注水井井筒动态流体力学建模与工程仿真

为了研究注水井井筒工况下流体动态响应机理,基于流体力学微元分析和水力学经典理论,建立流体微元压力-流速关系模型,推导求解注水井井筒空间流体压力、流速的动态分布;结合中国某典型斜井生产数据,进行不同注入压力和不同注入量条件下井筒压力动态分布、油管流体传输延迟特性和衰减特性、井口压力波动下井筒压力幅值动态分布的数值模拟与分析。结果表明:井筒沿程压力损失与绝对压力值无关,设计波码通信编解码方案时无须考虑注入的绝对压力值;注入压力恒定时,井口注入流量越大,井筒沿程损失越大。流体波信号延时幅值主要取决于井筒的长度;管径越小,流体波信号衰减幅度越大。同井深下生成目标波码幅值(压差识别有效值)越高,为克服井筒沿程损失所需的井口压力波幅值越大。

采煤机可调高拖缆装置的设计

采煤机是采煤工作的主体设备,供电线缆通过拖缆结构与移动的采煤机保持联接。在采煤机正常工作时需要电缆持续不断地供电,避免其运行时挤压、弯折供电线缆是采煤工作持续高效进行的保证之一。部分采煤机拖行电缆会出现线缆弯折、层叠的情况,为防止影响工作面正常生产,需要抬高拖行电缆以通过叠高的供电线缆。为此,拖缆装置应具备在不改变拖缆水平距离的情况下向上抬高一定距离的能力。介绍一种带有可拉伸铰接板的拖缆装置,通过滑动铰接板的伸缩配合延长臂架以适应拖行电缆的需要,结构简单易于实现,可投入生产使用。

波码无线分层注水工艺高效通讯算法研究

波码分注工艺作为第四代主体分注技术之一,广泛应用于低渗透油田带压作业注水井,具有作业简单、成本低等优势,但存在通信效率低的问题。研究表明导致通信效率低的核心问题是门限压力脉冲过高(0.7 MPa),而影响门限压力脉冲设置过高的原因主要是压力传感器的温度漂移影响和管线噪声干扰。针对现有压力传感器温度漂移和噪声影响,开展了压力传感器的温度补偿算法研究,并提出了一种基于小波变换的自适应滤波算法,采用现场采集的原始压力脉冲数据对提出的理论算法进行了分析,研究结果表明:滤波后压力脉冲噪声峰值从0.3 MPa降低到0.1 MPa,能够满足门限压力脉冲设定从0.5~0.7 MPa降低到0.3 MPa的要求。通过对高效通信算法的研究可以为波码无线分层注水工艺通信效率的提升提供技术理论支撑。

中国油气田开发分层注水工艺技术现状与发展趋势

分层注水是实现油田开发长期高产稳产的重要技术手段。国内已形成了"桥式偏心+钢管电缆直读测调"主体分注技术,技术适应性不断提高和完善,满足了常规注水井的开发需要。随着水驱油田进入高含水开发后期,注水井防砂、低配注量分层流量测试、高温高压井分层注水、大斜度井分层注水、分层注水实时监测与控制等技术的研究成为分层注水工艺的发展趋势,引领分层注水向自动化、智能化、一体化方向发展,以满足不同油藏、不同井型条件下注水开发对分注工艺的需求,确保水驱油田的高效开发。目前在井下信号无线传输、流量监测、动态水嘴调节等方面取得了阶段性进展,形成了注水井井下自动化、智能化基础理论技术。

第四代分层注水技术内涵、应用与展望

针对目前分层注水技术存在的问题及生产需求,开展了第4代分层注水技术研究,介绍了其内涵、核心工具及核心技术,分析了现场应用情况,并进行了技术发展展望。第4代分层注水技术内涵为实现注水井单井分层压力和注水量的数字化实时监测,实现区块和油藏注水动态监测的网络信息化,实现注水方案设计与优化和井下分层注水实时调整为一体的油藏、工程一体化。研发了作为核心工具的一体化配水器,开发了层段流量检测、配注量调整等关键技术,并开展了区块试验,达到了预期效果。为进一步满足生产要求,对井下层段流量检测、井筒无线通信、井下自发电和易损部件投捞技术等核心环节仍需持续攻关,并加强与油藏工程的有机结合,形成可持续支撑水驱开发的、系统的、完善的第4代分层注水技术。

新型大斜度井同心分层注水技术

针对现有偏心分层注水工艺井下水嘴投捞成功率低、仪器与水嘴对接效率低以及分层流量测试精度低,难以满足大斜度井分注和测调需要的问题,提出了新型大斜度井同心分层注水工艺技术。该技术采用同心测调方案,测试仪器与井下配水器采用同心对接方式,大斜度井对接成功率高;井下配水器采用桥式通道设计,可以有效消除层间干扰的影响,提高测调效率;水量调节采用偏心阀设计,全关状态漏失量小,调节扭矩小,配水更加容易;测试方面兼容集流测试和非集流测试功能,满足小水量的测试需求;实现电缆在线直读验封,皮囊密封状态可监测,一次下井完成全部验封作业。测调期间可以实现任意层段分层流量、压力、温度等多个参数的在线直读测试,以及配注量的自动测调,无需投捞作业,显著提高测调效率。截至目前,现场试验11口井,最大井斜55°,流量测试误差小于5%,3层井验封和测调时间1 d以内,与现有技术相比具有测调效率高、精度高、成本低等特点。

