固相颗粒对油水分离水力旋流器内油滴运移轨迹的影响

为了分析砂相介质参数对旋流分离器内油滴运移轨迹的影响,基于计算流体动力学法-离散元法耦合计算模型,针对常规双切向入口油水分离水力旋流器,开展不同含砂浓度下的油滴运移轨迹研究。系统分析了不同浓度固相颗粒条件对目标水力旋流器内流场分布特性、油滴运移轨迹和油水分离性能的影响规律。数值模拟结果表明:随着固相颗粒浓度的增加,溢流口的压力不断增大,溢流口流场压差减小,旋流器圆柱段内轴向速度和切向速度均减小,分离效率降低。另外,随着注入的固相颗粒浓度的增加,油滴轨迹出现了不稳定的螺旋上升、螺旋下降和局部循环的运移轨迹特征,同时在流场压力梯度力的作用下,油滴的局部循环轨迹逐渐向底流口方向移动,随着固相颗粒浓度均匀增加,偏移量逐渐加大。

固相颗粒对致密油气藏裂缝应力敏感性影响的试验研究

裂缝是致密油气藏重要的流体渗流通道,其应力敏感性对于油气井产量影响很大,固相颗粒是影响裂缝应力敏感性的重要因素。在有无固相颗粒、固相颗粒不同铺置方式及不同固相颗粒浓度的条件下,开展了固相颗粒对裂缝应力敏感性影响的室内试验。试验发现,裂缝应力敏感程度由大到小依次为无固相、全铺低浓度固相颗粒、全铺中等浓度固相颗粒、全铺高浓度固相颗粒、半缝中等浓度固相颗粒、高导流铺置固相颗粒;固相颗粒能够有效减弱裂缝的应力敏感性,裂缝应力敏感损害不可逆。研究结果为预防和控制裂缝应力敏感损害提供了理论依据。

渣浆泵内固相颗粒冲蚀特性的数值模拟

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟。研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒径的增大,颗粒冲击叶片表面的位置逐步移向叶片的头部,颗粒的冲击速度和冲击角度随之增大;不同叶片参数的叶轮对固相颗粒的冲蚀行为影响明显;数值模拟的研究成果可应用于抗冲蚀磨损叶轮的设计。

固相颗粒损害储层机理研究

在钻井、完井、井下作业及油气田开发全过程中,存在很多损害储层的因素,其中,入井工作液中的固相颗粒是一个不容忽视的重要因素。固相颗粒侵入储层的孔隙喉道,在孔隙喉道内滞留、沉积,堵塞油气流动通道,造成储层绝对渗透率下降。入井工作液中固相颗粒的种类很多,大致分为三大类:刚性颗粒、可变形球状颗粒和可变形纤维状颗粒。颗粒类型不同,堵塞机理也不同,主要原因在于颗粒的受力状态。作用在流动悬浮颗粒上的力分为3类:与吸附机理有关的力、与分离机理有关的力和与传输机理有关的力。理论研究表明,固相颗粒在孔隙内滞留的条件是与吸附机理有关的力大于或等于与分离机理有关的力。为进一步探讨固相颗粒侵入造成储层损害的机理,在室内对含不同类型固相颗粒的钻井液对岩心的损害程度进行了模拟评价。实验结果表明,不同类型的固相颗粒对岩心造成的损害率不同,其中,刚性颗粒损害率较低,可变形球状颗粒损害率较高,而可变形纤维状颗粒损害率没有明显的规律,彼此差别较大。

固相颗粒对低渗透砂岩油藏注水开发影响研究

注入水中的固相颗粒直接影响低渗透砂岩油藏的注入压力和储层伤害程度。研究了3种注入水(所含固相颗粒累积粒度分布达到90%时所对应粒径分别为1.24,5.05,9.91μm)的注入性和对油相渗透率的伤害程度,并考察其对采收率的影响。结果表明:渗透率小于1.000 mD的岩芯,注入水中固相颗粒的累计粒度分布达到90%(D90)的粒径大于1.00μm时,严重影响了其注入性;在渗透率大于1.000 mD的岩芯中,3种注入水均具有较好的注入性。随着固相颗粒D90粒径的增大,岩芯油相渗透率的伤害程度增大,水驱采收率降低;随着岩芯渗透率的增加,较大粒径的颗粒堵塞岩芯中小孔隙的油流通道,降低了水驱波及能力。结合固相颗粒D90粒径的渗透率伤害率图版,岩芯渗透率大于10.000 mD时,注入水中的颗粒D90粒径可以适当放宽到5.00μm。

注入水中固相颗粒对地层的伤害分析

中高渗透油藏在注入污水过程中 ,常常由于固体颗粒的堵塞而造成油层污染。为选择合适的水质 ,通过对注入水中固体颗粒的粒度、含量分析、伤害机理评价及室内伤害试验 ,指出了固相颗粒对不同参数储层的伤害程度 。

