一维两相同向渗吸模型的求解方法

渗吸作用是裂缝性储层提高原油采收率的重要机理,润湿相在毛细管力、重力的作用下进入储层基质,通过同向或逆向渗吸作用置换基质内的非润湿相。基于渗吸模型的局限性,文中推导了一维两相同向渗吸模型的通式,在相对渗透率曲线和毛细管压力曲线简化的基础上进行无因次化处理,并采用差分法进行了求解,获得了饱和度前缘移动曲线。采用COMSOL软件,对上述模型进行结果验证,并与逆向渗吸模型进行了对比。结果表明:COMSOL求解结果与文中求解结果近似,同向渗吸模型饱和度前缘推进速度比逆向渗吸更快,同向渗吸效率更高,采出原油更多。在裂缝性储层、常规甚至致密储层中,如果采用体积改造,密集切割储层基质,形成裂缝网络,则可发挥同向渗吸作用,提高原油采出程度。     

腐蚀环境下基于井筒完整性与流动保障的完井技术

为保证油井安全高效生产,研究了一套适合含H_2S、CO_2等腐蚀性气体的井筒完整性与流动保障的完井技术。根据研究区块油藏地质特征,基于油气井节点分析理论,优选了完井管柱尺寸及举升方式;考虑完井管柱和关键完井工具尺寸等因素,优选了研究区块油井完井井身结构及配套的完井管柱结构;根据材质选择图版及完井成本确定了完井管柱材质。在此基础上,对完井管柱在初始状态、下入管柱、稳定生产、气举生产及起出管柱等关键工况下的强度进行校核,并设计了配套的完井工艺。该完井技术在研究区块25口井应用效果良好,不仅能够满足油井正常生产,而且具有防腐、防沥青等特点,可推广应用于国内外同类油田。     

新型非插入式流量测量原理的研究

非插入式流量检测方法在不破坏系统工作状态的情况下,可对化工生产进行流量测量以及化工管道系统故障诊断、故障定位。该非插入式测量方法利用变形法原理,采用应变测量技术测量重力场下流体对管道作用产生的应变,推导出应变率与质量流量的关系;结合弹性力学和材料力学推导出管壁应变差与质量流量存在典型的线性关系;然后运用Workbench建立仿真模型并通过单向流固耦合的仿真方法,对理论计算进行验证;最后在管路综合特性实验台布置应变片连接到uT7110Y静态应变仪,记录相应数据,根据数据拟合结果说明应变差与质量流量具有很好的线性关系,能够利用该特性进行非插入式质量流量的测量。     

进气喷嘴位置对循环流化床反应器循环量的影响

在高10.6m、内径100mm的循环流化床冷态模拟实验装置上研究了底部预提升气以及喷嘴进气量对循环流化床反应器循环量的影响,对比了3种不同喷嘴位置结构下系统循环量的变化情况以及提升管底部和喷嘴附近气固流动行为的差异,描述了预提升段内气体分布及流动结构。结果表明:预提升气和喷嘴进气是颗粒向上输送的重要推动力,随着喷嘴进气口高度的提高,预提升气对颗粒循环速率的作用效果愈加明显;对于喷嘴进气口位置最低的结构,其系统循环量、喷嘴附近颗粒浓度以及气固接触状况均优于其它结构;在提升管底部,气体多次形成逆流接触,内循环流动和局部涡流作用有效促进了颗粒沿径向混合,有利于颗粒循环量的提高。     

宾汉塑性流体中旋流扶正器间距设计方法

油气井固井注水泥施工时使用旋流扶正器导流产生螺旋流的顶替方式,可以大大提高注水泥顶替效率;但是,目前油气井固井使用旋流扶正器大多凭借经验,缺乏理论依据和行业标准。对固井施工使用较多的宾汉塑性流体介质条件下旋流扶正器的井下间距设计方法进行了研究。使用聚丙烯酰胺配制相似液模拟直井条件下的环空流体进行实验,使用吊线法测取沿程旋流角,得出宾汉塑性流体在旋流扶正器导流作用后旋流衰减规律,通过受力平衡分析推导出了被顶替液静切力小于等于和大于1.81倍顶替液的动切力值时的旋流扶正器安装间距计算公式;该公式反映了井眼环空结构、旋流扶正器导流角、导叶高度,以及宾汉塑性流体性能对旋流扶正器井下间距的影响,为指导旋流扶正器井下间距设计、优化固井液的性能、合理使用施工排量提供了依据。     

