井下掺液抽稠油泵研究

通过对常规泵进行串联、改造，研制出了井下掺液抽稠油泵。对泵结构的可行性进行了论证，阐述了泵的工作原理，并对泵的工作参数进行了分析。该泵是通过从油管掺入液、从油套环空产出液，在上冲程时吸入产出液，在下冲程时举升混合液，从而实现了在柱塞下方掺液，避免了出现砂磨柱塞的现象，减少了稠油对柱塞运动的阻力，克服了泵上掺液不能降低进泵原油一粘度的缺点，解决了在井筒降粘和稠油抽汲中存在的问题。该泵使用了连动式凡尔与弹簧，保证了底阀与顶阀打开与关闭的同步性，能够达到吸入产出液、加入掺入液以及举升混合液同时进行的目的。该泵的设计原理可行，工艺容易实现，是一种理想的新型抽稠油泵。     

潜油电泵井油套环空泵下掺稀油井筒流体温度计算模型

为了解决塔河油田深层稠油井筒流动性差和举升效率差等问题,结合潜油电泵排量高、使用范围广以及管理方便的特点,对潜油电泵井油套环空泵下掺稀油举升工艺进行研究和应用。综合考虑潜油电机以及电缆加热作用和掺入稀油参数的影响,基于热能守恒原理,推导潜油电泵井油套环空泵下掺稀油井筒流体温度计算模型,分析不同井口掺入稀油的温度、掺入稀油量以及掺入点深度对井筒流体温度分布的影响。结果表明:在一定的掺入点深度处,掺入稀油温度的增加,能有效增加上部和近井口处的地层产出液与掺入稀油的混合液的温度,有利于地面集输,但对近掺稀点深度处的混合液的温度影响较小;随着掺入稀油量的增加,近井口段地层产出液与掺入稀油的混合液温度增加,靠近掺稀点深度处混合液温度略有降低;增大掺稀点深度,地层产出液与掺入稀油的混合液的温度略有增加。     

油管掺液稠油泵井筒流体温度分布计算

根据传热学和能量平衡原理 ,考虑环空产出液与油管掺入液及地层之间的双重热传导作用 ,同时考虑了由流体相变导致的焦耳汤姆森效应 ,建立了稠油泵井筒流体温度分布数学模型 ,并研究了温度分布随时间的变化规律。编制了计算程序 ,该程序能用于计算任意生产时间及井筒深度下掺入液及产出液的温度。计算结果表明 ,在一定条件下 ,生产时间及焦耳汤姆森效应对井筒温度分布有明显的影响。     

油管掺液稠液泵井筒流体温度分布计算

根据传热学和能量平衡原理，考虑环空产出液与油管掺入液及地层之间的双重热传导作用，同时考虑了由流体相变导致的焦耳－汤姆森效应，建立了稠油泵井筒流体温度分布数学模型，并研究了温度分布随时间的变化规律，编制了计算程序，该程序能用于计算任意生产时间及井筒深度下掺入液及产出液的温度，计算结果表明，在一定条件下，生产时间及焦耳－汤姆森效应对井筒温度分布有明显的影响。     

一种稠油降粘剂的研制与应用

利用自制的丙烯酸高级酯单体与其它单体共聚合成了一种新型油溶性聚合物降粘剂马来酸酐 苯乙烯 丙烯酸高级酯三元共聚物 .研究了该共聚物的合成工艺以及单体配比、加入量、相对分子量、加入温度等因素对降粘剂的降粘效果的影响 ,获得了最佳合成工艺 .将该降粘剂用于吐玉克稠油泵上掺稀举升工艺 ,加入量为 1 0 0～ 2 0 0mg/ 1 ,在稀油掺入量比原来降低 50 %以上时仍能维持正常生产 ,对该稠油具有明显降粘效果 .     

空心杆掺稀油深层稠油举升设计方法研究

对稠油粘温关系和深井举升工艺进行了研究 ,结合实验室掺稀油降粘效果研究结果 ,对空心杆泵上和泵下掺稀油举升工艺的可行性进行了研究。计算结果及现场生产表明 ,空心杆掺稀油举升工艺能有效地改善井筒流体流动条件 ,保证油井以一定的产量进行稳定生产。空心杆泵下掺稀油能改善泵吸入口处原油的流动性 ,但对泵的实际排量有影响 ,且影响生产压差。空心杆泵上掺稀油没有解决原油进泵阻力大的问题 ,因此在泵吸入口处原油应具有较好的流动性。     

