液—液水力旋流器的结构类型及特点

介绍了液－液水力旋流器的几种主要结构类型,包括常规静态水力旋流器、固定式静态水力旋流器、转动式水力旋流器和动态水力旋流器等,并就各种类型水力旋流器的简要结构、工作原理、主要特点、应用场合和分离效果等做了分析,指出并非某一结构为最佳结构类型,在实践中应当根据实际应用场合的条件的不同,合理选择水力旋流器的结构类型,以在获得最佳处理效果的同时,充分发挥水力旋流分离性能。     

液-液水力旋流器油水乳化机理研究

为了提高液-液水力旋流器的分离效率,避免油水在分离过程中产生严重的乳化现象,根据流体力学及旋流器的基本理论和方法,深入研究了液-液水力旋流器产生乳化现象的机理,并根据研究结果分析了产生乳化现象的主要影响因素。考虑到工程实际应用特将其与液-液水力旋流器的结构参数、操作参数及进料物性参数结合,逐一分析其对油水产生乳化的影响。分析结果表明,粘度μ、流量Q、入口速度v、分散相表面张力σ对油水乳化起关键作用,在设计和操作时应充分考虑。这项研究可为优化旋流器的结构设计,降低乳化程度,获得最佳的分离效率提供理论参考。     

液－液分离水力旋流器特性参数研究

对自行设计的液－液分离水力旋流器进行了一系列室内试验及现场实验，通过原油与水及机油与水两种油水混合介质的分离，系统地研究了水力旋流器几何参数与运行参数对分离效率的影响，提出了一些合理的关系式。在此基础上设计与制造了直径Ｄ为３８ｍｍ及５２ｍｍ两种样机。现场实验证明，该种水力旋流器的分离效率达到９０％以上，且结构简单，可在低压下运行，成本低，能耗少，完全可用于工程实际。     

液-液旋流分离器的评价指标分析

对液－液旋流分离器的性能评价指标从分离性能、能耗等方面进行了分析,提出了高含水原油预分离旋流器分离性能的评价指标,以及旋流器的综合性能评价指标。     

固-液旋流器结构优化研究进展

固-液旋流器具有结构简单、效率高及可连续操作等优点，在环保、能源等领域的固体浓缩、固体杂质脱除过程中得到了广泛应用，其分离性能受多种因素影响，其中结构参数是主要的影响因素之一，是技术改进的重点研究方向。基于固-液旋流分离原理，从入口结构、溢流管、底流管、柱体段、锥体段及内构件优化等方面总结了最近30余年固-液旋流器结构参数优化的技术研究成果，对未来可行的结构优化方向进行了展望。可为固-液旋流器的选择和结构优化提供指导。     

液液水力旋流器压力场分布测试研究

设计了压力场测试的实验工艺结构，利用高精度动态压力测量装置，测试出不同操作参数下液液水力旋流器大锥段、小锥段及尾管段的不同径向位置的压力场分布情况。对测得的压力场分布结果进行了分析，得出了旋流器内径向与轴向压力场的分布规律，验证了压力场分布规律的可靠性。同时对所采用测试方法进行分析。     

XLQ-0．6型液－液分离旋流器模型的设计及试验

通过对液－液分离旋流器的模型设计，具体阐述了模型装置的结构，原理、尺寸选择以及模型试验结果等。     

用于原油预脱水的水力旋流器试验研究

水力旋流器是近年来国内外广受关注的液液分离设备,它具有分离效率高,结构简单,占地少,处理量大等优点。文章介绍了一种自行设计的用原油预脱水的水力旋流器。现场试验表明,这种旋流器在入口原油含水率为２０％－９０％的条件下,分离效率明显;选取合理的溢流比,其分离效率可超过８０％。将它运用于原油生产中,可以减少能耗,从而降低生产技术。     

