粘弹性流体法向应力对抽油杆偏磨的影响机理

大庆油田实施聚合物驱油以后 ,出现了抽油杆受力状况恶化、抽油杆柱严重偏磨的现象 ,为此开展了粘弹性流体水动力学理论和试验研究 ,得出了粘弹性流体在抽油机井筒内的流动规律及对抽油杆柱法向应力的影响规律 ,定量测出了粘弹性流体对抽油杆柱的法向应力值和抽油杆柱产生的偏心率。提出了粘弹性流体的法向力是造成抽油机井杆管偏磨的主要原因 ,建立了法向力作用下抽油杆纵向横向弯曲模型 ,并提出了抽油杆加扶正器和底部加重的综合防止偏磨措施 。

多杯等流型气锚对气液分离的效果

为解决油井井下气、液分离问题和抽油泵的泵效,提高整个系统的工作效率,通过模拟井筒抽吸气液两相流体的室内实验,对多杯等流型气锚、普通气锚和无气锚情况下的气液分离效果进行了研究.结果表明:冲次越大,井口出气越多,脱气效率就越低,泵效也就越低;在气液比和气锚一定时,冲次从0逐渐增加的情况下,有一个临界冲次;当冲次数大于临界冲次时,脱气效率会随着冲次的增加而减少;在相同的气液比下,多杯等流型气锚的临界冲次明显大于其他的气锚;在气液比和气锚一定时,采液量从0逐渐增加的情况下,会有一个临界值;当采液量大于临界值时,井口出气量会随着采液量的增加而增大;在相同的气液比下,多杯等流型气锚的临界采液量明显大于其他的气锚;多杯等流型气锚在气液分离的效果上明显优于普通的气锚,采用该气锚对脱气效率会有较大提高.

流动改进剂降低含水原油转相点试验

针对大庆油田地面集输管路中含水原油随含水率的增大导致其流变性发生的情况，开展了在室内水平管试验装置中向含水原油中加入DODE系列流动改进剂后的流动试验，探讨了DODE系列流动改进剂对含水率与表观粘度之间关系的影响规律。试验结果表明，含水原油中添加DODE系列流动改进剂可以使含水原油的转相点提前到35％～45％之间，提前形成具有适度稳定性的水包油型原油乳状液，显著降低了原油的表观粘度，改善了原油的低温流动性能，并且节能降耗。

气液两相管流实验装置的研制及其应用

由于原油、气、水管输流动规律研究的需要 ,自行设计、安装、调试了气液两相管流实验装置 ,该装置对温度、压力、压差、流量、持液率、流动型态等参数能自动测量 ,且参数变化范围广 ,所有两相流动型态均能出现 ,并具有实验管径可变 ,管路倾角可任意调整 ,管壁透明便于观察流动型态的特点 .利用该装置可获得多相流动状态、空隙率和压力梯度等的相关规律 ,能进行油、气、水混输管路的水力。

非牛顿流体流变特性的测量和回归分析

根据旋转粘度计设计原理导出幂律、宾汉、卡森等非牛顿流体流变性测试结果的修正系数。同时根据最小二乘法原理得出确定非牛顿流体流变参数的回归分析方法。应用回归分析法和二点法对大庆6种不同类型的钻井液流变参数分别进行计算。其结果表明回归分析法远好于二点法。

流动改进剂减少含水原油流动阻力实验

大庆油田采用低温集油输送时能耗大、成本高，为了减小含水原油在集输过程中的流动阻力，改善其流动性，降低含水原油的集输成本，在室内开展了向含水原油中加入DODE系列流动改进剂后的流动实验，探讨了DODE系列流动改进剂对沿程阻力的影响．实验结果表明：含水原油中添加DODE系列流动改进剂可使含水原油的转相点由原来的50％～70％提前到了30％～50％，降低了含水原油的表观黏度；管路压降明显减小；流动改进剂最佳添加量为200mg／L；同一剪切速率下对应的剪切应力减小，原油的表观黏度减小，且流动改进剂质量浓度越高效果越好，原油乳状液的流变性越接近牛顿流体．

