Vortex模型对气道管理质控的提示作用

困难气道的处理是气道管理工作中的重要挑战之一,目前许多气道管理协会制定的困难气道管理指南在临床实践中的依从性和可操作性较差,原因包括指南内容复杂以及缺乏具体决策指导。为了提高指南的依从性和执行率,Vortex模型应运而生。Vortex模型由Nicholas Chrimes于2013年提出,是一种补充现有困难气道管理指南的认知辅助工具,目的在于提供一个简洁的管理思维模型,通过视觉化的漩涡结构帮助气道管理团队成员形成共同的情境认知,从而提高困难气道管理时的沟通和决策能力。本文旨在对Vortex模型的概念、特点及应用方法进行全面的综述,以期对目前临床上气道管理的质控工作提供可借鉴的经验。

基于法向等距法的刀具半径补偿算法及加工应用

刀具补偿技术是根据零件轮廓和预先设定的偏置参数获得铣削程序,在提高编程效率和机床制造精度的同时避免了过切现象。为解决SIEMENS系统在实际加工中采用展成法(X-C插补)加工涡旋盘时无法直接添加刀具半径补偿指令的问题,针对软件获取刀补点方法存在步距大、精度低、通用性差等缺点,提出一种基于法向等距法的刀具半径补偿算法。计算涡旋盘刀具补偿点位置坐标,并对涡旋盘外壁曲线刀补点坐标进行参数化编程。利用NX软件生成刀路轨迹,对整个涡旋型线进行程序仿真,轨迹一致且程序无误,最后在涡旋铣专机上进行了粗、精加工实际验证。结果显示,轨迹满足加工要求,表明本文提出的算法所计算的刀补点可以实现涡旋盘曲线加工,验证了算法的合理可行性,有效解决了生产实际难题,也为其他采用展成法无法直接增加刀补指令的参数化编程提供了有效的方案。

Power Drive VorteX钻具系统配套PDC钻头优化设计

Power Drive VorteX钻具系统是斯伦贝谢公司近年来开发的一款高效钻井工具。结合渤海某油田钻井作业难点、地层岩性特征以及已钻老井钻头性能评价情况,对Power Drive VorteX钻具系统配套PDC钻头进行了优化设计,包括PDC钻头初步选型,PDC钻头前期改进等。现场施工表明,使用该配套PDC钻头后能够大幅度提高机械钻速,作业周期大大缩短,取得了显著的经济效益。

天然气集输管道涡流工具工程应用研究

多起伏天然气集输管路低洼处形成的积液会带来回压升高、冻堵等问题,地面涡流工具产生的螺旋流可以有效地清理局部积液。利用CFD数值计算的方法对涡流工具产生的螺旋流进行研究,分析不同螺旋角、气液工况对螺旋流产生及衰减的影响。研究结果表明:涡流工具螺旋角为65°时携液效果较好;同时结合工程临界携液气速理论,得到涡流工具的安装条件:表观气速≥3 m/s,表观液速≤0.05 m/s且表观气速低于工程临界携液气速。在东胜气田集输管线安装涡流工具进行了工程验证,试验结果表明,涡流工具减阻率达到了13.89%,即当气液工况符合涡流工具安装条件时,涡流工具可以起到携液降阻的效果。

涡流排液采气的液滴动力学分析与螺旋角优化

井下涡流排液采气是一种新型排采技术,目前对于涡流排液采气井筒旋流场液相受力特性和运动规律的认识仍然不清楚。为此,根据两相流体动力学理论,对井筒旋流场中液滴的受力特性进行分析,得到了液滴沿轴向和径向的运动方程,并对Basset力、虚拟质量力、Magnus力、Saffman力和Stokes力等典型作用力进行了量级比较。同时,以液滴所受垂直向上合力最大为原则,推导了涡流工具最优螺旋角公式;在所建立的液滴受力模型基础上,全面分析了各项作用力的成因、特点和方向。结果表明:1经过量级比较,可以忽略影响较小的视质量力、Basset力和对流体积力;2与常规井筒流场相比,旋流场中液滴在垂向增加了向上的离心力分量,有利于液滴向上运移。进而采用实例分析验证了最优螺旋角公式的可靠性,并且发现:随着井深减小,气体携液能力增强、最优螺旋角增大。该研究成果对于现场井下涡流工具优化设计和涡流排液采气作业具有指导意义。

