旋流气浮装置内流动规律数值模拟

采用欧拉多相流模型对一种旋流气浮装置内多相流动过程进行了数值模拟,鉴于在实际旋流气浮装置内油滴与气泡相互碰撞并黏附形成油-气混合相的流动特点,简化油-气-水三相流动为油-气混合相和水相的两相流动,依据实际除油效率确定油-气混合相密度,并以出油口分流比来表征装置中顶部出油口排出液与总排出液的质量流量比,然后考察了操作参数对旋流气浮装置性能的影响规律。结果表明:在含油污水处理量50~120 m^(3)/h范围内,旋流气浮装置的除油效率随着含油污水处理量的减小而增大;当出油口分流比处于0.001~0.020范围内时,装置除油效率随着出油口分流比增大而增大,但顶部出油口排出液的含油质量分数降低,综合考虑发现出油口分流比为0.010~0.015时,该旋流气浮装置的除油性能较佳。

60°T形弯头内二次流特征

石油化工中普遍存在的T形弯头结构是诱发管路振动的重要因素,明晰弯头内流场特性,对于压力管道的长期稳定运行具有重要意义。设计并组装了模拟工业运行管路,观察段使用有机玻璃制作的60°T形弯头,采用三维粒子影像测速系统(particle image velocimetry,PIV)和压力传感器测量管路中流体的二次流特征。通过流线图和速度矢量图,对比分析不同流速下管道内涡流的分布和运移规律。结果表明,60°T形弯头中存在一对大小不等的周期性交替摆动的涡,在一个周期内出现、增加、减少和消失,具有卡曼涡街和迪恩涡旋的部分特征。这两个涡交替变化的频率随流速增加呈指数型增大,管内流体压力脉动的幅值也随流速增加而升高,但管道正面的涡流规律基本不变。采用重整化群(renormalization group,RNG)形式κ-ε湍流模型结合二次上游插值(QUICK)方法、压力-速度耦合方程(SIMPLE)模拟管道侧面二次流变化规律,模拟结果与实验数据吻合度较高。研究结果为明晰T形弯头内涡流诱发管道振动规律及预防措施优化提供了理论依据。

耐高温抗H2S/CO2缓蚀剂的合成及评价

采用天然大分子壳寡糖、缩水甘油三甲基氯化铵、苯甲醛为原料,合成了绿色壳寡糖衍生物缓蚀剂(BHC)。通过红外光谱、核磁共振氢谱对缓蚀剂BHC结构进行了表征。采用失重法、电化学法、扫描电镜、原子力显微镜、接触角等对缓蚀剂BHC进行缓蚀性能评价和机理分析。得到的优化缓蚀剂BHC合成条件为m(HTCOS)∶m(苯甲醛)=1.0∶2.4,反应温度80℃,反应时间24 h。在总压为15 MPa(H2S、CO2、N2分压分别为1、5和9 MPa)条件下,缓蚀剂BHC质量浓度为100 mg/L时,P110钢片在140℃、含H2S/CO2腐蚀介质中的缓蚀率为85.62%,与市售缓蚀剂相比,BHC缓蚀率提高16.90%,可有效减缓高温高含H2S/CO2腐蚀环境下钢材的腐蚀速率。缓蚀剂BHC是一种偏阴极保护的混合型缓蚀剂,在金属表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,与钢表面形成稳定共价键,能很好保护钢管。

超稠油复合降黏剂SDG-3的研究和应用

采用脂肪醇聚氧乙烯醚、Na OH、氯乙酸、醇和混合芳烃为原料,制备了一种高效复合降黏剂SDG-3。考察了其分散原油重组分能力、界面活性、乳化性能、降黏性能、耐温耐盐性和破乳性能。结果表明:SDG-3能分散超稠油中重组分,质量分数1%的SDG-3在不含水条件下使原油黏度从181 000 m Pa·s降低至81 989 m Pa·s,降低了54.7%;使地层水-超稠油的界面张力由22.00 m N/m降低至0.32 m N/m,对超稠油乳化效果优于常规水溶性降黏剂,形成的O/W乳状液平均粒径为2.5μm,对委内瑞拉、中海油、塔河超稠油降黏率均达到99.0%以上,优于常规油溶性降黏剂的降黏率(72.6%),耐盐度达2.2×105mg/L,耐高温达140℃,与油田破乳剂配伍性好。在塔河油田进行现场实验期间,日平均节约稀油率66.6%,平均提高稠油采收率14.4%。

哈拉哈塘油田井筒堵塞物组成及成因研究

哈拉哈塘油田原油性质复杂,生产过程中常发生井筒堵塞现象。采用扫描电镜、能谱分析等方法,分析了不同区块油井堵塞物成分,结果表明,新垦区块油井堵塞物中含有胶质、沥青质和石蜡,属于蜡和沥青质混合型堵塞;哈六区块部分油井的堵塞物主要属于无机垢堵塞。沥青质的析出与原油的组成以及井筒举升过程中温度、压力改变有关,无机物堵塞成因与地层出砂有关。

