泵头体自增强超高压密封技术研究

泵头体自增强通过引入残余应力来提高其结构强度和疲劳寿命.针对泵头体受自增强压力、内腔结构和加工工艺限制,难以实现超高压密封的问题,通过泵头体自增强密封技术特点分析,提出了软硬密封相结合的自紧密封方案.对锥面硬密封进行接触弹塑性有限元计算与分析,得到了最佳半锥角和圆角半径值.并提出泵头体超高压锥面密封的半锥角选择原则:低压确保建立稳定密封,超高压时应具有高结构强度.最后采用缩比模型实验验证了泵头体超高压密封结构合理、密封可靠性、结构强度足够,为泵头体自增强技术提供了超高压密封理论与实验依据.     

基于热固耦合的压裂泵泵头体工作特性研究

压裂泵泵头体是压裂工艺装备中的重要组成部分,其承载能力对压裂工艺技术的发展具有较大影响。针对泵流体吸入排出运动特性分析,建立了柱塞以及输出流量的运动规律曲线,完成了泵头体的热传递以及热变形分析。基于workbench软件热固耦合方法,获得了泵头体内腔的温度场以及应力应变分布场。结果表明:内腔温度场沿水平方向热传导速率最快;泵头体内部结构之间的相互约束及结构的应力集中性是导致温度场热应力产生原因,主要分布在内腔表面以及沿表层内侧厚度60 mm范围内;热应力的存在提高了整个内腔壁面的应力,但对相贯线处应力有一定改善作用。从热固耦合角度研究泵头体正常工况下承载性能,为泵头体的设计提供新思路。     

压裂泵泵头体相贯线裂尖应力场及应力强度因子研究*

压裂泵泵头体作为油气压裂工艺的中的关键装备,直接决定了压裂技术的成败,影响油气开采效率和经济效益。针对现有泵头体相贯线处的疲劳开裂失效现状,建立了泵头体有限元分析模型和不同初始长度的圆形裂纹断裂模型,通过分析裂尖应力场和应力强度因子的分布规律。结果表明:内压作用下,泵头体整体仍处于弹性区,只有裂纹面前方两侧的45°~70°区域进入塑性区。相贯线处的裂纹类型虽然为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合裂纹,但是仍然是I型裂纹主导,裂纹的起始位置位于两个内腔表面。不同裂纹长度,其应力强度因子分布规律基本一致;但是初始裂纹越长,裂纹越容易发生扩展。裂尖附近区域应力分布是影响裂纹起裂的关键因素,但泵头体两个相贯内腔半径也会影响裂纹起裂。通过分析泵头体裂尖应力场和应力强度因子,可以更好了解泵头体疲劳开裂原因和裂纹起裂位置,为泵头体的工程应用提供理论依据。     

超高压压裂泵泵头体自增强再处理研究

自增强技术是提高超高压压裂泵泵头体寿命的有效方法。针对自增强处理形成的残余应力易出现松弛现象,开展了对泵头体再次自增强处理的研究。分析了初始自增强处理的最佳自增强压力的计算方法,得出了最佳压力值为637.7 MPa;并计算了泵头体在最佳自增强压力作用下的残余应力及工作应力分量值。确定了泵头体危险处沿内腔十字交叉孔面法线方向的应力分量对泵头体疲劳寿命的提高或降低起主导因素。根据法向残余压应力的衰减量,研究了泵头体再次自增强处理压力及残余压应力层深度变化的规律。结果表明:当泵头体内腔残余应力衰减量达到40%~45%范围内,需要进行再次自增强处理;且实施再次自增强处理所需的自增强压力应略高于或等于初始自增强处理时的最佳自增强压力。     

柱塞式注醇计量泵泵头的改造

针对天然气采输生产过程中,柱塞式甲醇注入计量泵存在的泄漏、维修成本高等问题,提出了将柱塞式计量泵泵头改造成为隔膜式计量泵泵头的方案,并从可行性、技术改造措施以及运行效果等几方面进行了论证和分析,说明这次泵头的改造是成功的,并取得了较好的经济效益。     

