工业用减阻剂对射流泵性能影响的试验研究

为探究减阻剂对射流泵性能的影响,进行了添加聚氧化乙烯(PEO)与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)2种减阻剂对射流泵性能影响的试验研究.结果表明:减阻剂的质量分数对射流泵性能的变化有决定性的作用,质量分数为(0,0.10‰]时,2种减阻剂对射流泵性能无明显影响;质量分数为(0.10‰,0.25‰]时,部分工况的射流泵性能甚至出现下降;随着质量分数提高,射流泵性能均有一定的提升,质量分数为1.00‰~1.25‰时,射流泵性能提升达到最大,效率最大可提高6.15%;质量分数进一步提高,射流泵性能提升的幅度有所下降;相同质量分数下PEO提升射流泵性能的效果要优于CPAM;减阻剂对2个不同面积比的射流泵性能在大流量工况下提升效果更为明显,但在极限工况时,剧烈空化影响了减阻剂的效果,导致提升幅度有限;PEO在面积比1.78的射流泵中的减阻效果强于在面积比4.00的射流泵中的减阻效果,而CPAM在面积比1.78的射流泵中的减阻效果弱于在面积比4.00的射流泵中的减阻效果.

不同密度下水力射流泵动态特性方程建立及应用

水力射流泵具有无运动部件,产量调节范围广,检泵不动管柱,作业时间短且作业成本低等优点,因次,该设备在海上油田前期排液注水井将有广泛的应用前景。然而,当前水力射流泵选型所用的特性方程是建立在动力液密度和产液密度相同的假设条件下推导的。该特性方程对流体密度相近的排液井选择出的射流泵型较合适,而对流体密度差异大的排液井,选出的泵型及工作参数与泵实际运行参数差异较大,影响了泵排液效果。为更准确描述流体密度差异对泵特性影响,进一步提高选泵水平。根据能量方程和动量方程,我们建立了不同密度下水力射流泵动态特性方程,并将该方程应用于选泵中,油井排液效果良好。

泥浆射流泵冲蚀磨损特性

为了研究泥浆射流泵的冲蚀磨损特性,基于欧拉-拉格朗日方法对泥浆射流泵内部的固液两相流动开展了数值模拟,重点对泥浆射流泵内部液固两相流的冲蚀磨损规律进行了研究。结果表明:泥浆射流泵喉管进口和喉管中后段是产生冲蚀磨损的主要部位,吸入室和扩散管未产生明显冲蚀磨损。颗粒质量流量从1 kg/s增大到1.8 kg/s时,泥浆射流泵最大冲蚀速率增大了93.7%;泥浆流速从2 m/s增大到5 m/s时,最大冲蚀速率增大了11.48倍;颗粒直径从200μm增大到450μm时,最大冲蚀速率先减小后增大。相较于颗粒质量流量和颗粒直径,泥浆流速对射流泵内表面的冲蚀磨损影响更大,但产生冲蚀磨损的主要部位不会随泥浆流速、颗粒质量流量和颗粒直径发生明显改变。研究成果可为射流泵的设计提供参考。

中心射流泵降压性能参数敏感性分析

为分析射流泵结构参数对井下环空钻井液压降的影响,应用CFD仿真软件对中心射流泵的不同结构参数产生的降压效果进行仿真分析。结合实际工况模拟了射流泵的喉管长度、喉管直径、喷嘴直径、喷嘴角度四个关键结构参数以及钻井液密度和排量对压降影响的敏感性。同时,运用CFD-DPM方法对射流泵进行了冲蚀分析,给出冲蚀较大的区域。研究结果表明:喷嘴直径相比其他三种参数对环空压降影响较显著,喉管长度、喉管直径、喷嘴角度对环空压降影响较小;钻井液排量相对与钻井液密度对射流泵的降压效果影响更为显著;冲蚀较大区域主要出现在射流泵入口处、射流泵弯管拐角处、喷嘴缩径处。研究结果可为用于井下起抽吸降压作用的中心射流泵的结构尺寸设计提供参考。

