在钻井液含砂量较大时,短节侧阀阀板处容易出现冲蚀失效,不仅造成时间和经济损失,而且严重影响作业安全。根据侧阀结构特性,利用Fluent流体分析软件进行了侧循环时短节内部流场及冲蚀效果分析。根据侧循环不同流量、流体密度及含砂量条件下冲蚀模拟,完成了阀板结构优化设计。针对优化设计结果进行安全性研究。采用Ansys有限元软件模拟了侧阀关闭时的阀体力学行为,并通过理论计算进行了侧阀密封性分析与工作阈值流量分析。分析表明,装置优化设计结果安全可靠,可进行实际生产应用。     

测井仪器传热理论研究及仿真试验分析

为了保障石油开采向万米深层进发,提高测井仪器的耐温耐压指标,解决测井仪器电路热失效问题,针对测井仪器开展传热理论研究及仿真试验分析。根据测井仪器实际工况,通过仪器与井下流体的对流模型分析不同因素对平均对流换热系数的影响;针对直肋散热器构建传热模型,计算肋片散热效率,通过有限元方法求解测井仪器三维模型,并开展仪器高温试验,分析不同类型散热器对芯片温度的影响。结果表明,流体的平均对流换热系数与仪器上提速度正相关,可以通过调整井下流体成分的配比改变平均对流换热系数;测井仪器高温区域主要集中在芯片附近,应考虑将热量向仪器两端传递以提高散热效率;高温试验测试结果与散热器仿真结果一致,均说明弧形肋片散热器的散热效果最优。该研究可以为测井仪器热管理提供理论指导。     

聚驱井抽油泵排出阀阀罩过流阻力研究

聚合物驱开发原油过程中,由于流体黏度较高,抽油泵排出阀阀罩过流阻力通常较为显著,从而对抽油泵阀罩载荷分析及优化设计提出了挑战。但是,现有的阀罩过流阻力确定方法主要依赖于室内清水试验,与高黏流体性质差异较大,难以用于聚驱井阀罩过流阻力分析。因此,通过综合运用数值模拟及室内试验方法,分析了流体黏度、流量、阀罩开口宽度及开口长度等多种因素对阀罩过流阻力的影响,并构建适用于聚驱井的过流阻力经验计算公式,为聚驱井抽油泵阀罩的优化设计提供依据。研究结果表明:流体黏度及流量的增加均会导致阀罩过流阻力显著增大;而在满足强度要求的前提下,适当增加阀罩开口宽度及长度,可以有效降低阀罩过流阻力。研究结果可为油田提高采收率提供参考。     

深井回压阀的技术改造及应用

套管回压阀作为一种简便的套管附件,在固井施工作业中起着重要作用。针对高温深井固井施工作业对回压阀的技术要求,研究了全钢筒体半球式回压阀。介绍了其结构特点、工作原理、性能参数、地面试验情况及现场应用效果。对全钢筒体半球式回压阀与旧式全钢回压阀结构及性能进行了比较。现场应用表明,新式高温深井回压阀克服了旧式回压阀的不足,进一步满足了固井施工作业要求,使用性能可靠,对提高高温深井固井质量有着积极的作用,值得推广应用。     

抽油泵阀隙流理论研究与数值模拟分析

针对我国油田抽油机井系统效率低和能耗大的问题,首先对进油阀的结构、开启程度、流量系数、流体过阀流动形态划分及阀球直径进行计算分析,确定进油阀球直径为38. 1mm。然后建立了抽油泵进油阀实体模型和流体域模型,结合有限元仿真技术,对抽油泵阀隙流进行了数值模拟,分析了流量、液体黏度和密度等因素对液体过阀流动规律的影响,采用二元线性回归方法得出进油阀流量系数与雷诺数、泵阀开启程度的函数关系。研究结果表明:进油阀球室越高,开启程度越大,流体阻力压降损失越小,但当泵阀开启程度大于0. 8时,对流体过阀流动性能的影响很小,因此球室高度只需限制开启程度略大于0. 8即可,即球室高度不小于阀球直径的1. 25倍。研究结果可进一步推动抽油泵泄漏理论的研究,也可为抽油泵的结构改进和效率提高提供理论依据。     

多元热流体吞吐初期井间窜流复合防治

渤海油田开展多元热流体吞吐热采现场技术示范以来,取得了较好的开发效果。然而,受油藏及热流体物性、井网模式等因素影响,注热期间井间气窜现象较为严重,单井吞吐周期内产油量下降30%,热采效果变差。为了缓解气窜,在分析产生气窜原因的基础上,采用数值模拟方法,结合化学调堵工艺,在吞吐初期阶段提出“面积注热+高温调堵+防乳增效”的复合防治措施,即多井同时注入多元热流体,优选温敏可逆凝胶暂堵大孔道,优选高温防乳化增效剂提高热采效率。现场试验结果表明,热采施工期间,邻井均能正常生产,未发生明显气窜现象,且与措施前相比,注热井日增油提高1.5倍,整体上取得了良好的应用效果,为后续海上热采井间窜流防治及提质增效提供了有效的技术支持。     