稠油-水两相高温高压垂直管流压降规律

针对深层稠油在井筒举升过程中形成油水两相混合流体造成举升困难的问题,采用高温高压垂直管流装置,实验研究了加入乳化降黏剂前后高温(30~130℃)、高压(0.1~50 MPa)条件下不同持水率稠油水两相流体的垂直管流压降规律,发现压降损失随持水率的增加逐渐增大,在相转换点附近达到最大值,发生相转换后,随持水率增加急剧降低。流速越大,压降损失越大,但当流速增大到一定值时,由于高流速下稠油的剪切变稀特性,压降增加趋于平缓。在高温高压实验数据基础上,依据前人模型,推导并修正得出稠油水两相压降计算模型,实验数据与模型拟合度达0.97以上,绘制了不同黏度稠油在不同油水比下的举升压差关系图版,为进一步精确预测含水稠油的井筒压降规律提供了新的方法。

低界面张力下重油-水两相垂直管流流动型态

为深入研究添加表面活性剂后油水两相的流动规律,采用自主研发的垂直管流装置,实验研究加表面活性剂后界面张力低于1 mN/m条件下持水率、混合流速等对重油(密度大于1.0 g/cm^(3))-水两相流动型态的影响,并建立流动型态图版。基于漂移流模型建立加剂后重油-水两相流动型态转变界限方程。结果表明:8种流动型态在较低的持水率下,分散相液滴更易被拉长,且2种或2种以上流态共存;加剂后混合流速越大、持水率越高,乳状液形成时间越短,经历的流型也越少;计算结果与实验结果吻合度超过90%。

耐高温油田堵水剂的研究进展

提出了常规油田堵水剂应用于高温油藏时的不足,综述了聚丙烯酰胺凝胶、硅酸凝胶、耐高温树脂以及部分其它耐高温堵水剂的研究现状和堵水效果,从改善凝胶内部结构和引入耐高温无机物两个方面阐述了增强聚丙烯酰胺凝胶耐温性能的方法,介绍了部分堵剂的堵水机理和近年来研发的耐高温堵剂的现场应用实例。对今后耐高温堵水剂的研究和发展提出了展望和建议,以期为耐高温堵水剂的优化、研发和应用提供参考。

滑溜水压裂液技术的发展现状

滑溜水压裂技术是当今世界油气田开发作业中应用最多的压裂技术之一,其技术关键在于滑溜水压裂液体系配方的研制。本文在介绍其体系配方的同时,对滑溜水压裂技术的优缺点及适应性进行了阐述。

超深稠油高温高压井筒降黏举升摩阻的实验研究

新疆塔河油田深层稠油在井筒举升过程中,由于温度的降低,原油逐渐失去流动性。稠油降黏是有效降低井筒举升摩阻的途径。根据现场掺降黏剂工艺,建立了室内高温高压井筒流动模拟实验装置,实验研究了温度、压力及流速对稠油井筒举升流动摩阻的影响,得到了不同降黏方式井筒举升摩阻梯度分布,在已有井筒压降计算模型的基础上,构筑了室内井筒流动模拟装置与实际井筒之间的压降换算关系,得到了不同降黏方式塔河原油在实际井筒中的压力分布。实验结果表明:原油在垂直井筒中举升摩阻随压力和流速的增加而增大,随着温度的升高而降低,但流速越大,井筒流动摩阻增加趋势渐缓。在井下3 000 m处掺降黏剂使稠油更易举升至井口,降黏效果为复合降黏剂>油溶性降黏剂>掺稀降黏。

耐温耐盐暂堵化学桥塞体系研究与性能评价

针对塔河油田出现的井筒垮塌漏失情况,研究出耐温抗盐且承压良好的暂堵化学桥塞体系,其配方组成(%):10%单体丙烯酰胺+0.3%耐高温聚丙烯酰胺SDP-1+0.3%V型交联剂+0.01%引发剂V-50+0.8%复配增强剂耐高温改性淀粉+模拟地层水。体系的突破压力、流变性和微观结构测试评价。结果表明,高矿化度地层水可有效改善凝胶网状结构,当剪切频率为1 Hz时,24×10~4 mg/L模拟地层水配制的体系弹性模量G′为757 Pa,黏性模量G″为282 Pa,凝胶抵抗变形和压缩的能力显著增强;复配增强剂耐高温改性淀粉的加入则会进一步提升体系的弹性和黏附性,突破压力可达2 128 kPa/m,宏观上表现出良好的耐温抗盐和承压能力。