注入水中固相颗粒损害地层机理分析

当含有固相颗粒的注入水进入地层时 ,水中的固相颗粒将不同程度地滞留在孔隙网络中 ,使地层渗透能力下降。分析胜利油田商三区和胜二区注入水中固相颗粒分布特征、地层孔喉特征 ,以此为基础 ,采用实验方法研究注入水中固相颗粒与岩石孔喉的匹配关系 ,分析固相颗粒损害地层的机理。研究结果表明 :从水站到注水井 ,注入水水质沿流程变差 ;在双对数坐标下 ,商三区和胜二区岩石孔喉半径与渗透率存在线性关系 ;当水质一定时 ,微小粒径的固相颗粒进入岩石孔隙内部形成深部损害 ,粒径较大的固相颗粒只能在岩石表面和浅表部位附着或桥堵而形成表面 (层 )损害。根据架桥法则 ,确定了商三区和胜二区注入水中固相颗粒指标。图 3表 3参

注入水中的固相颗粒与储层损害关系的试验研究

通过模拟试验,在低渗透率和中高渗透率的岩样中,研究了注入水中的固相颗粒对岩样渗透率损害率的影响。结果表明,注入水中的固相颗粒直径和含量增加,岩样渗透率损害率增加;注入水中的固相颗粒对低渗透率岩样的损害大于中高渗透率岩样;注水量增加,岩样渗透率损害率增加;对油田注水控制固相颗粒具有重要的意义。

注水井固相颗粒伤害数值模拟研究及应用

给出了由于固相颗粒堵塞造成的地层孔隙度随时间和位置变化的微分方程及其数值解.通过室内实验研究了注入不同孔隙体积倍数的浓度和直径不同的固相颗粒注入水时对不同渗透率油层所造成的渗透率伤害.在室内试验研究基础上,通过数值模拟计算,评价注入水中固相颗粒悬浮物对油层造成的伤害程度.给出了一个实例,其室内模拟结果与数值模拟结果非常一致.

水力旋流器内固相颗粒运动行为分析

为探究固相颗粒在水力旋流器中的运动行为,使用CFD-DEM(流体动力学耦合离散元素)计算方法,针对不同进液量及粒径对颗粒运动轨迹的影响规律进行系统分析。结果表明:颗粒在旋流器中的运动可以根据颗粒运动轨迹特征分为抛物线运动、加速运动以及循环运动3个阶段,颗粒不同运动阶段的起始位置以及颗粒在旋流器中的碰撞次数主要由进液量决定,当入口流速由0.626 m/s增加到1.879 m/s时,循环运动阶段起始位置由轴向坐标位置Z=-54.11 mm处上移到Z=6.67 mm处,碰撞次数由4次增加至83次,这使得颗粒在旋流器中停留时间更长分离难度增大;当颗粒发生碰撞时,颗粒接触反力与颗粒粒径相关,且随着颗粒粒径的增大,接触反力逐渐升高。颗粒粒径由1 mm增加到3 mm,接触反力均值由4.5×10^(-4) N增加到0.025 N。

二次重熔工艺对ZA92镁合金半固态浆料固相颗粒的影响

采用自孕育法制备ZA92镁合金半固态坯料，研究了二次重熔温度和时间对ZA92镁合金半固态固相颗粒的影响。结果表明：二次重熔温度升高和重熔时间的延长，合金的固相率减小，平均晶粒尺寸和平均圆整度呈现先减小后增大的变化趋势。当在570～580℃保温30min或在590℃保温20min时，可获得理想的半固态浆料固相颗粒，其平均晶粒尺寸、圆整度和固相率分别在83~86μm、1．37～1．59和62．3％~67．8％。晶粒前期以根部熔断和亚晶界分离机制进行分离，后期晶粒的球化、粗化满足LSW理论。

钻井振动筛固相颗粒运动规律

固相颗粒的运动规律对钻井振动筛的处理量有很大的影响。用固液两相流动理论和紊流理论研究了固相颗粒在淹没状态下的悬浮运动和推移运动规律;建立了钻井液悬浮粒度的计算公式;讨论了固相颗粒实现抛掷运动和悬浮运动的条件,并对起跳后的固相颗粒在钻井液中的运动情况进行了分析。实例计算表明,钻井液沿筛面流动时,沿程各断面处所能悬浮颗粒的粒度是有限的。那些小于悬浮粒度的固相颗粒,将在紊流垂直脉动速度的作用下,作悬浮运动;而那些大于悬浮粒度的固相颗粒,将沉降在筛面上,然后随液流以滑动、滚动及抛掷跳跃的形式运动;且作抛掷跳跃运动的颗粒跳不出钻井液层。固相颗粒的悬浮运动和推移运动,有利于钻井液透过筛网,从而提高筛网处理液相的能力。