水力旋流器现状及发展趋势

近20年来，国内外在水力旋流器的理论研究方面，建立了以平衡轨道理论模型和停留时间理论模型为主的固－液水力旋流器理论模型，以及液－液水力旋流器放大设计准则和效率预测模型。在设备研制方面，先后研制了油井产液水力旋流除砂器，动态液－液水力旋流器和静态液－液水力旋流器等单体设备。今后设备的发展趋势是，研制能注入减摩聚合物的旋流器，能注入一定量分散气的旋流器；研制液－固－液新型三相旋流分离器。     

旋流分主了技术在应用中的几个问题

从旋流分离技术的理论分析出发，结合几年来现场试验与室内实验的一些成功经验和问题，提出了石油工业开发与应用水力旋流器进行液－液两相介质分离中应注意的问题。不仅要加强理论研究，正确评价水力旋流器的性能，还要考虑水力旋流器本身的特性，从分离体系出发，进行系统设计以便确定油田水处理的合理工艺。     

固液动压分离机中钻井液的流动分析

动压机是集成水力旋流分离理论、压力过滤分离理论和振动过滤理论的一种固液分离设备。根据动压机结构和入流方式的特点,提出了研究动压机内钻井液流场的数学方法,建立了动压机流场的边界条件和动压机钻井液旋流流场数学模型,研究了钻井液径向、切向和轴向运动规律,并分析了动压机内的短路流和循环流的问题。所得到的有关结论对进一步开发研制应用于生产现场的实际装备将起到积极的指导和促进作用。     

水力振荡器数值计算研究

目前尚未开展水力振荡器在改变特定参数和参数间在某种最优配合条件下能否得以优化的研究,制约了该工具的进一步完善。针对该问题,利用SolidWorks软件对水力振荡器的各部分结构进行三维建模,在ICEM CFD中进行网格划分,将网格导入ANSYS CFX进行数值计算与分析。研究结果表明:当流体通过水力振荡器时,旋转部件的运动使得流体动能增加,在流动过程中流体的动能重新转换为压能,使得该工具沿轴向正方向产生持续轴向力推动钻头做功;动静干涉作用和交界面速度变化所造成的流体震荡使得静止域产生剧烈的轴向和径向周期振动;大流量工况下轴向推力均值更大,轴向和径向振动也更为剧烈;在持续轴向推力和大幅度轴向振动推动下,该工具对钻柱施加周期性轴向振动和钻压并稳定推进。研究成果可为提高水力振荡器优化设计与敏感性分析水平提供相应的理论支撑。     

钻柱在钻井液反馈影响下的横向振动

在假设钻柱为无扶正器的均质等截面弹性管，且两端为铰支的情况下，既考虑钻柱内钻井液流速和轴向力对钻柱振动的影响，又考虑振动的钻柱对钻井液的反馈影响，建立了钻井液在钻柱内流动时钻柱横向振动微分方程，推导出钻井液波动压力计算式，并给出了钻柱横向振动固有频率方程。定性分析时取频率方程前两阶进行近似计算，讨论了钻井液滚动压力对钻柱固有频率的影响。     

预弯钟摆BHA在不同钻井介质中的动力学特征及其应用

带预弯结构的钟摆钻具组合（简称预弯钟摆BHA）既可适用于气体钻井,也适用于泥浆钻井,并在直井控斜、提速方面得到了较好的应用。但在不同钻井介质中,预弯钟摆BHA的应用效果体现出了较大的差异。从动力学角度出发研究钻井介质对预弯钟摆BHA力学特性的影响鲜有报道。通过研究钻井液附加质量引起的非线性惯性力及流体阻力特征,分析了气体钻井和泥浆钻井中预弯钟摆BHA动力学模型的差异。基于旋转Rayleigh梁模型,推导了预弯钟摆BHA钻头上的动态侧向力和动态轴向力,研究在不同钻井介质中预弯钟摆BHA的运动特征及受力特征,分析其对实际钻井的控斜、提速效果的影响,并研究了弯角大小对不同介质中预弯钟摆BHA的动力学特征的影响规律。结果表明,预弯钟摆BHA在不同钻井介质中的动态特征差异显著,气体钻井中的运动特征更为稳定,动态侧向力和轴向力较高;不同介质中的弯角影响规律有其各自的特点,在现场实际应用中,应根据需要进行合理的选择。     