一种浴缸泵的无水保护装置

介绍一种浴缸泵的无水保护装置,其特点是：浴缸泵的无水保护方式设计为水压控制方式,通过水压开关感应泵头压力,当泵头建立其足够的压力时,电泵启动工作;当浴缸无水时,电泵立刻停止工作,达到无水保护的效果,有效预防危害事故的发生。     

软柱塞密封泵的研制与应用

针对机采井检泵作业成本高,工序复杂的问题,开展了软密封柱塞抽油泵研制,探索降低作业及抽油泵成本新思路。软密封柱塞抽油泵主要特点在材质的优选上,通过大量的室内实验,优选出了一种耐磨、耐压、耐热、抗老化性能好的材质聚醚醚酮,用它作为柱塞泵密封环,将常规柱塞泵活塞与泵筒的钢体之间的硬摩擦转变成了密封环与泵筒的软摩擦,大大减少了柱塞往复运动时对泵筒的磨损;在结构设计上,应用图版法设计软柱塞密封泵的允许最大间隙,再以铜体泵的标准精确设计柱塞与泵筒之间的间隙,到达了软密封的效果。     

深海采矿提升泵的数值模拟分析

针对深海底矿物粗颗粒浆体在提升泵内的流动问题，提出了一种新型粗颗粒-均质浆体两相流动模型．采用流体动力学软件CFX对两级提升泵内的粗颗粒固-液两相湍流进行了数值模拟.计算获得了粗颗粒在提升泵内的流动特征及其泵工作特性的仿真结果，并与两级提升泵的性能试验结果进行对比，两者能较好地吻合，从而验证了该两相流动模型和数值模拟的有效性和准确性.     

大型液压全调节竖井贯流泵的设计与应用

竖井贯流泵是大型水利工程中的核心动力装备,如何提高其可靠性和稳定性并拓展其工程应用范围一直是制约泵行业技术进步的瓶颈。为了从根本上解决常规液压全调节竖井贯流泵存在的不足,根据浙江嘉兴南台头泵站工程实际需求,设计开发一种新型液压全调竖井贯流泵。文章介绍了大型液压全调节竖井贯流泵机组的水力性能、泵站总体设计,水泵结构特点和液压全调节机构,阐述了叶片全调节原理以及反馈原理。该泵的总体技术优点为采用活塞缸带动叶片转动,调节叶片角度;采用外置式反馈结构,反馈信号为可视化的机械指针信号,且有锁固装置。该泵的性能、机组的整体结构和辅助设备的选型配置均符合各项设计要求,已成功应用于浙江嘉兴南台头排水泵站,为类似泵站的设计开发及工程应用奠定了实践基础。     

济阳坳陷地震泵作用与新近系大油田高效形成

依据钻井、地球化学和油藏分析等资料,通过济阳坳陷断层-扇体组合样式和不同断层-扇体组合样式地震泵作用效率差异的分析,对济阳坳陷地震泵作用与新近系大油田高效形成进行研究。结果表明:济阳坳陷断层-扇体配置主要形成独立断层型、断层-扇体线接触型和断层-扇体面接触型3种组合样式;在地震作用开启及高压→浮力转换驱动下,油气沿断层-扇体线接触型组合呈"活塞式"运移充注,地震泵作用效率高,独立断层型和断层-扇体面接触型组合地震泵作用效率低;济阳坳陷沾化地区普遍发育断层-扇体线接触型组合,其主要成藏期、地震泵作用期与新近系大型披覆构造圈闭定型期"三期"良好耦合,约2 Ma高效形成了孤岛油田等一批新近系亿吨级油田。     

无支撑小型酸压技术在葡萄花油田的创新应用

葡萄花油田属“三低”油田,随着油田注水开发的不断深入,欠注形势严峻、治理难度加大,截止2010年底欠注井数占总开井数的28.3％,急需开展有针对性的治理措施.本文创新性地提出了无支撑小型酸压技术,通过室内实验优选酸液配方,借鉴清水压裂及大型酸压工艺技术思路,利用常规泵车开展不填充支撑剂的小型酸压试验,探索欠注井层的低成本治理新途径.     

