35CrMo钢冲蚀磨损性能和机制的研究

油气作业中,井控管汇受高速携砂液冲蚀,易引发管汇破裂和刺穿,造成工业事故。为了解井控管汇常用材料35CrMo钢的冲蚀磨损性能,采用冲蚀磨损试验机研究了含不同粒径支撑剂的携砂液对35CrMo钢冲蚀时,冲蚀角度(5°~30°)和冲蚀速度(20~45 m/s)对其冲蚀磨损性能的影响;并通过扫描电镜对35CrMo钢表面的冲蚀坑进行了微观形貌扫描,分析了冲蚀角度和冲蚀速度对冲蚀机制的影响。研究结果表明:35Cr Mo钢的冲蚀率与冲蚀速度呈指数关系;在对数坐标系中,冲蚀率与冲蚀速度呈线性关系;支撑剂的粒径对速度指数n影响很小;随冲蚀角度的增加,冲蚀率呈指数关系增大,冲蚀犁沟的长度变短,深度加深,撞击凹坑的数目增多。冲蚀坑的形成机制取决于支撑剂颗粒冲蚀能量的大小及其切向分量与法向分量的大小。     

套管压裂过程中射孔孔眼冲蚀数值模拟

套管压裂过程中,携砂液在射孔孔眼处产生节流,造成孔眼处发生冲蚀,使孔眼的几何参数增大甚至产生裂纹,影响施工的安全和效果。为此,利用数值模拟软件,采用欧拉-拉格朗日颗粒追踪理论,分析了不同排量和含砂量情况下射孔孔眼附近的流场、颗粒的运动轨迹及孔眼的冲蚀规律。分析结果表明,随着含砂体积分数的增大,射孔孔眼的冲蚀速率不断变大,当含砂体积分数为15%时,孔眼的冲蚀速率达到2.99×10-5m/s;当排量为9 m3/min时,射孔孔眼的冲蚀速率陡增为2.03×10-5m/s,是排量为8 m3/min时最大冲蚀速率的2倍多。研究结果可为现场射孔和压裂参数优化提供科学依据。     

单入口双进气道旋风分离器内冲蚀特性

采用雷诺应力湍流模型、离散相模型和改进的冲蚀模型对一种单入口双进气道旋风分离器内的气 固紊流及冲蚀过程进行了数值模拟,得到旋风分离器内壁面冲蚀速率详细分布规律。结果表明,固体颗粒对旋风分离器内壁的冲蚀主要发生在蜗壳上顶板、蜗壳与筒体连接段及排尘口处;在旋风分离器分离空间内,由上至下旋流稳定性逐渐减弱,导致壁面冲蚀速率逐渐增大。与普通单入口旋风分离器相比,在相同处理量时,单入口双进气道旋风分离器内形成的轴对称稳定旋流可以有效减弱颗粒与壁面的碰撞和磨削,从而明显降低壁面摩擦阻力损失和冲蚀速率,有利于旋风分离器的压降降低和长周期稳定运行。     

套管孔眼压裂冲蚀大型现场实验研究

限流压裂过程中，携砂液高速流经射孔孔眼会产生严重的冲蚀现象，孔眼形态发生改变，导致孔眼限流作用失效，直接影响压裂改造效果。为明确限流压裂条件下孔眼冲蚀规律，本研究设计并搭建了孔眼冲蚀大型现场实验模拟系统，孔眼流速可达到191 m/s,套管压力达到35 MPa以上，采用真实压裂材料进行模拟实验，针对压裂施工的主要参数对套管内壁孔眼冲蚀规律进行实验研究。实验结果表明：井筒内壁孔眼冲蚀分布存在明显的不均匀性，孔眼优先沿跟端侧发生形变；压裂液黏度增大有助于孔眼限流作用保持；相同工况条件下，陶粒组冲蚀速率大于石英砂组；冲蚀速率对排量较为敏感，排量增大会加速孔眼限流失效；冲蚀速率与砂比间呈非线性关系，孔眼冲蚀速率在砂比7%～16%范围内相对稳定，砂比超过16%后，孔眼冲蚀速率急剧增大，在施工过程中建议将砂比控制在16%以下，可减缓孔眼冲蚀导致的孔眼形变。     

