钻井液离心机沉降模型及捕集效率研究

在充分考虑固液两相流动特点的基础上,根据钻井液离心机的结构特点和工作原理,提出了涉及初始沉降位置对离心机捕集效率影响的钻井液离心机固相颗粒沉降模型,并在此基础上提出了钻井液离心机捕集效率计算方法。该方法反映了离心机结构参数、操作参数、钻井液参数和捕集效率之间的关系。文献中捕集效率理论计算值、本文所提方法计算值和实测值之间的对比结果表明,采用本文所提方法得到的捕集效率计算值与实测值吻合度较高,证明了沉降模型和计算公式的正确性和准确性。     

气体离心机供料射流的三维数值模拟

通过使用有限体积法和隐式二阶迎风格式求解了三维Navier-Stokes方程组,研究了气体离心机内部供料射流。得到不同供料压强条件下供料射流流场的三维分布,数值模拟结果表明:供料射流对离心机内部流场的影响随供料压强的增大而增大;当供料压强为3 kPa时,Mach盘出现在无量纲半径0.81处。由于强旋条件下的供料射流结构较为复杂,实际供料流动情况与均匀供料假设存在较大差异,因此根据射流流场分布对环流计算边界条件进行修正,将更准确地评估离心机分离性能。     

强旋转流场中的激波捕捉

为研究离心机内部的流动状况 ,采用矢量分裂的有限体积法对强旋转流场中激波进行计算。通过选用二阶总变差减小 (TVD)格式 ,很好地捕捉到了障碍物前方的激波。讨论了在不同气体介质及不同强度的旋转流场中障碍物对激波性质的影响。计算表明 :在障碍物附近 ,随着速度的升高 ,激波强度增强。激波在障碍物两侧有延伸 ,在侧壁高密度区域的激波强度在高马赫数时减弱 ;中心低密度区域由于存在回流 ,使得这一部分气体密度急剧升高。通过数值计算可以为离心机设计提供参考。     

离心机动特性的计算方法及其应用

为提高离心机动力特性的设计水平 ,讨论了典型离心机的转子 -支承系统建模方法 ,利用阻抗匹配法 ,配合 Ric-cati传递矩阵法及模态分析法对它的动特性进行计算 ,通过对转子 -支承系统的振型分析 ,明确了主要另部件对各阶临界转速的影响 ;同时 ,对该机的停机过程做了动特性测试 ,计算和实验取得了相符的结果。据此 ,成功地调开了该机在工作转速范围内的临界转速 ,并提出了该机驱动结构进一步改进的意见。为离心机动特性设计提供了理论方法     

双涡轮液力变矩器的涡轮流场数值分析

采用流体分析软件Fluent对D315型双涡轮液力变矩器的内部流场进行了数值计算,并基于计算结果,对不同工况下第一涡轮和第二涡轮的内部流动状况进行了流场分析,揭示出了流动规律.     

钻井液振动筛的筛分模型研究

根据振动筛动力学的基本原理和固液两相流理论，对振动筛筛面上钻井液的流动特点和固相颗粒运动规律进行了研究，建立了钻井液振动筛的筛分模型，并对影响筛分效率和处理量的因素进行了分析．结果表明，对于具有不同流变特性的钻井液，在粒度分布相同时，合理调整激振参数和选用筛布，可提高钻井液振动筛的综合性能．     

气体离心机取料支臂附近流场的数值模拟

为研究气体离心机取料支臂附近的流动状况,数值模拟了取料支臂附近的流场。采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的N av ier-S tokes方程。采用二阶总变差减小原理,捕捉激波,同时将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算。讨论了激波和气体粘性对流场的影响。得到了不同取料情况下的流场分布图像。结果表明:所采用的计算格式很好地捕捉到了激波和边界层,验证了计算方法的有效性,为数值模拟实际离心机支臂附近的流动状况和支臂损耗的计算打下了基础。     

两相流CO_2喷射器内部流场的数值模型

利用计算流体动力学模拟软件Fluent建立两相流CO_2喷射器非均相模型,基于非均相模型对CO_2喷射器的内部流场进行数值模拟,分析喷射器内部流场的相变、压力和速度变化情况,通过实验验证了模型精度;通过改变喷嘴段结构参数,探究了喷嘴设计对于喷射器性能的影响,并对喷射器结构进行优化.结果表明:喷射器喷射流量以及引射压力的模拟值与实测值的误差分别为6.5%和5.0%,即所建模型具有较高的精度;当喷射器喷嘴段出口出现激波现象时,流体的压力和速度均出现波动,并且存在明显的边界层;喷嘴发散段的长度越长,喷射流量越小,喷射速度越高;通过优化喷嘴段结构参数,可使喷射器的效率提高10.5%.     

