基于生产压力下割缝筛管的缝宽选择标准

割缝筛管由于砂粒会堵塞缝隙,有效过流面积减小,石油生产效率降低。为提高割缝筛管安全可靠性,在一定地层砂粒度及其分布情况下,考虑井下生产压力对筛管缝宽的影响,通过有限元分析、数学建模与实验验证分析生产压力对筛管缝宽的影响。分析结果表明,低生产压差下,生产压力对割缝筛管缝宽作用不明显;在砂粒堵塞筛管缝隙后,生产压力随之增大(大于5 MPa);由于生产压力的作用,割缝发生显著变形,导致有效过流面积减小,油井产量急剧降低;并且有效过流面积的减小也会增大生产压力。因此,由分析结果建立筛管缝宽的选择标准模型,通过实验验证模型的准确性,为选择缝宽提供一种参考标准,旨在提高筛管的安全可靠性。     

子模型法在割缝筛管精细分析和优化设计中的应用

在对割缝筛管进行了有限元整体分析的基础上,对割缝处的应力集中区域采用子模型法重新建立模型,得到该区域精确的应力值和应力分布情况.计算表明,整体分析具有一定的有效性,采用子模型技术可以提高整体分析的精确度,最高可达50%;同时,针对应力集中情况,对割缝处进行了局部改进,分析了局部改进对筛管整体强度的影响,为筛管结构进一步优化打下基础,并利用曲线拟合技术,建立了过渡圆弧半径与筛管承载能力的解析简化计算公式,为其工程应用提供了参考.     

割缝衬管受外挤力分析及缝形参数设计

对割缝衬管在防砂井中受外挤力作用进行了分析，计算了井底压力（包括流体流经砾石层和割缝衬管的压降），建立了衬管割缝参数与割缝条幅弯曲强度及刚度之间的关系式。根据油井产量、产出液的粘度、衬管强度和刚度条件，分析了割缝衬管的受力，建立了割缝条幅的受力、变形计算模型，优化设计了合理的缝形参数，即割缝的宽度、长度、角度分布及在管体上的割缝数量等。     

连续油管带筛管双重管柱岩屑运移模型研究

连续油管带筛管喷射侧钻多分支井钻完井一体化是一种新型的多分支井钻井方法,针对本技术连续油管和筛管所形成的双重管柱,开展岩屑运移试验研究,采用Monte Carlo方法预测岩屑颗粒进入割缝筛管与连续油管之间环空的情况,并计算环空中被岩屑颗粒堵塞的临界参数。结果表明:双重管柱岩屑运移存在悬浮层、跃移层、静止岩屑层以及筛管与连续油管之间的砂堵层。由于具有更小的环空过流面积,双重管柱的岩屑运移能力比常规连续油管钻井高。试验条件下,砂堵层不发生堵塞的临界条件是:当缝宽介于岩屑颗粒之间时,泵排量高于0.98 L/s,或机械钻速小于40.09 km/h,缝宽比岩屑粒径越大,临界机械钻速越小;当缝宽大于岩屑颗粒直径时,泵排量高于0.88 L/s或机械钻速小于5.74 km/h。     

割缝衬管受外挤力分析及缝形参数设计

对割缝衬管在防砂井中受外挤力作用进行了分析 ,计算了井底压力 (包括流体流经砾石层和割缝衬管的压降 ) ,建立了衬管割缝参数与割缝条幅弯曲强度及刚度之间的关系式。根据油井产量、产出液的粘度、衬管强度和刚度条件 ,分析了割缝衬管的受力 ,建立了割缝条幅的受力、变形计算模型 ,优化设计了合理的缝形参数 ,即割缝的宽度、长度、角度分布及在管体上的割缝数量等。     

裸眼系列完井方式下水平井产能预测研究

针对实际裸眼完井、割缝衬管完井、绕丝筛管完井、裸眼井下砾石充填完井、裸眼预充填砾石筛管完井、裸眼封隔器贯眼尾管及带ECP的裸眼封隔器贯眼尾管完井等七种裸眼系列的水平井完井方式,考虑地层损害和完井方式及完井参数的影响,进行了产能预测数学模型的研究。实例计算表明,其数学模型及计算方法均是正确的,对指导水平井完井方式的选择与完井参数优化设计具有重要的意义。     

