降凝防蜡冷输技术的评价与应用

油井结蜡是影响油井正常生产的一个重要原因,降凝防蜡冷输技术能够明显降低原油凝固点并达到防蜡冷输的目的,该技术对油品针对性强,因此必须加强对防蜡机理的研究及配方的研制,通过对该技术中各组分官能团与原油中蜡的最佳共晶分子结构的分析研究,经过室内及现场实验,完善其配方,在海南作业区三号平台实现井口到联合站管线冷输,茨78块实现以区块为单元井筒防蜡减阻、管线实现冷输,从而实现防蜡冷输一体化。     

油井结蜡与清防蜡技术分析

油井结蜡问题于在原油开采过程中广泛存在,由此导致的关井停井影响了油田的正常生产和原油的产量.完其结蜡的原因主要受温度、压力、原油的组成等因素的影响.目前,有各种不同的清蜡与防蜡的措施,以保证油田生产的产量,提高产油效率.该即简述了油井结蜡的原因和危害,并对目前普遍使用的几种油井清防蜡技术加以分析探究.     

稠油降粘技术的现场应用

针对孤岛孤北一、孤汽九区块原油粘度及性质差异大特点,分析了双空心杆循环加热井筒降粘技术的适应性,并对现场应用情况进行了评价,结果表明,对于油井供液较好,原油温度敏感性好,原油粘度高、井筒热损大举升困难的稠油井可以采用双空心杆循环加热井筒降粘举升技术。该装置可以有效的提高井筒原油温度,改善井筒原油流动性,起到增加油井产量的效果。     

原油沥青质初始沉淀压力实验测定研究

原油温度、压力的改变均会引起原油中沥青质沉淀,造成储层伤害和井筒堵塞。采用自主研发的固相沥青质激光探测装置,通过透光率法探测伊朗南阿油田典型井原油样品在不同温度下的沥青质初始沉淀压力,从而确定沥青质发生沉淀的热力学条件,绘制出沥青质沉淀相包络线。结果表明,该油田油样在44℃、80℃、113℃下的沥青质沉淀点分别为42.8 MPa、39.7 MPa和35.2 MPa,原油沥青质初始沉淀压力随着温度的升高而降低;并且在井筒温度范围内呈线性关系。结合取样井井筒温度压力曲线预测出井筒中沥青质出现沉淀的深度为1 600~1 800 m,对于油田预防沥青质沉淀有极其重要的意义。     

井筒重力热管室内实验与矿场试验研究

利用重力热管的高效传热特性,将其应用在井筒流体加热过程中,分析了重力热管加热效果的外部影响因素。结果表明,重力热管在不消耗额外能量的条件下,利用深部流体能量提高井筒上部流体的温度,能起到均衡井筒温度场的作用,进而改善井筒温度分布剖面。室内实验表明：工质类型、工质充液率、真空度对重力热管的传热效果有很大影响。矿场试验表明：在适当的条件下,能够将原油温度加热到原油凝点以上,降低原油粘度,改善原油流动性,井底抽油杆载荷,满足生产实际的要求;重力热管加热过程受井底温度、热管下入深度、油井产液量以及原油物性等因素的影响,随着井底温度、热管下入深度、油井产液量的增加,重力热管的传热效果变好。     

海洋关井井筒温度场瞬态模型

基于油井关井期间换热机制,对井筒内区域、界面区(井筒与地层/海水的交界面)和地层分别建立温度控制方程。根据下入保温油管的生产管柱结构和井筒换热物理模型几何特征,应用交替方向全隐式离散技术,对井筒内轴线节点、油管底部节点、内节点和井筒/海水界面等单独离散,建立稳定、收敛的瞬态温度场数值求解方法。结果表明,关井后初始阶段产液温度下降速率大,随关井时间延长,产液温度下降速率逐渐降低,关井24 h后受井筒内产液影响的径向区域半径小于3 m,关井106.1 h后井筒及周围地层温度恢复到原始温度。南海实例井模拟结果与实测数据相对误差小于3%。     

含蜡原油井筒结蜡剖面的预测模型

油井结蜡是含蜡原油开采中的不利因素。对含蜡原油在井筒流动过程中蜡沉积影响因素进行了分析，研究了石蜡的沉积机理。利用Ｆｉｃｋ扩散定律和剪切扩散理论，推导并建立了蜡分子扩散和蜡晶径向迁移过程中油井结蜡剖面的预测模型，该模型可用于计算油井井筒中各点的石蜡沉积速度以及沉积厚度的增长速度。对影响油井结蜡剖面的各因素进行了敏感性分析。研究结果表明，油井沿井筒的蜡沉积厚度分布随原油的性质、含水量、原油在井筒中的温度和压力条件、油井的产量以及生产时间的变化而变化。在实际生产中，对上述影响因素进行控制和调节，可以改善油井的结蜡状况。该预测模型可为进一步掌握油井蜡的沉积过程以及对油井的防蜡和清蜡措施提供理论基础     