长庆油田马家山东区块姬六注水系统的压力损失分析及其调整与优化

通过对姬六注水系统的压力损失分析,提出了调整与优化该系统注水压力的方法：增大姬六注至地90-90配的管道直径并适当降低水的流速,以减小系统的压力损失;减小姬六注的注水半径,为以后提高泵压留有一定的余量;新建地209-67注水撬,地209-64、208-63、209-67、209-69及213-74等由新建注水撬管辖,可以有效满足其注水需求,减小注水系统的压力损失并保证其安全、平稳、经济运行,解决了马家山东区块注水亟待解决的问题。     

南海东部油田低成本高效助流注水技术创新与实践

南海东部越来越多的海相沉积砂岩油藏地层能量不足需要注水,但平台无注水工程预留,存在建立注水系统投资大、周期长、效益差的问题,如何实现注水开发是亟待解决的技术挑战。以A油田为例,该油田L层为边水驱动的岩性油藏,地层天然能量不足,水平井投产后地层压力下降迅速,迫切需要通过注水补充地层能量。在注水水源评价的基础上,定量表征相控模式下的压力场,制订针对性的抢救式注水方案;研发助流注水工艺管柱及井下数据监测系统,满足了油藏通过井下注水补充地层能量、提高采收率的要求。结果表明:创新研发的助流注水技术实现了平台无注水预留条件下的注水开发,节省了海上平台空间及工程设施成本,实现了变流量注入、定期酸洗、闭式注入环境下的水质监测、注入水量测调、水源层返排清井及产水能力测试等多种功能,具备成本低、实施周期短、注水效果好的巨大优势。油田采用助流注水后,受效井组的单井采油量增加明显,地层能量得到有效补充,取得了很好的开发效果。     

超临界压力蒸汽发生器注汽方案的研究及应用

为了解决埋深超过 2 0 0 0m的深层稠油开采难的问题 ,提出了一种超临界压力蒸汽发生器的开采方案 ,并与其他注汽方案进行了比较 ,同时研究了超临界压力热流体在地面管线和井筒中流动的规律。结果表明 ,利用超临界压力热流体注入井底后不仅能提高注入压力 ,而且减少了热损失。采用超临界压力蒸汽发生器能解决常规注汽难的问题 ,有利于开发深层稠油。超临界压力水注入井底时 ,井底注入压力比常规注汽井底压力增大 1 5MPa以上 ,且流量越小 ,压力增加越明显     

喷油泵转速变化对乳化液喷雾特性的影响

采用高速摄影技术,研究了压力雾化喷嘴对甲醇、水和柴油多组元乳化液的雾化特性.结果表明:当实验工质为乳化液时,提高喷油泵的转速,喷油器喷嘴的有效喷射压力随之上升,喷雾贯穿速度提高,喷雾锥角增大,喷雾的持续时间增长;乳化液和柴油的喷雾有一定的差异,即柴油的喷雾锥角比乳化液的大,喷油器的嘴端压力比乳化液的小,喷雾持续时间也比乳化液的短.     