油井中磨料射流割缝增产增注机理

对油井打完以后的环形区域渗透率低于环形区域外岩层渗透率，也即低于岩层原始渗透率的原因以及应力的重新分布进行了分析，得出了由于应力的变化对渗透率变化和对油井产量的影响。同时也对油井割缝后的应力重新分布和渗透率的变化进行了研究，得出了磨料射流割缝后增产、增注的机理。     

缝面位移控制压裂裂缝同步扩展数值模拟

分段多簇压裂是非常规油气藏有效动用的重要工艺，压裂裂缝的复杂程度是提高单井产量和控制储量的基础，储层裂缝的扩展形态受地层物性，压裂工艺参数影响较为复杂。因此，为探索压裂裂缝同步扩展的形态特征及影响因素，建立了分段压裂缝面位移参数控制裂缝扩展数学模型，通过典型井取心岩心力学实验和数值模拟，结果表明：分段压裂簇裂缝的同步扩展形态与井斜角密切相关。井斜角在90°减小至0°时，裂缝扩展形态特征由双翼对称向双翼非对称转变，90°时簇裂缝向外侧发生偏转，且在裂缝尖端和应力阴影区，最大、最小主应力方向均发生转向，更利于复杂缝网的形成；小于90°时，裂缝向内侧发生偏转。分段压裂簇间的应力干扰作用强度与压裂排量值正相关、与簇间距离值负相关。压裂排量大小对提高裂缝的缝长和缝宽的扩展距离作用明显，能有效提高单井控制储量范围，但缝宽的扩展存在上限；簇间距10 m时，每孔排量不低于0.12 m³/min才能有效形成簇间应力干扰；排量0.18 m³/min,簇间距离小于20 m时，裂缝间的应力干扰显著，最大与最小主应力方向均发生转向，更好形成复杂缝网，簇间距离大于20 ...     

超低渗油藏分段多簇压裂水平井裂缝参数优化

为了得到分段多簇压裂水平井最合理的布缝方式,利用数值模拟方法及微地震监测结果,在水平井分段多簇压裂裂缝参数单因素分析的基础上,对不同布缝方式进行了优化研究,并通过油田生产实际进行了验证。结果表明:水平井分段多簇压裂裂缝应不等长度、不等间距分布,优选的纺锤型布缝方式由于具有中缝长、边缝短的优点,避免了边部裂缝过早见水引起的产量下降,不仅可以提高水平井单井产量,还能延缓见水时间,有利于油田稳产增产。     

低/特低渗透油藏压裂水平井布缝模式研究

针对目前商业软件模拟低/特低渗透油藏非达西渗流特性的局限性,建立了考虑启动压力梯度、地层应力敏感性及裂缝长期导流能力的三维两相数值模拟模型;并以某低渗透油田的数据为基础,验证了模型的有效性;同时进行了压裂水平井布缝模式分析。压力波及区域及累积产量协同优化结果表明:压裂水平井布缝时应避免缝间干扰;在相同裂缝间距条件下,裂缝对称分布模式波及面积最大、产量最高;其次为裂缝交错分布模式和裂缝不对称分布模式。为了提高低/特低渗透油藏的采收率,应采取维持裂缝长期导流能力、注水补充能量等有效措施。     

腹板开孔标准轻钢龙骨力学性能比较研究

腹板开孔轻钢龙骨作为一种有效的节能构件而被广泛应用于寒冷地区的轻钢龙骨复合住宅体系中.采用ANSYS非线性有限元方法系统分析了在轴压、弯矩、压弯基本荷载作用下,腹板开孔对标准轻钢龙骨的屈曲模式、变形、截面应力、承载力等方面力学性能的影响规律,给出龙骨腹板孔洞的合理取值范围.结果表明,常用孔洞参数范围内腹板开孔对龙骨承载力的降低幅度可以控制在10%以内;腹板开孔后龙骨整体变形能力降低,峰值应变相应减小,使龙骨的初始刚度略微增大.腹板孔洞长度是影响龙骨力学性能的重要参数,随孔洞长度增加,龙骨承载力下降,延性变差.     