基于Fluent的多级串联喷嘴液气射流泵的抽气性能研究

为提高液气射流泵的抽气性能,在其主喷嘴后设置了多级串联喷嘴,通过Fluent软件对常规液气射流泵和多级串联喷嘴液气射流泵内气液两相流体运动情况进行了数值模拟,对比分析了相同工况下两种类型液气射流泵的抽气性能、压力场分布、速度场分布和气相体积分数分布。结果表明:在工作流体进口压力(表压)为0.3 MPa、0.35 MPa和0.4 MPa下,多级串联喷嘴液气射流泵的抽气性能较常规液气射流泵分别提高了18.1%、13.4%和20%,多级串联喷嘴结构有利于气液两相流体的混合和动量交换。研究结果对液气射流泵的优化设计和抽气性能提高具有一定的参考意义。

射流泵举升技术预测低渗油田产能的应用和评价

通过实际应用案例和效果分析,射流泵返排工艺针对低渗、深井、凝固点高,温度高的储层有很好的经济性、操作性及可靠性,同时对射流泵返排效果提高参考,对返排过程中实时预估生产压差、产能情况提供借鉴,对油藏对地层产能辅助判断提供依据。

吸冲一体式射流泵特性方程及设计研究

本文从大深度水下除泥作业的实际需求出发,提出了一种吸冲一体式射流泵。在传统射流泵方程的基础上,推导了吸冲一体式射流泵的特性方程,并以此为基础,设计了一款能够适用于大深度打捞的吸冲一体式射流泵,为大深度水下除泥作业提供了参考。

苏11区块射流泵排水采气工艺措施效果分析及前景展望

随着苏11区块的持续深入开发,以区块中南部为主的高产水气井数量逐年增加,且目前区块的新井大部分位于中南部,高产水气井数量比例也逐年增加,部分高产水气井采取传统的排水采气工艺已无法持续、有效排出井筒积液,目前苏11-42-76井正在采取射流泵排水采气工艺施工,通过对苏11-42-76井现场措施应用情况及生产效果分析来证明了该技术的有效性和可推广性,并且随着设备、工艺的持续改进,在苏11区块条件合适的井中应用该工艺,可有效提高有水气藏的采收率,同时可以降低成本和提高经济效益。

射流泵注采工具旁通阀密封性能及多相流体流动分析

近年来,射流泵注采一体化技术在海上稠油油田的应用日益广泛。为促进该技术的大规模推广,采用实验结合数值模拟的方法,分析射流泵球头附近密封性能以及流动情况。研究得出如下结论:常温与高温工况下注采旁通阀的密封性能良好;球头形状及材料须进一步研究;过流通道附近气液两相流动引发复杂的压力与速度变化,须重点关注。

螺旋流对环形射流泵性能影响的数值模拟

为了提高环形射流泵的输送效率,本文提出了一种利用导叶结构形成螺旋流的螺旋流环形射流泵。利用数值模拟的方法研究不同工作压力下的螺旋流环形射流泵和原型泵的速度、压力和湍动能分布计算结果,来分析螺旋流对环形射流泵的性能影响。数值模拟结果表明:在工作压力为130 kPa时,螺旋流使环形射流泵的流量比增加了43.1%,压力比降低了22.8%。螺旋流降低了环形射流泵喉管内的静压,更容易引起空化。螺旋流使得环形射流泵的效率在工作压力低于160 kPa时大于原型泵。螺旋流环形射流泵内具有更大的湍动能分布区域。随着工作压力升高,两种结构的环形射流泵湍动能分布差别减小。导叶阻力对螺旋流环形射流泵的效率有着重要的影响。

基于BP神经网络和PSO算法的射流泵结构优化

为了提高水力射流泵的效率值,采用拉丁超立方试验设计方法对水力射流泵的喷嘴直径、喉管直径、喉嘴距、喉管长度和扩散管角度5个几何变量进行30组叶轮方案设计,应用ANSYS软件对水力射流泵进行数值模拟,得到设计工况下的水力射流泵效率,然后应用BP近似模型建立水力射流泵的5个几何变量与效率之间的近似建模,最后再通过粒子群算法(PSO)对近似建模结果进行极值寻优,以得到最优的水力射流泵参数组合。研究结果表明:BP近似模型能够较好地预测泵效率与设计数据之间的关联,优化后预测值与数值模拟间的误差为0.02个百分点;优化后的模型相对于原有模型,效率增加了8.17个百分点;相对于原始水力射流泵,优化后改善了水力射流泵内的流场特性,减弱了流场中的涡效应。