抽吸式微取心PDC钻头的研究与应用

常规PDC钻头切削产生的粉状或片状岩屑颗粒不便于地质录井,对此提出了一种新型抽吸式微取心PDC钻头。该抽吸式微取心PDC钻头取消了常规PDC钻头心部的主切削齿,设置特殊的水力结构,使钻头心部在钻进过程中形成一定直径的竖直岩心并适时折断,通过负压抽吸作用将断的微岩心从钻头体内部流道带离井底。结合破岩仿真与液固两相流理论,研究了在岩心、岩屑与钻井液混合流动的流场中,射流喷嘴直径的大小对取心通道中抽吸效果的影响规律。数值模拟结果表明,对于拟定条件下钻头直径为215.9 mm的微取心PDC钻头,当射流喷嘴直径为8 mm时,从排心孔排出的岩心、岩屑和钻井液的质量较高,其负压腔的抽吸效果较好。室内及现场试验表明:采集的岩心以柱状为主,岩心完整性和采集率高;在磨溪111井位嘉陵江组二段3亚段至长兴组上部地层,获总进尺805.65 m,平均机械钻速为4.57 m/h,最高机械钻速可达7.4 m/h;该钻头在嘉陵江组二段3亚段至飞仙关组一段(总进尺742 m)的机械钻速比该区块同层位的其他常规PDC钻头高出了50%以上。     

气相介入对伞集流涡轮流量计及阻抗含水率计响应影响

针对油气水三相流条件下产液剖面测井问题,在大庆油田多相流模拟实验装置上进行三相流条件下阻抗式含水率计的响应规律实验,考察气相介入对伞集流涡轮流量计及阻抗式含水率计流量和含水率测量的影响,得到油气水三相流情况下涡流流量计及阻抗含水率传感器的响应特性。实验结果表明,气相介入对伞集流涡轮流量计及阻抗含水率计测量液相流量和含水率有较大影响,使流量测量值偏高,含水率测量值偏低;液相流量越低,二者测量值误差越大。给出了2口井现场测井实例,为现场测井工程师在生产测井中产气井的测试提供借鉴。为进一步提高油气水三相流条件下的产出剖面测井质量提出了建议。     

Numerical Study on Wake Flow Field Characteristic of the Base-Bleed Unit under Fast Depressurization Process

Numerical analyses have been performed to study the influence of fast depressurization on the wake flow field of the base-bleed unit (BBU) with a secondary combustion when the base-bleed projectile is propelled out of the muzzle. Two-dimensional axisymmetric Navier-Stokes equations for a multi-component chemically reactive system is solved by Fortran program to calculate the couplings of the internal flow field and wake flow field with consideration of the combustion of the base-bleed propellant and secondary combustion effect. Based on the comparison with the experiments, the unsteady variation mechanism and secondary combustion characteristic of wake flow field under fast depressurization process is obtained numerically. The results show that in the fast depressurization process, the variation extent of the base pressure of the BBU is larger in first 0.9 ms and then decreases gradually and after 1.5 ms, it remains basically stable. The pressure and temperature of the base-bleed combustion chamber experience the decrease and pickup process. Moreover, after the pressure and temperature decrease to the lowest point, the phenomenon that the external gases are flowing back into the base-bleed combustion chamber appears. Also, with the decrease of the initial pressure, the unsteady process becomes shorter and the temperature gradient in the base-bleed combustion chamber declines under the fast depressurization process, which benefits the combustion of the base-bleed propellant.     

Simulation of single phase non-Newtonian flow characteristics of heavy crude oil through horizontal pipelines

The effect of diameter, velocity, and temperature on flow properties of heavy crude oil in three horizontal pipelines using computational fluid dynamics (CFD) was studied. The flow characteristics were simulated by using CFD software, ANSYS Fluent 6.2. The mesh geometry of the pipelines having inner diameter of 1, 1.5, and 2 inch were created by using Gambit 2.4.6. From grid independent study, 221, 365 mesh sizes were selected for simulation. The CFD ANSYS Fluent 6.2 Solver predicted the flow phenomena, pressure, pressure drop, wall shear stress, shear strain rate, and friction factor. A good agreement between experimental and CFD simulated values was obtained.     

不同闭合压力下测试时间对岩心导流能力的影响

利用拟三轴岩心夹持器对劈裂岩心进行加压,考察了测试时间对裂缝导流能力的影响。实验表明:随着测试时间的增加,岩心导流能力逐渐降低,60 min之前下降速度较快,60 min之后下降较慢。加压前期,曲线拟合的误差相对较大,随着加压时间的延长,误差逐渐减小。利用拟合公式对加压后期的导流能力进行预测,从而减少实验的工作量。当裂缝处于闭合阶段时,岩石受到压缩,与储层的实际情况相符,此阶段实验结果可用于对储层进行导流能力评价,更真实地反映油藏条件下裂缝导流能力与应力之间的关系。