带分流叶片向心涡轮内部流场分析

为了详细研究某型向心涡轮的流动特性和内部流场结构,采用准三维与全三维数值模拟方法对其内部流场进行研究,分别得到多个转速下的特性曲线与主要参数分布,对两种数值模拟方法得到的特性线进行对比,并对设计点的全三维数值模拟得到的流场进行分析。计算结果表明,准三维与全三维数值模拟计算得到的特性线基本相同,计算特性线时可以采用准三维方法,减少计算时间。通过对全三维数值模拟的流场特征的分析,初步了解了向心涡轮内部的流动规律,在设计点叶片前缘和尾缘附近有不同程度的气流损失存在,为进一步改进该向心涡轮设计有一定的参考价值。     

特殊油膜结构对离心机过挠性临界转速的影响

为了确定阻尼器油膜边界条件对离心机升速过程中的振动特性的影响,借鉴Muszynska油膜模型,对离心机阻尼器油膜边界进行了改造。通过有限体积数值计算对新结构可能对阻尼器油膜流场带来的影响进行了分析。设计制作出了一种新型油膜阻尼器并应用于超临界离心机实验,验证了其在离心机转子支承系统过挠性临界过程中对降低系统的振动和不稳定性的明显作用。过挠性临界过程中,阻尼器的振动振幅由15μm有效减小到了1μm。结果显示出特殊油膜结构在离心机阻尼器的设计中的有效性和重要研究价值。     

聚合物/表面活性剂二元复合驱研究进展

从聚合物/表面活性剂二元体系的特点出发,综述了聚/表聚/表二元复合体系的实验室研究现状以及在胜利油田孤东七区54-61进行的矿场试验情况。聚/表二元复合驱是在聚/表/碱三元复合驱的基础上去掉碱所形成的低浓度的驱油体系,可以最大限度地发挥聚合物的粘度和弹性,减少乳化液处理带来的负面影响,减弱由于碱的存在引起的地层以及井筒结垢的现象。通过国内外研究结果分析表明,聚/表二元复合体系提高原油采收率幅度在20%左右;矿场试验取得了较好的效果。聚/表二元复合体系可以克服三元体系的缺点,作为一项新的驱油方法具有宽阔的发展空间。     

西部地区巨厚砾石层钻井难点及对策

我国西部地区普遍存在的中浅层巨厚砾石层,在钻井施工时难度非常大,事故频现,从而导致钻井周期长、成本高。针对这种胶结性差、结构松散,易垮塌、掉块地层,通过对几口井钻砾石层资料的综合分析,研究认为, 应当选用正电胶膨润土钻井液体系,要求动/塑比值≥1,对于下部胶结较好的砾石层,应选用高矿化度防塌钻井液体系,能减少砾石层的掉块。总结出了砾石层安全、快速钻进的一些成功经验,为以后钻砾石层顺利施工提供了一定的借鉴作用。     

油气钻井作业成本动因实证研究

以钻井作业为例,对我国石油、天然气生产行业运用作业成本法的可行性进行了分析,探讨了影响油气钻井作业成本的成本动因。在对油气钻井成本影响因素进行分析的基础上,针对油气钻井作业的过程提出三个假设：（1）不同的井型结构的钻井成本是不同的;（2）钻井作业成本与钻井进尺呈现一定的比例关系;（3）钻井作业成本与钻井周期呈现一定的比例关系。并运用统计分析方法建立回归模型,检验了这三个假设,经过不断的尝试选出油气钻井成本最优模型,以便用于油气钻井成本预测和计划管理。为石油企业的效益核算,企业的决策与控制提供了有价值的会计信息。     

海拉尔盆地布达特群流体包裹体特征及来源

海拉尔盆地布达特群热流体活动频繁,脉体发育。脉体中发育3种不同类型烃类包裹体,即旱期富CH₄气态烃类包裹体、中期液态烃类包裹体、晚期气液两相烃类包裹体。通过对3种烃类包裹体宿卞矿物特征、均一温度测定、宿主矿物化学成分的分析,指出铁白云石脉的形成与岩浆成因及低温热液作用有关,石英脉的形成可能来源于深部流体。早期石英脉中富CH₄气态烃类包裹体可能同样来自于深部;中期铁白云石脉中液态烃类包裹体是热事件作用中高温变质水分解并携带了围岩中烃类物质进入裂缝中沉淀而成的;晚期石英脉、铁白云石脉中气液两相烃类包裹体则代表了布达特群油气成藏时油气运移、聚集的结果。结合沉积理藏史和热演化史恢复,认为布达特群成藏时间为60- 105 Ma,即伊敏组沉积初期开始,一直延续到青元岗组。     