一种稠油降粘剂的研制与应用

利用自制的丙烯酸高级酯单体与其它单体共聚合成了一种新型油溶性聚合物降粘剂马来酸酐－苯乙烯－丙烯酸高级酯三元共聚物。研究了该共聚物的合成工艺以及单体配比、加入量、相对分子量、加入温度等因素对降粘剂的降粘效果的影响，获得了最佳合成工艺。将该降粘剂用于吐玉克稠油泵上掺稀举升工艺，加入量为１００～２００ｍｇ／ｌ，在稀油掺入量比原来降低５０％以上时仍能维持正常生产，对该稠油具有明显降粘效果。     

深井泵泵内流场的实验研究

应用粒子成像测速（ＰＩＶ）技术对深井泵泵内流场进行了研究,分析了流场对泵阀运动规律的影响以及泵内结构对流场的影响。根据实验结果,建议对混相流深井泵采用偏心球形阀球;对于流道狭小的深井泵采用滴形球阀;对含砂的抽油井所用深井泵,则采用嵌有密封胶皮的锥形阀球。在保证最大过流面积的条件下,阀球罩的断面形状应该尽量采用流线型,以减小过流阻力。应考虑将柱塞的吸入口设计成流线型或喇叭口型,以降低其吸入阻力。在保证柱塞出口有最大过流断面的同时,也应将柱塞出口流道设计成流线型,以此降低柱塞出口处的过流阻力。     

空心杆掺稀油深层稠油举升设计方法研究

对稠油粘温关系和深井举升工艺进行了研究，结合实验室掺稀油降粘效果研究结果，对空心杆泵上和泵下掺稀油举升工艺的可行性进行了研究。计算结果及现场生产表明，空心杆掺稀油举升工艺能有效地改善井筒流体流动条件，保证油井以一定的产量进行稳定生产。空心杆泵下掺稀油能改善泵吸入口处原油的流动性，但对泵的实际排量有影响，且影响生产压差。空心杆泵上掺稀油没有解决原油进泵阻力大的问题，因此在泵吸入口处原油应具有较好的流动性。     

水平井抽油泵的研制及应用

介绍了三种结构的稠油水平井抽油泵:带液力平衡补偿液缸的水平井抽油泵、带导向功能固定阀的水平井抽油泵、带环形阀的大斜度抽油泵;在阐述抽油泵的工作原理和结构特点的基础上,研究了水平井抽油泵环隙漏失理论计算方法。通过现场试验分析,表明所研制的水平井抽油泵工作平稳、可靠、抽汲效果好,泵效达41%~43%以上。     

应用液力反馈泵的稠油井加重杆杆径设计

基于液力反馈泵在稠油油藏开采过程中的普遍应用,其受力计算有别于常规柱塞泵,因此对于加重杆的设计提出新的要求。另外,稠油特别是超稠油在开采过程中,井筒液体黏度大,导致杆柱下行困难,容易出现杆阻的现象。目前采用Φ38mm加重杆,并没有有效缓解这一问题,反而导致抽油机悬点载荷过大。以泵端阻力分析为基础,从加重杆尺寸的约束条件及加重杆加重效果最优两个基本点出发,提出了稠油加重杆杆径设计的一种新方法。在节约材料投资、降低能耗、减少杆柱故障方面,有望取得良好的经济效益,有试验推广的价值。     

塔河油田深层稠油掺稀降黏技术

针对塔河油田超深层稠油储层地质特点和稠油性质,进行了稠油掺稀降黏室内实验和现场试验.室内实验分析了塔河油田稠油黏度的影响因素(稠油特性、温度、压力、含水、流动状态、溶解气、矿化度).讨论了塔河油田稠油掺稀降黏的原理及降黏规律,并采用2口井的稀油对3口井的稠油进行定温条件下不同掺稀比例的稠油降黏实验.实验结果表明:掺稀比例和稠、稀油黏度差等因素都会影响降黏的效果.当稠油与稀油以体积比1:1混合后,稠油黏度下降幅度较大,降黏率一般大于95%.现场试验表明,各种掺稀降黏工艺管柱及工艺均能适用于塔河油田不同开采方式、不同含水情况下油井的正常生产,工艺的普适性较好.塔河油田深层稠油油藏掺稀降黏效果明显,投入产出比为1:7.     