液体射流泵空化流动特性分析

为分析工作液压力及流速、安装高度对液体射流泵空化流动的影响,应用Realizable k-ε湍流模型结合Schnerr-Sauer空化模型,对面积比为4的液体射流泵进行研究,并通过与试验数据进行对比,验证了模型的有效性。计算结果表明:射流泵工作液压力及射流速度从196 kPa、22.60 m/s提高至462 kPa、33.87 m/s,初生流量比到极限流量比的工况范围明显减小,从0.234降至0.108;射流泵安装高度从3.0 m降低到-2.0 m时,初生流量比从1.250增加至1.713,极限流量比从1.435增加至1.907。较大的工作液压力及流速会加快空化初生到极限空化的发展过程,实际应用时可通过降低射流安装高度减免空化发生。研究成果可为分析液体射流泵空化影响因素,减免空蚀破坏提供依据。

射流泵对高低压储层的共采流场仿真分析

由于胜利油田的层系较多,因此华东地区的页岩油井内一般会含有多段不同压力储层(高低压油层),从而在采油过程中因层间矛盾(高压油液阻碍低压油液采出),使得采油难度逐渐增大,进而开采到一定时间之后,系统效率降低明显。为了有效开采低产层、实现采油工程的降本增效,提出一种射流泵。该射流泵根据文丘里喷射携带原理,将高压储层中的油液变成自身动力液,以实现对低压储层的同时开采。通过分析射流泵的整体结构,发现其结构简单、采油效率高以及生产成本低。为了提高射流泵的采油效率以及找到影响泵效的因素,在Fluent中建立了开采高低压储层时射流泵的仿真模型,通过数值模拟分析射流泵中喉管距、面积比、喉管长径比等对泵效的影响规律,得出泵效最大时的喉嘴距、面积比、喉管长径比等具体数值区间。

基于CFD-DPM的射流泵中90°弯曲流道冲蚀仿真分析

随着国内钻井深度的不断增大以及井内低产层的逐渐增多,使得井内油液的开采难度进一步增大。虽然现有的深井射流泵可利用高压流体(人工从地面打压进井内的高压流体)来实现对油液的举升,但是该方法的生产成本较高,并且当被举升的油液中混有细小砂粒时,油液中的砂粒将会对射流泵造成一定冲蚀影响。为了降低射流泵的冲蚀磨损程度,并且提高采油效率与减少生产成本,根据油田层系(高低压油层)较多的特点,设计一种射流泵,该射流泵可以转化现有层间矛盾,把高压油液作为动力液来实现对低压油层的开采。通过对射流泵的整体结构进行分析后,发现该射流泵中存在一处90°弯曲流道,该流道内壁面为吸入液入口处的正对迎流壁面,所受砂粒的冲蚀磨损较大。为了得出砂粒对壁面的冲蚀磨损程度与影响因素,利用CFD与DPM模型对该冲蚀过程进行精确仿真,通过改变网格尺寸大小验证了仿真模型的网格无关性与仿真结果的收敛性后,利用控制变量法与数值模拟进一步分析流体速度、砂粒直径等对该流道的冲蚀影响规律。最终发现流速大于4 m/s或者砂粒直径大于0.7 mm时,最大冲蚀速率与每天的最大冲蚀厚度的增大幅度变得更加明显。就冲蚀区域而言,流道上所形成的冲蚀磨损区域成椭圆状,该冲蚀区域的中心位置所受到的冲蚀磨损相对较少,并且该区域大小并没有随着流体速度等影响因素的变化而发生较大改变。