钻井液加重剂离心分离和回收参数优化设计

在现代钻井作业中,加重剂的分离和回收显得越来越重要。通过理论计算和实验分析,并借助于Matlab的图形处理及优化算法,直观地得到了固相回收率和粒度分布的关系。固相粒度分布和回收率关系的确定,有利于进一步研究离心机固液相分离机理,对于充分发挥离心机的分离回收功用,更好地回收加重剂,节约矿产资源提供了可靠的依据。     

应变测试法测试钻井参数的数据采集系统设计

设计了一种基于应变测试法的钻井工程参数随钻数据采集系统。采用四应变片全桥方式,可以对钻压、扭矩、侧向力、环空压力等钻井工程参数进行随钻测试。数据采集系统采用ADμC8xx系列单片机为主控制器,另外设计了相应的外围信号调理模块、数据存储模块、数据通信模块和电源模块等。实验结果说明该数据采集系统用于井下钻井工程参数的测试是可行的。     

安全优化钻井实时监控智能系统模型及应用

将钻井工程信息管理、钻井参数实时采集和智能化决策支持技术集成为一体,设计并实现一个安全优化钻井实时监控智能计算机系统。系统的知识模型由领域层、推理层和任务层组成;知识的表示应用了本体论中的科学方法,建立基于本体的安全优化钻井领域知识构架,对钻井数据、信息、知识进行系统的分析、归纳,实现安全优化钻井知识整合。系统可用于钻井设计、施工、完钻总结阶段的钻井异常问题的检测、识别、预测、诊断、预防和处理,实现安全优化钻井的目标。     

强烈蚀变火山岩地层组构及其防塌钻井液研究

在辽东湾、渤海湾及其邻近的冀东油田和大港油田东部的钻遇地层中存在易塌的火山岩地层。为了探寻适用于该地层的防塌措施 ,对冀东油田M2 7- 2 7井岩心的岩石结构、矿物组成、水分含量、线膨胀率、回收率和稳定指数等进行了分析。结果表明 ,该套岩层含有大量蛋白石等粘土矿物 ,且非均质性严重 ,成分复杂 ,裂隙发育。因此 ,在钻进过程中 ,该井段的钻井液需要有强抑制、强封堵、低失水的性能。基于这一认识 ,优选出了多元醇防塌钻井液。现场试验结果表明 ,该钻井液体系有效地保证了玄武岩井段的安全顺利钻进及井眼规则性。     

低渗透油藏启动压力梯度新算法及应用

针对目前大多数低渗透油层的渗流研究都是通过岩芯驱替实验得到渗透率与启动压力梯度的关系,不仅费时费工,而且考虑的因素比较单一的问题。通过对中国西部某低渗油田不同渗透率岩芯室内驱替实验,从流体在低渗透多孔介质渗流机理出发,对实验数据进行处理和回归分析,建立了新的物理模型,提出了一种求解启动压力梯度的新方法,得到求解低渗透油藏启动压力梯度数学模型。由数学模型可以得到启动压力梯度的主要影响因素是驱动压力梯度、流体的流度,启动压力梯度与前者成正比关系,与后者成反比关系。利用求解启动压力梯度的数学模型,结合低渗透油田实际,研究了启动压力梯度对单井产量、极限注采井距和含水上升率的影响。     

欠平衡钻井多相流模型评价分析

为了给欠平衡钻井工程设计提供切实可行的井底压力预测模型,比较了利用均匀流动方法（Guo Boyun模型）、经验公式方法（BeggsBrill模型、Orkiszewski模型、韩洪升和陈家琅模型）以及力学方法（HasanKabir模型和修正的Ansari模型）建立的三类欠平衡钻井稳定流动模型。利用FORTRAN90分别对6个模型进行了编程求解,模拟了欠平衡钻井过程的环空气液两相流动规律,预测了充气液欠平衡钻井的井底压力。并把模型预测结果和现场施工数据以及全尺寸试验井试验数据进行了验证,分别指出了6个模型的预测精度。验证结果表明用力学方法建立的修正的Ansari模型的预测精度较高,可以满足欠平衡钻井井底压力设计的工程精度要求。推荐在欠平衡钻井工程设计中使用该方法,保证全过程的欠平衡钻井,实现欠平衡钻井的经济效益。