圆管中气液两相流动空隙率数学模型

由于气液两相流动的复杂性 ,很难应用流体运动的基本方程确定空隙率的变化规律 .故采用实验研究途径 ,开发了美国NorthCarolina州大学研制的应用软件SAS ,并对多次气液两相流动实验的 6× 10 4 多组实验数据进行了多元非线性回归 ,建立了圆管中不同流动型态下气液两相流动空隙率数学模型 .在多相混输管路实际应用中表明 ,本方法适用于不同管径、不同倾角下的上升或下降管路中各种流动型态两相流动的水力计算 ,并具有计算简便。

垂直管中气液两相弹状流和段塞流的流动规律

本文是在垂直管中气液两相气泡流的流动规律基础上,对弹状流和段塞流的初步探讨,得出了弹状流和段塞流条件下的空隙率和压降的相关表达式。并进行了实验验证。

聚合物采出液中的阻力对抽油杆管偏磨的影响

针对聚合物采出液对抽油杆管偏磨严重,杆管断脱,检泵周期缩短问题,开展了摩擦阻力实验,测出了黏弹性流体对抽油杆柱沿程阻力、抽油杆接箍和扶正器的局部阻力以及抽油泵凡尔局部阻力,得出了阻力计算公式。实验结果表明:抽油杆柱对聚合物采出液的沿程阻力主要取决于聚合物采出液的黏性,弹性影响可忽略不计;抽油杆的接箍和扶正器的局部阻力主要与聚合物的流速有关,质量浓度影响可忽略不计;抽油泵各凡尔所受阻力与其流量符合指数关系;抽油泵凡尔总阻力中主要是下凡尔阻力引起的,水和聚合物采出液对凡尔的阻力影响相近,抽油杆管严重偏磨及检泵周期缩短的根本原因并不完全是聚合物驱后上顶力增加造成的。

分层注水井配水嘴嘴损曲线规律实验研究

分层注水是解决油田开发中的层间矛盾,实现有效注水,保持地层能量,维持油田长期稳产高产,提高水驱动用储量和采收率的重要手段。通过现场井底注水过程的模拟实验研究,得出了不同内径配水嘴压差和流量之间的关系曲线,并拟合出水嘴管径、压差和流量三个量的嘴损曲线关系方程。在油田分层注水开发中应用嘴损曲线法可以快捷、方便地进行水嘴调配。

不同倾斜角度下抽油泵泵效室内试验

通过对常规泵在不同倾斜角度下的工作特性及阀球运动规律的研究,设计出改进型斜井抽油泵;并将两种泵的工作特性曲线进行对比,得到了两种抽油泵泵效开始降低的临界倾角,同时分析了倾斜角度和冲次对泵效的影响以及改进型斜井抽油泵泵效高于常规泵的原因。研究结果表明改进型斜井泵的内部结构的改进和材质的优选是泵效提高的主要因素。研究成果为现场斜井泵优选和合理工作制度的制定提供依据。

基于PHOENICS与PIV的幂律流体环空流数值模拟

为应用PHOENICS数值模拟环空管道内其它流体情况提供借鉴,利用PHOENICS建立幂律流体环空流动的数值模型,将同心环空幂律流体轴向速度数值模拟结果与二维PIV实验结果对比.模拟结果表明:在同心环空管道中当内管静止时,紊流核心区即轴向速度最大值区域靠近内管壁;当内管旋转时,紊流核心区即轴向速度最大值区域靠近外管壁;靠近内管壁处的切向速度最大,且随着内管转速的增加切向速度增大.验证了应用PHOENICS及PIV技术研究非牛顿流体环空流的可行性,最大相对平均误差为5.925%,数值模拟与实验结果吻合良好.