基于Fluent的海底输油管道停输温降数值模拟

随着海上油田的大量开发,对海底输油管道停输过程传热问题的研究迫在眉睫。加热输送的原油管道在运行过程中,不可避免地会遭遇油田停电和管线维修等意外,造成停输。这时油管内原油的黏度随油温下降而升高。当油温降到一定值后,会给管道的再启动带来极大的困难,甚至造成凝管事故。为避免凝管事故发生,需要准确预测海底管道管内原油的温降情况及安全停输时间,分析影响停输时间的因素。利用Fluent软件对海底输油管道停输温降进行数值模拟。计算结果表明,保温层厚度和海水温度对停输时间影响非常明显。模拟结果可指导生产实践。     

蒸汽喷射泵稠油举升参数优选

蒸汽喷射泵是以水蒸汽代替普通喷射泵的动力液为原油举升提供能量,并可用来提高井筒内原油的温度。根据热力学原理和井筒举升理论,研究了井底流压和喷射泵喷嘴组合变化时井筒压力、温度和干度的变化规律。研究结果表明,在注入蒸汽干度一定的情况下,油井产液量越高,所需蒸汽量越大;在油井产量相同的情况下,井底流压越高,所需蒸汽量越少;利用同心管注蒸汽比用平行管注蒸汽所需的蒸汽量少。     

蒸汽喷射泵稠油举升参数优选

蒸汽喷射泵是以水蒸汽代替普通喷射泵的动力液为原油举升提供能量,并可用来提高井筒内原油的温度。根据热力不原理和井筒举升理论,研究了井底流压和喷射泵喷嘴组合变化时井筒压力、温度和干度的变化规律。研究结果表明,在注入蒸汽干度一定的情况下,油井产液量越高,所需蒸汽量越大;在油井产量相同的情况下,井底流压越高,所需蒸汽量越少;利用同心管注蒸汽比用平行管注蒸汽所需的蒸汽量少。     

非牛顿高凝油的剪切特性

潍北油田高凝油含蜡量高、凝固点高,当温度低于析蜡点时,呈现出非牛顿流体特征,其特性受剪切作用影响较大。为此,开展了非牛顿高凝油的室内剪切降黏降凝实验。研究表明,在剪切作用下,非牛顿高凝油的黏度大幅降低;非牛顿高凝油具有剪切稀释性,且温度越低,剪切稀释性越明显;剪切速率对非牛顿高凝油的凝固温度、凝固时间影响较大,在凝固点附近剪切时,凝固温度可降低56 ℃、凝固时间明显延长;剪切时间对非牛顿高凝油的凝固温度影响很小,对凝固时间影响较大,在凝固点附近剪切20 min（转速100 r/min）,凝固时间可延长817 min。     

合理冻结温度的探讨

在井巷工程中,当采用冻结法施工穿过松散的不稳定表土层时,随着表土层厚度的增加和冻结温度的降低,在井筒施工过程中不断发生井壁压裂,冻结管断裂等事故。因而大大影响了井筒的施工速度和安全。为了解决以上问题,本文从冻结壁的强度和厚度的要求、冻结管受力分析、管材在低温条件下力学性能的变化及井壁受力情况分析,並提出合理的冻结温度范围。     

地铁隧道联络通道冻结法施工三维温度场及性状分析

人工冻结施工技术是软土中地铁隧道开挖的一种经济可靠的方法,在上海地区得到了多次成功应用.然而,由于计算理论的不完善,也出现过诸如“上海地铁四号线透水”的重大工程事故.在冻结法施工过程中,如何控制冻结壁的厚度是一个非常重要的环节.考虑了冻结管偏斜布置的情况,利用有限元方法对上海市复兴东路隧道联络通道进行了三维温度场模拟.此外,还分析了冷媒温度、冻结时间和冻结壁厚度的关系.论文的成果可供同类工程参考.     