旋流场内固相颗粒停留时间与运动特性研究

以单入口固-液分离水力旋流器为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,对固-液两相分离过程进行数值模拟分析,得出了固相颗粒在内旋流、外旋流作用下呈现出的不同运动特性。结果表明:在零轴向速度包络面的影响下,圆柱段与圆锥段过渡处的轴心附近存在颗粒高浓度分布区域;在旋流分离过程中由溢流口逃逸用时约为2s的颗粒浓度分布最高,被底流口捕获用时约为4s左右的颗粒浓度分布最高。

负压钻井液振动筛上固相颗粒运移规律研究

钻井液振动筛是石油钻井固控系统的关键设备,用于钻井液中有害固相颗粒的清除和钻井液的回收,对节约资源和保护环境具有重要意义。随着石油工业的发展,要求钻井液振动筛提高处理量,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。负压钻井液振动筛与传统钻井液振动筛的区别在于前者利用振动筛分和真空过滤的联合作用来提高振动筛的处理量。为了更深入了解负压振动筛的性能,基于传统钻井液振动筛上的单颗粒模型,用力学观点详细讨论了固相颗粒在负压振动筛上的运移规律,比较了不同参数下固相颗粒在2种振动筛上的运动情况,并分析了负压系统的应用对振动筛结构参数的影响。结果表明负压振动筛上固相颗粒的运移速度小于传统振动筛上固相颗粒的运移速度,这更有利于固液分离;负压系统的应用对振动筛结构参数的影响较小,可直接将传统振动筛改造为负压振动筛。研究结果为负压振动筛的设计和现场使用提供了理论依据。

神经网络在固相颗粒损害仿真研究中的应用

地层损害是油田开发的一个重要问题，它使油气生产成本大幅度增加。固相颗粒损害则是地层损害的主要形式，因此如何研究、量化固相颗粒损害，对保护储层、防止地层损害是很重要的。本文用神经网络的方法建立了固相颗粒损害的动态模型，然后对固相颗粒损害的多种影响因素进行了较全面的仿真研究，取得了满意的结果。

水力旋流器固相颗粒径向速度研究

利用粒子动态分析仪(PDA)对水力旋流器内固相颗粒的径向速度进行了实测研究,得出了固粒径向速度的经验公式,并从理论上分析了固相颗粒的径向速度。本研究还探讨了固相颗粒径向速度对分离性能的影响,给出了一个描述水力旋流器内固粒径向速度与分离效率间的数学关系式。

固相颗粒对长2微裂缝-孔隙型储层的伤害规律研究

通过天然岩心人工造缝,近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝,将基岩与微裂缝岩心并联进行岩心流动实验,研究固相颗粒对微裂缝-孔隙型储层的伤害规律。室内实验表明：固相颗粒对基岩岩心的伤害率为65%,伤害深度为0~6 mm;对微裂缝岩心的伤害率为90%以上,伤害深度为裂缝的长度,且经历伤害—伤害部分解除—二次伤害的过程。通过刷端面和反驱实验模拟现场洗井和负压返吐工艺,表明基岩岩心伤害可以部分解除,微裂缝岩心伤害不能解除,固相颗粒进入储层后堵塞裂缝,可提高注入水波及效率,防止水窜,从而增加注水驱油效率。

机械搅拌制备半固态浆料固相颗粒形貌的研究

采用自行研制开发的新型转筒式流变成形设备,通过改变不同的制浆工艺参数,研究半固态组织中固相颗粒的形貌特点,并对形成半固态固相颗粒的机理和固相颗粒的三维形貌进行了探讨.研究结果表明,在相同剪切速率条件下,连续冷却条件制备的半固态颗粒的形貌要比恒温条件的好,颗粒的圆整度高、尺寸小且大小均匀.机械搅拌作用下标准半固态固相颗粒的三维形状初步断定主要是近似椭球形.

钻井液固相颗粒后处理装置的动态测试与分析

依据钻井液固相颗粒后处理装置的工作原理制造了模拟机,对模拟机进行了动态测试。测试过程和结果分析表明,样机的运动特性满足设计初衷,方案可行。试验样机在制造加工过程中,必须严格保证轴承支座的同轴度;采用必要的结构措施保证轨道上滑动轴承的耐磨和抗冲击性;保证激振力平面和装置质心严格共面;必须用力学特性完全相同的2台电动机作为激振电动机;2台激振电动机应同时启动或停车。

考虑固相颗粒作用力的钻井振动筛动力学分析

钻井振动筛在工作过程中,固相颗粒将对振动筛网产生各种形式的非线性作用力惯性力、摩擦力与冲击力等,这些非线性作用力对振动筛的动力学状态及零部件的寿命都有一定的影响。为了对振动筛的振动系统进行精确分析,文章采用将固相颗粒的各种非线性作用力归化到惯性力与阻尼力中的方法,建立了钻井振动筛的非线性振动方程,并采用富氏级数展开法,得到了振动方程的一次近似解及筛箱系统中固相颗粒的结合系数和当量阻尼系数的计算公式。采用这种理论所设计的振动筛,可获得最佳动力学状态和使用寿命。