基于FLUENT的水平管道稠油掺稀均质化流场模拟

掺稀降黏输送是常用的稠油管道输送工艺,稀油通过分散和溶解作用降低稠油黏度。然而,稠油黏度较高,稀稠油是否混合均匀将直接影响降黏效果。国内外学者对竖直井筒中稠油掺稀举升的混合方式和效果多有研究,但针对水平管道掺稀方式及入口速度和掺稀比对混合效果的影响却鲜有报道,故本文基于计算流体动力学理论,建立了水平管道稠油掺稀模型,着重分析了稠油入口速度、掺稀比以及加装静态混合器对混合效果的影响,研究结果表明:水平管道稠油掺稀流动过程中,稠油、稀油混合不均匀,形成稠油、混合油、稀油的分层流动形态;稠油进口速度不能改善分层流动现象,对稠油、稀油的混合均匀性影响较小;改变掺稀比不能有效改善稠油、稀油的混合效果;在管道内加装3组SK组件能实现稠油、稀油的最优混合;SK静态混合组件能极大程度地提高混合油品在管道内的湍动能,促进稠油、稀油均匀混合。本文的研究成果对改善稠油水平掺稀的混合均匀性,提高降黏效率有重要意义。     

旋流式混合器对油管掺稀降粘效果影响的数值模拟

利用FLUENT软件对油管掺稀降粘工艺中安装井下旋流式混合器时稀油与稠油的混合效果进行了数值模拟,并与不加混合器时的混合效果进行了对比。结果表明：井下混合器有助于提高稀油与稠油的混合均匀程度,使得降粘效果得到明显改善;随着举升高度的增加,有混合器时稠油与稀油混合达到均匀也较快;掺稀比越大,降粘效果越好,但混合的均匀程度并没有随着掺稀比的增大而进一步得到改善。     

超稠油掺稀油开采实验及数值模拟研究

蒸汽吞吐是增加稠油产量的一种经济而有效的方法，但该方法存在热损失大等问题，使注汽效果达不到预期的目的。采用在注蒸汽过程中向地层掺入稀油的方法来降低地层稠油的粘度，实验研究了超稠油掺稀油后粘度的变化，并按非线性混合方法计算了稠油与稀油混合后的粘度。通过数值模拟，考察了掺稀油的注入量、注入方式、注入时机、注稀油后的生产时间等参数对开发效果的影响。结果表明，在掺稀油开发超稠油的过程中，焖井结束后可适当延长生产时间，以增加周期产油量；掺稀油的最佳注入时机应选在第3或第4周期开始；周期注入稀油的量为10-15m^3，在此范围内，换油率较大；稀油的注入方式按2-3个段塞注入比较合适。注汽过程中掺稀油的方法可在很大程度上改善超稠油的开发效果。     

全金属单螺杆油泵工作性能的全参数分析

针对全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对其工作性能影响不明确的问题,开展了全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对泵工作性能影响的研究,研究中采用了基于FLUENT的全金属单螺杆油泵3D数值分析技术,获得了黏度、转速和级增压值对泵的排量、功率、容积效率和系统效率的影响以及定转子间隙、偏心距和定子导程对泵的排量、功率、容积效率和漏失量的影响,并进一步得出了该结构在稠油热采时宜采用较高转速而稠油冷采时宜采用低转速的结论,此外,得出稠油热采时定转子间隙值宜取0.1~0.3 mm、偏心距宜取5.0~6.0 mm、定子导程宜取170~200 mm;稠油冷采时定转子间隙值宜取0.3~0.5 mm、偏心距宜取4.0~5.0 mm、定子导程宜取110~150 mm。     

稠油催化水热裂解降黏实验研究

采用高温高压反应釜模拟研究了稠油在开采过程中全温度段(50～300℃)条件下的催化水热裂解降黏反应,利用元素分析仪和高效液相色谱分析了稠油元素组成和族组成变化,利用旋转流变仪测试并分析了稠油黏度变化及黏温特性,初步探讨了200℃以下的稠油催化水热裂解降黏的实质.结果表明:稠油在低温条件下水热裂解反应降黏以破坏弱化学作用力为主,稠油降黏率与重质组分减少密切相关.有催化剂存在时,稠油催化裂解作用的主要温度在150～200℃,反应24 h降黏率可达到80%以上.     

全金属单螺杆泵工作性能的仿真与实验研究

基于计算流体力学(CFD),选用三维瞬态湍流动网格模型,对双头全金属单螺杆泵进行流体仿真分析,编写CG宏函数实现动网格中流域动边界的行星运动,仿真研究不同黏度和转速对泵工作效率的影响,同时对该型全金属螺杆泵在不同黏度和转速下进行实验研究。结果表明:在稠油热采环境中,油液黏度较低(50 m Pa·s),提高转速可以有效改善容积效率和泵效;在稠油冷采环境中,油液黏度较高(50 m Pa·s),提高转速泵效先增大后减小,转速过大会引起定转子接触碰撞频率、油液对转子的正压力以及油液对转子的摩擦阻力的增大,使得泵效降低,容积效率维持在较高水平;该泵更适合于黏度较高液体的输送。