排气芯管结构对导叶式旋风管内流场影响的数值模拟

利用数值模拟方法,对比分析分流型芯管(SVF)及锥形芯管(CVF)对导叶式旋风管内流场的影响规律.结果表明:分流型芯管具有分流作用,芯管侧缝面积与芯管下口面积之比为2.42时,54%的含尘气流在侧缝处经惯性分离后进入排气芯管;与未开缝的锥形芯管相比,分流型芯管能有效降低芯管下口的短路流量,降低芯管内气流旋转强度,使旋风管总压降降低32%.     

带状低渗透油气藏中纵向双分支水平井在不同完井方式下的产能公式

为了预测带状低渗透油气藏中纵向双分支水平井在不同完井方式下的产能,分析钻、完井过程中产生的表皮系数后,通过等值渗流阻力法成功地将齐成伟公式推广为带状低渗透油气藏中纵向双分支水平井在裸眼完井、割缝衬管完井和砾石充填完井方式下的产能公式。     

稠油、高凝油侧钻水平井完井方法优选研究

针对稠油、高凝油地层,开展了侧钻水平井完井方法优选研究,获得了水平井的防砂判据和生产过程中井眼稳定性判据,推出了砂岩油藏侧钻水平井完井方式选择的流程图,从室内实验入手测定了各种目数地层砂充填层的渗透率,导出了16种侧钻水平井完井方式的产能预测数学模型。研究了水平井产量动态分析方法及经济效益评价模型,完成了稠油、高凝油侧钻水平井完井方法优选软件,实现了软件商品化。     

核电站安全壳钢衬壳环的屈曲研究

核电站安全壳内的钢衬在机械载荷或热载荷作用下,受到环向压力和轴向压力,过大的压力会导致钢衬的屈曲变形,进而使钢材发生局部破裂,丧失其限制放射性物质泄漏的作用。为研究锚固于核电站重要设施安全壳混凝土壁上的圆完环在环向压力作用下的屈曲问题,考虑到一般大径厚比的壳环其最大屈曲挠度大于其厚度,应用非线性大挠度壳环方程,分析了锚固钢材壳环的局部屈曲和全域屈曲的后屈曲性态,获得了完整的后屈曲平衡路径,讨论了钢衬壁厚和锚固间距对屈曲性态的影响。结果指出,增大钢衬厚度、减小锚固间距能大大提高钢衬的承载能力,且试验结果说明理论分析是可行的。     

提高小流量工况下轴流泵的效率

将开缝技术应用于轴流泵的叶轮上, 并选择合适的开缝翼型作为叶轮开缝的依据, 设计了一种新型轴流泵叶轮. 基于商用CFD 软件ANSYS CFX, 对常规轴流泵和开缝叶片轴流泵进行了数值模拟计算, 并分析了常规轴流泵和开缝叶片轴流泵在不同工况下的水力性能及其流场特点. 数值计算结果表明, 开缝技术提高了轴流泵在小流量工况下的水力性能, 并降低了进口压力脉动. 进行了两种轴流泵的水力性能对比实验, 结果表明, 开缝叶片轴流泵在小流量工况下的性能优于常规轴流泵, 证明了开缝技术能有效地提高轴流泵在小流量工况下的水力性能.     

插装式电液比例流量放大阀特性分析

插装阀具有通流量大、结构简单和成本低等优点,广泛应用于液压系统中。笔者针对一种主级基于流量放大原理、先导级采用单级伺服比例方向阀的两级插装比例节流阀特性进行分析,建立了该比例节流阀的简化数学模型,获得了简化条件下的特性关系式。以此为基础,在SimulationX软件环境中建立该液压阀的仿真模型,利用实验数据对模型正确性进行验证,运用验证后的仿真模型对比例阀性能特性进行分析。结果表明:该液压阀输出流量静态特性存在死区,阶跃响应存在时间滞后,主阀流量放大倍数并不是常数,性能影响因素与主阀反馈槽预开量、面积梯度、级间过渡容腔体积以及先导阀通流能力等相关。     

加载电阻和开不等矩形槽的Vivaldi天线

本文提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,Exponential Tapered Slot Antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进：一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150mm*150mm,采用的介质基板是介电常数4.4,损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8-3.8GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。