垂直管中气液两相气泡流的流动规律

本文根据理论分析和气液两相流的室内实验,得出了气液两相气泡流的空隙率分布以及在层流条件下和紊流条件下的速度分布规律。由以上结果得出的压降计算方法能比较准确地确定气液两相气泡流的压力损失。

原油在纳米涂层管道中流动规律的实验研究

随着原油含水率的不断提高,各油田的开发成本也在增加。为了节能降耗,实验采用纳米涂层管道来输送原油。通过不同温度、不同含水率下的纳米涂层管道与普通管道的对比实验得知,纳米涂层管道内原油流动的沿程压力梯度更小,低限输油温度更低。另外这种管道具有防腐、防垢、防结蜡的三防特性,更适合在较恶劣的条件下使用。加上与热输管道相比初期投资较低的优势,使这种管道更有竞争力,因而有着良好的发展前景。

新型油水分离器提高含油污水处理效率的实验研究

针对大庆油田产油高含水背景,为了提高油水分离效率、减少污水沉降罐的数目,达到节能降耗的目的,在多杯等流型油水分离器的基础上,与粗粒化技术相结合进行了油水分离实验研究。与未连接粗粒化的油水分离器分离效果进行了对比。实验结果表明:新型油水分离器连接粗粒化装置后的最高油水分离效率可以达到92.12%,最大处理效率是现场大罐的246.5倍。未连接粗粒化的新型油水分离器的处理效率是现场用大罐的59.2倍。使用粗粒化后可达到节能降耗的目的。

多杯等流型气锚对井下油水分离的效果

针对油田生产井的高含水问题,为了评价多杯等流型气锚对井下油水混合物的分离效果,进行了室内井筒模拟实验,绘制了停留时间与含水率的关系曲线。实验表明多杯等流型气锚对井下油水分离的效果如下:含水率为90%的纯原油、水的混合物,含水率为90%的油井采出液以及气液比为40:1、含水率为90%的油井采出液经多杯等流型气锚分离后含水率均能达到98%,使用多杯等流型气锚可达到节能降耗的目的。

天然气压缩因子计算方法的评价

油气两相流动的计算和天然气储运、加工的工艺设计计算,都需要准确确定天然气的压缩因子。延用过去通过查司坦丁—凯茨关系图,确定天然气压缩因子的方法,已不能满足编制计算机程序的要求。通过5种常用的天然气压缩因子计算方法的计算结果与司坦丁—凯茨关系图对比,对这5种天然气压缩因子相关式进行了评价,认为:①Dranchuk-Purvis-Robinson方法和Hall-Yarborough方法的相关曲线与司坦丁—凯茨天然气压缩因子图十分吻合,在所有对比压力和对比温度下都具有较高的计算精度;②Brill-Beggs方法在T_r<2.6条件下与司坦丁—凯茨天然气压缩因子相关曲线图十分吻合,有较高的计算精度和较宽的适用范围;③在用手工计算时,推荐使用Gopal相关方法。

油井内多相流动压力分布的计算方法

通过理论分析和空气、水在三种不同管径圆管中的室内实验研定,得出了计算垂直圆管中两相流动压降的新方法。将该方法应用到油田自喷井内压力分布的计算,并与国内外其它方法进行了比较。结果表明,本方法均优于其它方法,误差为1.91％。

倾斜管内两相流流型的实验研究

为了进一步了解倾斜向上管倾角对管内空气和水二相流流型转变的影响。本实验在两相流实验室进行,记录和总结实验数据,进而获得流型图。分析了空气-水形成两相流通过管长8 m,有机玻璃直径20 mm,分别将管倾斜5°,15°和25°,所得的数据采集。通过在相同管径条件下的倾斜管在不同倾斜角下流型出现的区域对比,得到管的倾斜角度对流型变化的影响。

用PIV技术测量幂律流体同心环空螺旋流的流场

为研究幂律流体同心环空螺旋流的流动特性,建立了流体的同心环空螺旋流动实验模型。利用PIV(粒子图像测速仪)系统拍摄各种情况下环空螺旋流场中粒子的图像,对数据进行分析处理。结果表明:幂律流体在同心环空管道内做螺旋流动时,流量、流体黏滞性的增大或内管旋转角速度的减小都可以使压力梯度增大;其它条件相同时,压力梯度或流量的增大可以使轴向速度增大,促进紊流发生;压力梯度一定时,黏滞性的减小或内管旋转角速度的增大可以使轴向速度增大,促进紊流发生。将所有工况下实测速度与理论计算速度进行对比,最大相对误差为4.8%,理论与PIV测试实验结果吻合得较好。