智能分注系统中流体波码信号的传输机理

流体波码通信用于分层注水智能监控系统,但其流体压力信号的产生与波码传输的机理一直不明。基于稳定流的流体能量方程建立流体压力信号的产生与传输过程的数学模型,研究地面电控阀及井下配水器产生的压力信号及影响因素,揭示信号在注水管中的传输机理。研究表明,地面及井下压力信号的产生来自于地面阀及井下配水器开度改变引起的流量变化,压力信号幅度受流体、输水管网、注水管或井筒参数、流体装置结构及流体控制参数的影响;信号沿注水管的传输为电控阀开度改变引起流量变化的诱导;注水管长度对地面信号的下传基本无影响,但对井下信号的上传有一定影响。数值计算表明,注水管最大流量及电控阀阻力系数的变化量对压力信号幅度的影响很大,较大的流量及阻力系数的变化量可以产生较大的信号幅度,有利于信号的传输及信号的检测与处理。该研究对于流体波码通信系统的设计与性能改善具有一定的理论指导作用。     

缸内直喷汽油机高压油泵控制系统的设计

针对缸内直喷汽油机高压油泵工作噪声较大和高压油轨压力动态响应较慢的问题,通过对高压油泵溢流阀驱动电流的优化和泵油量控制策略的设计,使高压油泵工作噪声降低,动态响应时间缩短,当节气门开度由20%增大至50%、目标轨压由6.5 MPa阶跃至9.3 MPa时的动态响应时间仅为4s,表明该方法可行,对整个发动机燃油喷射控制系统的优化具有参考价值.     

二甲醚发动机燃料喷射过程及其影响因素研究

在一台2102QB二甲醚发动机上测量了高压油管两端的压力,在不同的发动机转速、负荷和不同的二甲醚燃料温度条件下比较了泵端、嘴端高压油管的压力,结合喷油器针阀升程信号计算了二甲醚燃料的喷射延迟期和持续期,以及不同二甲醚温度条件下的声速.试验结果表明:二甲醚的弹性模量小,压缩性大,喷射延迟期较柴油的长;二甲醚的温度对喷射的最高压力、持续期和压力波传播速度均有较大影响,二甲醚发动机的供油提前角需要根据发动机的转速和燃料温度重新匹配.     

高压喷射钻井水力参数优化研究

高压喷射钻井技术在国内外诸多油田都已进行了多次试验研究。进行水力参数优化研究可以指导现场作业,提高钻井速度、改善井眼的净化能力。通过对排量和喷嘴组合优选计算,分析了排量和喷嘴组合对立管压力、钻头压降、钻头水功率以及喷射速度的影响规律;并给出了一种高压喷射钻井技术水力参数优化方法。研究表明:当钻井泵排量增大后,各水力参数总体均呈上升趋势但增长速率不同;钻井液过流面积一定时,喷嘴组合的变化对立管压力影响较小;钻井液的过流面积发生微小变化时,钻头压力损耗的变化幅度最大,钻头水功率次之,对立管压力影响最小。最后针对塔河油田盐区某井中深部地层497~4 673 m井段,经优选水力参数后,以得到的推荐参数进行现场施工作业,平均机械钻速达到55.48 m/h,与邻井同井段(15.32 m/h)相比提高262%,该开次完井用时15.33 d,与设计相比节约30.79 d,节约率达到65.5%。     

注入时机对低矿化度表面活性剂驱油的影响

近年来,针对低矿化度水为注入液的研究结果表明,低矿化度水在一定程度上有提高采收率的作用。相比于低矿化度水驱,低矿化度表面活性剂驱在提高采收率方面具有更大的优势。然而,低矿化度表面活性剂注入时机对驱油的影响缺乏相关研究。选择一种能在低盐度环境下获得油水超低界面张力的阴离子表面活性剂KPS,在不同转注时机下进行低矿化度表面活性剂驱油实验。结果表明,注入时机对采收率、含水率、注入压力及降压率都有较大影响。注入时机越早,最终采收率越高,当高矿化度水驱至含水率分别为60. 5%、81. 5%、98. 1%后转注低矿化度表面活性剂,采收率增值为38. 9%、25. 3%、15. 7%,最终采收率为74. 3%、67. 8%、65. 1%;注入时机越早降压率越低,降压率最大差值为33. 1%。