喷管结构对环形射流泵流场的影响

为探究喷管结构对环形射流泵流场的影响,对喷管直角转弯与弧形转弯两种条件下的环形射流泵进行了数值模拟研究,对环形喷嘴出口直段开展计算分析。结果表明:喷管直角转弯时流场在喷嘴、喉管和扩散管环周分布不均,喷管弧形转弯时环形喷嘴形成均匀射流,有利于工作液与被吸液的均匀、对称混合及传能,各流量比工况下压力比及效率均有所提升。环形喷嘴出口设置(0.5~1)倍出口宽度的直段可改善环形射流泵的性能,在中低流量比时效率最高可提升1%;同时,直段有助于平稳喷嘴出口的压力,减小喉管入口附近回流区的范围和压降的幅度。研究成果可为环形射流泵全域流场分析、喷管结构设计提供依据和支撑。

海上射流泵注采一体化管柱液控系统受热稳定性分析

针对渤海油田某油井采用射流泵注采一体化管柱注蒸汽过程中,出现井下安全阀液控管线接头因生产管柱受热伸长脱落的问题,开展了海上射流泵注采一体化管柱液控管线系统受热稳定性分析。结合管柱结构和注热工况分析了生产管柱注热后伸长量和液控管线受力状态,采用组合弹簧模型,对液控管线缠绕生产油管的工况进行模拟,计算分析了液控管线缠绕圈数、生产管柱伸长量对液控管线受力状态的影响。结合计算模型,并通过室内测试对液控系统薄弱点进行了分析,对海上射流泵注采一体化管柱液控管线缠绕方案进行了优化。现场应用情况表明:优化后的生产管柱系统在350℃注热投产过程中状态稳定,能够克服生产管柱受热伸长对管线接头受力影响,满足海上热采井技术要求,有效指导了海上射流泵注采一体化管柱的安全开采。

基于有限元分析的气动力射流泵数值模拟研究

针对气动力射流泵排水采气进行数值模拟研究,采用节点分析的方法对气动力射流泵排水采气系统对各处节点进行分析,确定气动力射流泵进气管柱、返排管柱及气动力射流泵相关模型参数及气动力射流泵相关工况参数,对气动力射流泵建模及网格划分后将其导入Fluent进行数值模拟。在地面动力泵确定后,能够改变的参数只有吸入液流量以及返排压力。因此,在动力气流量及吸入液流量不变的条件下,改变返排压力,分析返排压力对气动力射流泵排水采气效果的影响;在动力气流量、返排压力不变的条件下,改变吸入液流量,分析吸入液流量对气动力射流泵排水采气效果的影响。得出以下结论:在动力气流量,吸入液流量不变的条件下,反排压力降低时,动力气压力也会随之降低。在相同动力气流量,出口压力不变的条件下,吸入液流量降低时,动力气压力也会随之降低。在相同的动力气流量下,改变吸入液流量与返排压力这两个变量参数时,返排压力对动力气压力的影响最大,吸入液流量对动力气压力的影响较小。

射流泵内多相流动的双欧拉模拟分析

射流泵在负压冲砂、排水采气、稠油开采等方面的应用日益广泛,但是现有研究方法中存在忽略工作液同地层流体物性差异、模型适应性差等问题。因此,建立相应射流泵的物理模型,采用双欧拉方法对射流泵内工作液和地层流体多相流动进行模拟计算,并分析不同工况参数对采出液排量的影响。

喉管长度对环形射流泵性能影响的数值模拟

基于有限体积法和Realizablek-ε紊流模型,应用Fluent软件对环形射流泵内部流场进行数值模拟,并对计算的可靠性进行验证.由射流泵内部流场可以看出,环形射流泵射流的扩展混合在喉管和扩散管中均存在.针对不同喉管长度下环形射流泵内部射流扩展和壁面压力分布情况,模拟分析了不同喉管长度对环形射流泵性能和效率的影响.结果表明,喉管长度对喉管内射流扩展、环形射流泵性能和效率均有一定影响.喉管越长,射流扩展混合程度越好,但过长的喉管会带来较大的摩阻损失.根据效率最高原则,环形射流泵喉管长度Lt应符合Lt/Dt=2.17-2.89,其中当喉管长度为喉管直径2.69倍时效率最高,可达到35.6%.

两级射流泵混药装置试验研究

设计了一种用于农药混合的两级射流泵混药装置 ,实现了在线自动混合 ,避免了农药对操作者的伤害、对环境的污染 ,降低了植保机械的生产成本。通过单级、两级射流泵混药装置喷雾工作性能测试 。