气井涡流排液采气工具有效作用长度

针对目前对涡流工具适用条件和工具有效作用长度认识不清，现场应用与分析主要依据经验．进而影响使用效果等问题。运用AutoCAD和Fluent流体模拟软件，建立涡流工具气液两相流场模型，研究流体旋转强度的衰减规律，预测涡流工具有效作用长度。并分析井筒气液状况和工具结构参数对有效作用长度的影响。研究结果表明：流体旋转强度的衰减规律符合对数递减。以对数递减公式预测的涡流工具有效作用长度介于10～100m；流体入口速度和井筒气液比是影响工具有效作用长度的主要因素，入口速度和气液比增大，有效作用长度增大；槽宽为60mm时，工具有效作用长度较大，排液效果较好；减小槽深和工具与油管之闯的间隙，流体速度增大，有效作用长度增大。研究结果可为现场涡流工具结构参数优选和排液效果的提高提供理论依据。

天然气井下涡流工具排液效果影响因素分析

大庆天然气田目前采用涡流工具进行气井排液,但在部分井中排液效果不明显。根据气液2相流理论,应用SolidWorks软件建立涡流工具模型,应用Fluent软件进行仿真计算,分析天然气流速、井底含水率和涡流工具结构对其排液效果的影响。分析结果表明,天然气流速、含水体积分数和涡流工具螺旋片的正截面形状是影响涡流工具排液效果的主要因素。具体表现为:天然气流速越大,工具排液效果越好;井底含水体积分数小于10%时,排液效果不明显;井底含水体积分数大于10%时,含水体积分数越高,排液效果越明显;螺旋片正截面为矩形比为梯形时的排液效果更理想;螺旋片的旋转方向(左旋和右旋)对工具的排液效果影响不大。

气井涡流排液采气工具参数仿真及结构优化

为了研究不同结构参数对气井排液效果的影响,采用Fluent流体仿真软件对涡流排液采气工具进行了流场模拟。建模时采用雷诺平均假设下的N-S方程作为计算的基本方程,并采用RSM模型对N-S方程进行封闭,同时采用壁面函数处理壁面边界层的流场。分析结果表明,涡流工具的顶角对整体流场影响较小,使用时仅需满足打捞头相关尺寸即可;减小螺旋角对分离效果影响不大,同时减小螺旋角会大幅增加压力损失,因此选取螺旋角为70°;内柱直径为45 mm时有利于气、液两相的分离;最好选用1.50倍导程,倍数过大时会增加能耗。

导流叶片数量及排布方式对涡流工具性能的影响

为了从导流叶片数量及排布方式两方面对涡流工具结构进行改进,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了不同导叶数量及排布方式下涡流工具下游流场速度分布、压降动态和旋流强度衰减特性。结果表明:环形排列方式下,涡流工具下游流体平均切向速度随导流叶片数量的增加而增大,流体压力梯度和旋流强度衰减速率随导叶数的增加而减小,连续排列方式则正好相反。12叶片环形排列式涡流工具下游流场压力梯度和旋流强度衰减速率均小于单叶片涡流工具,可尝试将目前常用的涡流工具改进为12叶片环形排列式涡流工具。

气井中涡流工具携液携砂效果模拟

为了解涡流工具同时携液携砂时流体的流动规律、压力分布、携液携砂效率、影响因素以及工作特性,对流体在涡流工具中的流动进行仿真模拟。对不同结构参数螺旋叶片的槽宽和槽深进行了组合,并对其作用效果进行仿真模拟,得到了涡流工具同时携液携砂的优化结构模型。分析了不同入口速度、气液比、砂粒直径下涡流工具对固相和液相的携带作用。结果表明:气井出水有利于气井携砂,气井含砂会影响涡流工具对液体的离心作用,但对气井的携液能力影响不大;相同工况下,液体更容易被携带流出;入口速度越大气井携液效果越好,入口速度变化对气井携砂的作用呈不规律变化;涡流工具可以降低气井携带固液两相的临界流速;砂粒直径越大涡流工具对固体和液体的携带作用均越小。

井下涡流排水采气工具参数正交实验设计

涡流工具的携液举升能力与其工具参数密切相关。以户部寨气田X积液井为例,在确定工具性能关键影响因素的基础上,利用L9(34)正交表设计了涡流工具参数优选方案,通过对实验结果进行极差分析后得到最佳工具参数组合为:螺旋角50°、1倍导程、10 mm螺旋翼高。该研究成果可为下步X井开展涡流排水采气先导试验提供必要的数据参考。