稠油注天然气井筒举升压降实验研究

新疆塔河油田稠油开采以井筒掺稀技术为主,目前面临稀油紧缺问题,而井下注天然气可以有效减少稠油开采的掺稀量。为了探索稠油注天然气井筒举升过程中的沿程压力,采用高温高压井筒模拟装置,在不同温度和压力条件下开展了稠油注天然气井筒举升压降的实验研究,得出了稠油采取不同措施后的举升压降梯度。在Hagedorn-Brown模型的基础上,建立了井筒举升沿程压力的计算程序,得出了稠油采取不同措施后的井筒举升沿程压力。结果表明,天然气在稠油井筒举升过程中起到了降低混合重力和黏度的作用,可以有效减少稠油开采的掺稀量,掺稀量可以减少30%以上。

碳酸盐岩油藏三次采油用表面活性剂的探讨

表面活性剂在三次采油中具有重要意义,本文探讨了不同类型表面活性在碳酸盐岩油藏三次采油中的应用及其提高采收率的作用机理。认为可用于碳酸盐岩油藏三次采油表面活性剂需要具备三个重要特点:良好的耐温抗盐性、较低的吸附损失以及较好的界面活性,阴-非离子类型表面活性剂和阴/阳表面活性剂之间的复配体系是适用于碳酸盐岩油藏表面活性剂重要发展方向。

过程装备与控制工程专业科教协同育人探究——以多相流雾化科技创新平台融入人才培养的实践为例

目前大学课程教学多局限于书本知识,仅有的实验课程也是较为简单的演示性实验,直至大四下学期的毕业设计才开始真正接触科研,导致当代大学生培养过程中存在动手能力差、解决问题能力弱、创新意识不强等问题。研究将多相流雾化科技创新平台融入理论课程、专业实验、综合设计等教学环节上,让学生在大学四年不同阶段都能有各种机会接触科研,以期培养学生的自主设计能力、促进学生对课堂知识的掌握、增强学生实践操作能力和综合创新能力,培养出更加优异的高素质复合型人才。

截止阀内流道空化形态演变规律及空蚀损伤试验研究

为了研究阀门非对称结构流道空化损伤机理,采用高速摄像机针对一种特殊结构的空化室内空化演变过程进行试验分析,考察了不同空化状态下空泡初生、发展、脱落、分离或融合再生或直接溃灭的过程。结果表明,随流量增加,空化强度增大,空化状态从单空泡初生、脱落演变为下凸圆后方云状空化带,再发展为全流场超空化。固定狭缝3 mm宽度,空化指数在1224~652区间时,空化状态为泡状空化,空泡在上凸圆绕流135°边界层分离位置初生,经狭缝旋转与下凸圆空泡聚并、长大、溃灭,空泡演变周期约为40 ms;当空化指数在652~81区间时,空化状态为云状空化,微小空泡充满整个空化腔,在上、下凸圆后形成了高透光空泡团聚、溃灭区域,加剧空蚀损伤作用;当空化指数小于21时,出现超空化状态,微空泡溃灭引发的波动效应增大,阀门空蚀损伤速率达到极值。所得结果可为阀门非定常空化过程及阀门空蚀损伤分析提供理论基础。

国内低渗透油藏提高采收率技术现状及展望

我国低渗透油藏储量丰富,开采难度大,提高采收率已成为低渗透油藏开发的重点工作。文章阐述了低渗透油藏开发过程中所面临的问题,介绍了目前提高低渗透油藏采收率的物理和化学技术及其机理、优缺点和应用状况,并对改善低渗油藏采收率技术的发展进行了展望,提供了新的思路。

基于垂直管道内重油-水两相流动型态的持水率和压降预测模型

针对重油井筒举升流动规律认识不清的问题,采用高黏重油作为研究对象,研究重油-水在上升管中的流动特性,得到了五种重油-水两相流动型态。结果表明:与轻油-水流动不同,重油-水流动过程中未发生相转化,该现象与表面能方程的预测结果相似。通过持水率测量得到重油-水两相的滑移效应随油水混合流速降低或持水率增加而变得更加明显,基于漂移流模型和动量守恒方程推导得到五种流态下重油-水两相流的持水率预测模型,相对误差率在20%以内。总压降梯度在低持水率时以重力压力梯度为主,高混合流速和高持水率时以摩擦压力梯度为主。采用基于Bannwart模型建立的重油-水中心环状流压降预测模型,误差率在30%以内。研究结果为进一步提高重油井筒举升流动参数的预测精度提供了理论基础。

氨法脱硫蒸发加热器泄漏原因分析及对策

文章重点分析了氨法脱硫蒸发加热器的腐蚀机理,找出了氨法脱硫装置中蒸发加热器的主要腐蚀原因是氯离子点腐蚀及硫酸铵浆液结晶颗粒的冲刷腐蚀。通过对不锈钢316L、钛金属ta2、双相不锈钢SAF 2507等3种材质管束在蒸发加热器中的使用情况进行对比分析,提出氨法脱硫蒸发加热器选材优化建议。同时,结合实际运行经验,提出了改变循环液pH值和降低循环液中氯离子浓度、控制进入蒸发加热器浆液含固量及加热器管束入口增加防磨套管等措施,可以有效减缓硫酸铵浆液对蒸发加热器管束的腐蚀。