高压井控锥阀流场数值模拟研究

在高压油气藏勘探开发过程中，节流管汇中的锥阀常常发生阀杆断裂和阀芯脱落等事故，主要是由于阀内流体不稳定导致阀杆振动造成的。采用有限体积法建立了锥阀的计算模型，完成了锥阀内部流场的稳态和瞬态计算。通过对计算结果的分析，认为锥阀内流体不稳定主要包括下阀腔漩涡有规律的脱落和流动方向的摇摆，这是导致锥阀阎杆振动断裂的主要原因，为高压锥阎的结构改进提供了理论依据。     

稠油井高温热采复合筛管研究及应用

热采技术已在渤海油田稠油油藏逐步应用。但是，稠油热采工艺引起的高温对筛管过滤精度的影响尚不明确。多元热流体对管材的冲蚀腐蚀严重，缩短了筛管的使用寿命，这对筛管性能提出了更高要求。通过筛管的微观结构分析及其挡砂机理研究，优化了筛管的过滤层，设计了新型高温热采复合筛管。通过理论计算分析和室内试验，得到在多元热流体条件下腐蚀冲蚀对金属网布力学性能的影响规律，及绕丝过滤体对过滤精度的影响程度。结果表明，高温对复合筛管过滤精度的影响较小，试验测得的高温复合筛管各项力学性能均合格。在NB35-2、LD21-2油田10余口热采井的实际应用中，复合筛管的耐腐蚀冲蚀性能、防砂效果良好，满足高温热采防砂要求。     

一种新型热触变流体的性能研究

常规聚合物驱油剂在高温高盐条件下粘度损失严重,严重影响了高温高盐油藏聚合物驱油效果,为了探索具有较高增粘性能的耐温抗盐驱油剂,对一种新型热触变流体的性能进行了室内研究。首先利用质量分数为2％的氯化钠水溶液配制热触变流体,然后利用DV-Ⅲ旋转粘度计考察了90℃条件下该流体的增粘性能及热稳定性,利用NCR300流变仪考察了其流变性能,并记录溶液的外观变化。结果表明,热触变流体初始粘度很低,但随着高温老化时间的延长,粘度逐渐增大,表现出很好的高温增粘性,该热触变流体的粘度受剪切作用影响不大,表现出一定的牛顿流体特性,流体的粘性模量远大于弹性模量。将热触变流体与HPAM进行复配,流体既获得了较高的初始粘度,又维持了粘度的长期热稳定性,并且表现出一定的粘弹特性。该类热触变流体在高温高盐油藏通过增大驱替液粘度达到扩大驱替液波及体积的目的,因而在提高原油采收率方面可能具有较好的应用前景。     

一种新型井下防漏失板阀研制

阀板式防漏失阀可以防止井筒工作液漏失,避免储层污染。现有的阀板式防漏失阀对开关载荷敏感,且对阀耳的强度要求高。研制了一种新型防漏失板阀,提高了阀板打开的可靠性。介绍了设计原则及阀板结构。采用有限元法分析阀板和阀座分别在5.0、17.5和35.0 MPa的液体压力下接触面的密封情况,其平均接触压力分别为6.3、263、400 MPa,满足密封要求。以柴油为介质,在常温、高温下测试该阀的金属密封性能,符合要求。新型阀板式防漏失阀更加适用于固相含量高的复杂油井,具有推广应用前景。     

曹台潜山高凝油大型热压裂工艺研究与试验

根据曹台古潜山储层特征及开采现状,为了使该区块的原油储量尽快转化为原油产能,在充分利用现有油井和历次试油、试采试验数据资料的基础上,对油藏特征、渗流特征、流体性质、工艺技术的适应性等进行了分析研究,提出了采取大型热压裂的工艺措施.通过大量室内实验,研究出了高温压裂液体系,并对高温压裂液的配制和施工工艺进行了优化设计.现场试验表明,大型热压裂可更大限度的提高曹台古潜山油藏的渗流通道,同时采用热压裂液可以提高油层温度和热压裂波及范围内的原油流动能力,使油井在一定时间内得到有效开采.     

基于计算流体力学数值模拟的板式热交换器传热与流动分析

以新型鼓泡板式热交换器作为研究对象,通过计算流体力学软件,对鼓泡板冷、热两侧通道进行了数值模拟。板内流体流动研究表明,相同流速下,冷侧通道流体湍流强度高于热侧,压力损失也高于热侧;热侧通道由于扭曲泡相互接触造成阻挡作用,相较于冷侧通道,传热效果较差。将数值分析结果与试验值进行了对比,验证了数值分析结果的准确性,该数值分析结果对改善板式热交换器传热效率有一定指导意义。     

管壳式换热器模拟中壁面函数选择分析

为了比较不同壁面处理方法对管壳式换热器壳侧流体流动和传热的影响,建立了折流板换热器壳侧数值模型,应用大型CFD软件Fluent对其在湍流流动下的流动与传热特性进行数值计算,并将数值计算结果与试验数据进行对比。结果表明,在相同边界条件下,选择不同壁面处理方法,所得计算结果有一定的差别,并且主要差别发生在进口段及折流板附近流体流动发生剧烈变化的区域,但3种壁面处理方法均满足工程计算需要,其中采用增强壁面函数法模拟结果与试验结果最为接近,能更为准确地计算折流板换热器壳侧复杂流动。