页岩气采气管线材料L360N钢的含砂冲蚀行为研究

页岩气开采初期井口装置存在严重冲刷腐蚀,影响采气安全及经济效益。为了制定有效的防治方案,以L360N管线钢为研究对象,研究了材料在含砂冲蚀条件下的损伤行为规律。利用喷射式冲蚀实验装置,采用失重、形貌观察等方法,研究了模拟液固冲蚀条件下,含砂量和攻角对材料冲刷腐蚀损伤的影响规律。结果表明:射流速度为8 m/s、攻角为90°、砂的质量分数为7%时,材料的损伤最大;质量分数为3%时最低,冲蚀240 min后的累积失重约是质量分数为7%时的52%;射流速度为8 m/s、砂的质量分数为5%条件下,30°攻角时损伤最大,60°攻角时损伤最小,约为最大值的48%。     

适度防砂井采油树冲蚀作用的分析与认识

针对渤海油田在适度防砂井日常生产过程中所面临的井口冲蚀问题,通过结合渤海油田常用采油树类型,建立相应的CFD模型,并采取非均匀结构化网格划分;分析了不同产液量、含砂量及砂粒尺寸对流道冲蚀分布轨迹状态,以确定井口采油树受冲蚀磨损的关键区域.结果表明,出砂含量的增加会加剧采油树内壁特定区域冲蚀范围的集中,出砂粒径变化会导致...     

斜井潜油电泵扶正设计与冲蚀模拟

潜油电泵机组用于斜井采油时,横向力分量使电泵机组变形将改变其与套管的配合间隙甚至产生接触摩擦。鉴于此,建立了潜油电泵机组有限元模型,获得井斜度对电泵机组径向位移的影响规律。对扶正后电机外壳与套管间流场进行流体仿真分析,得到电机外壳井液速度分布规律,计算了不同含砂体积分数井液对电机外壳的冲蚀率,并预测电机使用寿命。研究结果表明:无扶正状态下电泵外壳最大径向位移随倾斜角度增大呈线性增长;设置扶正器后,最大流速有所下降,但随电泵倾角的增加而增大;井液含砂体积分数对电机壳体表面冲蚀率和寿命的影响呈线性关系。所得结论可为斜井环境中不同井斜度、多种管径配套尺寸的扶正方案及冲蚀寿命评估提供参考。     

电泵井分离器壳体断裂原因分析及对策

根据现场鉴定分离器壳体断裂的情况,即断裂位置都在分离器的下部1/3处,内部对应的是分离器的旋转部件叶轮部分,断裂处的形状均呈非常规则的圆形,呈十分锋利的刀刃状,结合近年来分离器壳体断裂电泵井的生产运行情况,否认了上述两种传统观点,提出了分离器扶正体失效导致叶轮与壳体发生偏磨、叶轮在高速旋转时(2 900 r/min)将分离器壳体磨断的新观点.根据此观点,提出了解决分离器壳体断裂问题的思路与对策,并就其现场应用的可行性进行了论证.同时,总结分析了1998年以来第三采油厂在27口低含气电泵井上取消分离器使用吸入口的现场应用情况,对吸入口的推广应用提出了相应的建议.     

亮点、暗点与油气的关系

在陆相沉积地层中,砂岩含油气后可能形成亮点,也可能形成暗点,关键在于砂、泥岩之间的速度差或砂岩含油气后与泥岩的速度差。文中指出,当砂、泥岩速度差大于600m/s或砂岩含油气后速度差大于400m/s时可形成亮点;当砂岩不含油时的速度与泥岩速度差小于400m/s或砂岩含油、气后与泥岩的速度差小于300m/s时可形成暗点。在亮点剖面解释中,借助反射系数量板对判别砂岩含油气后应该是亮点还是暗点,极性的正负,具有重要的意义。文中在分析前人利用亮点技术检测油气成败的基础上,提出了亮点剖面的一些解释方法和应用实例。     

超级13Cr钢在蒸馏水和3.5wt%NaCl含砂流体中的冲蚀实验研究

大型储层改造过程中,高速含砂流体引起的冲蚀是管柱失效的重要原因之一。利用自行研制的喷射式冲蚀实验装置,以蒸馏水和3.5 wt%Na Cl为模拟溶液,对比研究了超级13Cr钢在含砂液固两相流体中的冲蚀速率随主流速度和压裂排量的变化规律。分析了Cl-1对超级13Cr钢的冲蚀的加速作用机理。研究表明,对于89mm×6.45 mm油管压裂,当排量低于2.2 m3/min时,Cl-1加速超级13Cr钢冲蚀速率作用不够明显;当排量在2.2~2.75 m3/min时,Cl-1使得电化学腐蚀加剧,导致总的冲蚀速率急剧增加;当排量大于2.75 m3/min时,冲蚀速率主要由冲刷流体产生及机械作用主导,Cl-1的影响开始降低。