钻井液对钻柱纵向振动影响分析

钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和迅速的疲劳破坏,使钻井成本大大增加。利用ANSYS软件建立钻柱振动有限元模型,采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析,然后在钻头处施加干扰力,采用完全矩阵法进行动力响应分析,得出钻井液密度对钻柱纵向振动的影响规律。钻井液密度降低,导致固有振动频率升高,振幅增大;钻柱响应力的变化趋势与响应位移基本一致;钻井液密度降低引起钻柱的响应位移和响应力增大,进而造成von Mises等效应力增大,疲劳寿命降低。     

钻柱外钻井液对钻柱横向振动的影响

将钻井液假设为理想流体，在不考虑钻井液沿轴向流动的情况下，引入附加质量和附加质量系数的概念。讨论了钻柱与井壁环形空间内钻井液对钻柱横向振动的影响。举例计算结果表明，钻柱外钻井液所引起的附加质量与钻柱本身的质量为同一数量级，尤其当井筒直径相对较小时，附加质量与钻柱本身的质量几乎相等。在对钻柱进行动力学分析时，这一有限空间内的钻井液对钻柱横向振动的影响是不可忽视的，而这种影响主要取决于井筒直径和钻柱外径的比值。     

钻柱轴向与横向耦合振动的有限元分析

钻柱在钻井施工过程中的受力状况十分复杂,钻柱轴向与横向振动的耦合影响着整个钻进过程。以定向井钻柱为研究对象,利用有限元法建立了对整体钻柱进行受力分析的数学模型。在对钻柱单元进行线性分析的基础上,考虑钻柱横向振动对轴向变形的影响,建立了钻柱耦合振动的动力学方程,编制了计算程序,计算出了钻柱发生轴向与横向非线性耦合振动的共振频率。     

斜直井有杆抽油系统动态参数的三维预测模型

根据斜直井有杆抽油系统的工作特点，提出了描述抽油杆、油管和液柱运动的偏微分方程，即预测有杆抽油系统动态参数的三维模型。这个改进模型综合考虑了抽油杆、油管、液体的轴向振动及抽油杆与油管、抽油杆与波柱、油管与液柱之间的摩擦力。给出了预测模型的边界条件和初始条件，以及偏微分方程组数值计算的差分格式。这种三维预测模型可用于有杆抽油系统动态参数预测、诊断和优化设计。     

三轴应力条件下动态防塌仪的研制

目前国内常用的防塌评价仪是静态的 ,不能真实反映井下情况 ,据此研制了能模拟井下条件、真实反映井下实际情况的高温高压动态防塌仪。这种仪器能够模拟井下三轴应力实际情况 ,用失重率、吸水率、轴向变形等参数作为评价钻井液防塌能力的指标 ,较为合理 ,分辨率较高 ,在所评价的几种钻井液体系中 ,油基钻井液的防塌效果最好 ,MMH正电胶钻井液次之 ,清水最差。这种动态防塌仪具有性能稳定、操作方便、自动化程度高和重复性好的特点 ,相对误差小于 10 %。     

关于整筒管式抽油泵间隙计算的探讨

根据抽油泵的工作状态,提出了抽油泵间隙计算模型,导出了考虑井液温度、井液压力和轴向力作用下泵筒及柱塞径向位移的表达式,进而得到抽油泵间隙的理论计算式。算例表明,现有不考虑井液温度及柱塞变形的计算理论过于粗略。应近似地按柱塞位于下止点时的环隙计算抽油泵的环隙静、动态漏失量。