振动波井下通讯技术

为了克服传统井下通讯方法的不足,提出一种振动波井下通讯技术,开发了振动波井下通讯系统,进行了现场试验,并将该技术应用于分层注水。理论和实验研究表明,油套管振动波传输呈通阻带交替分布,据此制定了多基频传输策略,采用开关键控调制和曼彻斯特编码方式对振动信号进行处理,将控制信息加载到振动波。研发了振动信号发生系统,实现电能到振动波能量的可控转换。研发了振动波接收解码系统,以微振加速度传感器作为信号拾取元件。设计了振动波井下远程传输测试系统,并进行了井下通讯现场试验,验证了振动波井下通讯技术的可行性以及通讯系统的准确性和可靠性,得到了套管振动波信号的衰减特性。该技术已成功应用于分层注水,在井筒控制领域有广阔的应用前景。

橡胶基增强型热致形状记忆复合材料体系

开发了橡胶基增强型热致形状记忆复合材料体系PE-NBR,评价了其性能并与传统形状记忆聚合物进行对比,建立了适用于该体系的本构模型,采用该体系制作了封隔器胶筒并进行了数值模拟和实验研究。将聚烯烃作为形状记忆相,填充有增强颗粒的橡胶弹性体作为改性增强相,制成具有形状记忆效应的功能性复合材料体系。体系拉伸强度达14.3 MPa,硬度达71,形状恢复率95%,优于传统形状记忆聚合物。体系中聚烯烃比例在20%-90%可调,弹性体比例在10%-70%可调。建立了基于细观力学、兼顾材料宏观性能的橡塑共混体系本构模型,可满足大变形、温度相关、非线性复合材料的分析要求。基于PE-NBR体系的形状记忆封隔器胶筒稳定承压不低于10 MPa,接触压力最大值出现在距胶筒端面约60 mm处,可满足应用要求。

油管声波传输特性机理及应用分析

为验证声波在油管中的传播特性,获取实际井况中声波传输的频率点或频段等问题.设计了现场试验方案,并利用先导井实测数据开展油管声波传输特性应用研究,探索了以油管为信道实现无线井筒控制技术的可行性.采用800 m油管为研究对象,通过理想的油管频率方程,分析了波数k与频率f曲线,群速度频率曲线等之间的关系.先导井中以常规的2^(7/8)油管为声波信道,进行声波传播特性测试.在不同声波频率下,分析了声波在油管中传播存在的梳状滤波器特性和色散现象,并获得了800 m油管中声波传播的频率点和频率范围.所实测的声波传输数据,也可为理想模型修正提供有效依据.

基于MPS 法的摇臂减速器搅油损失及润滑特性仿真分析

为了研究采煤机摇臂内部多级传动减速器中润滑油流场特性和齿轮搅油力矩损失,应用移动粒子半隐式(MPS)法建立了不同摇臂截割倾角及不同油量下数值仿真模型,通过Particleworks软件对采煤机摇臂内部齿轮传动流场特性及齿轮搅油力矩损失进行了仿真分析。结果表明,在油量和转速不变的情况下,随着倾角增加,齿轮搅油力矩损失先增大后减小,油液飞溅粒子数目减少,润滑效果减弱;在倾角和转速不变的情况下,随着润滑油油量的增加,齿轮润滑效果增强,齿轮搅油力矩损失也逐渐增大。为采煤机摇臂减速器的润滑及齿轮搅油力矩损失分析提供了一种无网格化、高效的仿真分析方法。

某型涡桨发动机桨台滑油中断试验研究

文章以某型涡桨发动机的研制需求为背景,以其桨台滑油中断试验为研究对象,依据《航空涡轮螺桨和涡轮轴发动机通用规范》(GJB 242A—2018)的要求及该型发动机的特点,对整机试验设备进行滑油中断试验适应性改造。根据试验现象及过程数据,从发动机性能、滑油系统、振动情况等方面进行总结分析,得到滑油中断对发动机运转的影响,为该型号涡桨发动机的研制提供了有力的技术支持和试验依据。

某型涡桨发动机姿态台进气装置研究

以某型号涡桨发动机姿态台为背景,以其进气装置为研究对象,从进气装置的作用、性能以及在姿态台上的安装方式的角度,阐明该进气装置选用U型方案的原因,采用数值模拟的方法先后对各不同方案的U型进气装置的性能进行计算对比,得到上、下回转半径对该U型进气装置的影响规律,为今后某涡桨发动机姿态台进气装置的设计积累经验。

新一代井筒控制工程技术和装备——国家863计划项目“采油井筒控制工程关键技术与装备”成果

针对我国老油田含水上升、产量递减的严峻形势以及石油资源高效、稳定开发所面临的诸多难题，中国石油集团科学技术研究院于2012年牵头开展了采油井筒控制工程关键技术与装备研究。该项目是国家863计划资源环境领域首个采油工程主题项目，中国石油集团科学技术研究院副总工程师刘合教授担任项目首席专家。