凝固换热器凝固换热特性模拟分析

采集凝固热热泵系统为寒冷地区地表水等热能资源的开发利用提供了新思路,其关键设备凝固换热器的换热性能直接关系到热泵系统的供热运行效率.在介绍凝固换热器及其冬季换热工况的基础上,通过定义凝固当量换热系数比等量纲一参数,采用准稳态近似与拟合等方法,对紊流状况地表水凝固换热特性进行了模拟分析,建立了刮冰周期内平均凝固当量换热系数比的统计数学模型.结果表明:入口水温与管壁温度越低、管径与Re越小、管长越大,瞬时凝固当量换热系数比越高,而凝固换热器的平均凝固当量换热系数比在1～4变化.     

隧道联络通道冻结法施工三维有限元温度场分析

人工冻结法是一种经济可靠的隧道联络通道开挖方法.在冻结法施工过程中,冻结壁厚度是否达到设计要求是安全施工的重要保证.该文考虑了实际施工过程中冻结管偏斜布置的情况,利用三维有限元方法对上海复兴东路越江隧道联络通道进行温度场模拟.针对单排冻结管和双排冻结管,分别在冻结壁底部、中部和顶部建立路径,绘制每条路径的温度分布曲线,查看不同路径处冻结壁厚度及其随时间发展变化情况,得出有意义的结论,对联络通道安全施工有重要参考价值.     

水泥改良对地层冻结温度场影响分析

针对目前对于水泥改良土地层冻结温度场研究较少的问题,基于福州地铁二号线某联络通道冻结工程,对该工程积极冻结期土体冻结温度场进行数值模拟,得到了水泥改良土地层在冻结过程中的温度分布规律与冻结壁发展规律,分析了不同截面和不同温度路径处的冻结效果差异;并通过改变土体参数,得到了土体冻结效果随水泥掺量变化规律。研究成果将为今后水泥改良土地层冻结工程提供参考和借鉴。     

变管径冻结管对地铁联络通道冻结温度场的影响分析

在地铁联络通道的冻结法的设计与施工中,冻结管通常为倾斜放射布置。这导致联络通道不同横截面冻结管间距不同,最终引起冻结温度场的不均匀发展。以郑州地铁5号线联络通道为背景,在冻结管内盐水流量不变的情况下,对现行冻结管的尺寸做出调整,通过改变冻结管尺寸来改变管内的盐水在不同位置的流速,从而改变冻结管不同截面的对流换热系数,使联络通道的冻结温度场得到均匀发展。利用ADINA数值分析软件对联络通道冻结法设计建立三维模型,分析改变管径后,整个冻结过程中联络通道各个截面温度场的发展情况。结果表明,在同一冻结工程中,联络通道各个截面的冻结壁厚度及冻结平均温度趋于一致,且冻土交圈完成的时间得到了缩短,这表明通过改变冻结管的尺寸能够显著改善冻结温度场的不均匀发展问题。     

液氮冻结温度场均匀性实验液氮冻结温度场均匀性实验

针对液氮冻结过程中存在温度场分布不均匀的现象,采取在供液铜管上分段打孔及改变打孔方式和位置的方法,设计了四种供液管改进方案,并对这四种方案进行了模拟实验,分别分析其冻结温度场的均匀性和冻土发展速度,同时将改进方案与传统供液方式进行对比。结果表明,改进方案优于传统方案;四种方案中尤以方案三的效果最好,其管壁温度分布最均匀,冻土发展均衡且发展速度较快,液氮消耗量较少。这一研究结果为进一步解决液氮冻结均匀性问题提供了新思路。     

盾构始发端垂直冻结温度场数值分析与现场实测

太原地铁双塔西街站-大南门站区间盾构始发端采用垂直冻结法加固技术。由于盾构始发的特殊性,冻结帷幕的有效厚度能不能保证,是关系到土体加固是否安全的前提。通过建立三维数值模型对该工程冻结帷幕温度场随时间的发展规律展开研究,动态模拟冻结帷幕的演化过程,并且现场实时监测记录了冻结帷幕的温度变化和盐水温度随时间的变化情况,分析了在同一深度处各测温孔测点温度随时间的变化规律,计算了冻结帷幕厚度与冻结帷幕平均温度,验证了盾构是否具备始发的条件。结果表明:实测温度值和数值计算温度值总体趋势基本一致;采用垂直冻结方式、三排冻结管冻结施工的方案是合理的;用数值模型来模拟冻结帷幕温度场的变化过程是可行的。     

冻结壁温度场模型试验及其导热系数反分析

冻土导热系数是计算冻结壁温度场的重要参数，本文根据冻结壁温度场物理模型试验的结果，建立非线性多维导热系数反分析的数学模型，采用选择法和有限元法，反分析冻结壁整体导热系数，为冻结壁温度场数值分析和冻结壁厚度的设计计算提供参考。