基于正交试验的涡流排水采气影响因素分析

涡流工具排水采气是一项新型的排水采气工艺,研究不同的工况及工具参数对涡流工具工作性能的影响在气井的实际应用中具有重要的意义。根据实际应用效果,研究了气流速度、含水率、螺旋角、翼高、直径5个因素,每个因素取5个水平,分析对排液效果的影响。选用标准的六因素、五因子的正交试验表L25(56)制定了25组试验,分析了每个因素及其各个水平之间的差异对试验指标的影响。根据正交试验的结果,得到了各因素之间的最佳组合,对涡流工具的优化设计具有指导意义。

井下涡流工具排水采气机理研究

涡流工具排液是一种新型气井排水采气工艺。目前国内外针对井下涡流工具的室内及现场试验,仅获得部分宏观工作特性,缺乏深入的理论研究,具体排液机理不够清晰,限制了该工艺的推广应用。鉴于此,采用有限元分析方法建立涡流工具气液两相螺旋流动的数值模型,并借助CFD软件对其流动过程进行仿真。通过流动规律的预测及分析,确定出井下涡流工具排水采气机理。研究结果表明,涡流工具可形成螺旋上升的管壁液膜流和快速上升的中心气核流动;引发的高速螺旋涡流,有效降低了气液流动阻力,提升了采气速度,同时增强了气流的携液能力,收到排水采气效果。研究结果可为工具的现场应用及改进提供指导。

气井涡流工具排液效果及结构参数优化实验

针对目前涡流工具排水采气工艺设计理论缺乏,现场应用与分析主要依据经验而影响应用效果等问题,基于相似理论建立了气井生产模拟实验装置,实验研究了涡流工具的排液效果,分析了不同结构参数对排液效果的影响。结果表明,气井井筒加装涡流工具后能够有效提高气井的排液能力,相同气量下平均提高携液量26.7%,降低临界携液流速19.8%;槽深越小,排液效果越好;减小螺旋角会减弱排液效果,最好选取60°螺旋角;槽宽为48 mm时,携液量较高,临界携液流速较低,排液效果较好。

数模与物模相结合研究涡流工具携液机理

涡携液机理、影响因素以及适用界限认识不清等问题,制约了涡流排水采气工艺大规模推广应用。为解决这一问题,首先对涡流场受力情况进行分析:在涡流场中,小液滴在垂直方向上额外受到了马格纳斯力和滑移-剪切升力的作用,这两个力的共同作用使得液体随着管壁螺旋向上运动,从而提高了气井携液能力。然后,自行设计制造了实验装置,进行了涡流气-液两相流物理实验和数值模拟分析。物理实验结果表明:涡流工具能够将压力能转换为动能,在高流速下涡流工具可将段塞分层流转变为螺旋流,提高了气体持液率;在低流速下,涡流工具起到挡板作用,阻止液体滑脱;产气量、产水量、井斜角和工具叶轮高度是影响涡旋效果的主要因素。数值模拟分析表明:管壁形成了一层高速螺旋液膜,管道中部为气体,随着管壁和轴线流速逐渐平衡,螺旋流也随之减弱。

旋流排水采气技术研究

随着大港油田气藏不断开发,含水逐渐增高,产水量多,易出现井底积水,为提高气井排水采气效果,最大限度提高气层采收率,研制了旋流排水采气技术。且利用钢丝下入一支或多支无运动件的井下旋流工具,通过井下旋流工具改变流体介质流动的运动方式,增加气体携水量。该技术具有一次投入费用低,无需日常管理和后期再投入,耐磨性好,使用周期长,有效延长采气周期以及操作简便的特点。

天然气井应用涡流工具排水采气的流场分析

涡流排水采气技术施工方便、环保高效,在解决气井积液问题方面前景广阔。为进一步了解井下流场情况、分析气井生产参数对气井排液效果的影响,基于计算流体动力学方法,通过Fluent多相流模型对气井内流动进行仿真模拟计算。通过观察气液流动状态及速度矢量的变化以及监测井口气相含量及其径向分布,研究分析了涡流工具对气井流场的影响规律,为生产工况的优选及涡流工具结构的优化提供依据。

涡流工具排水采气技术研究

涡流排水采气技术可明显降低临界产量,增加产水和产气量,进而延长气井寿命,然涡流工具几何参数较多,对工况变化敏感,各参数间的相互影响关系不清。为此,采用数值模拟、地面试验和井下试验相结合的手段,研究了涡流工具各几何参数对不同工况的适应规律。分析结果表明:各工况下涡流工具螺旋角50°和55°均具有较好的旋流特性和损失特性,为首选螺旋角;涡流工具中心体直径与所适应产气量有直接相关性,中心体直径每增加1 mm可使最低产气量降低15%~20%;螺旋线宽度不会影响涡流工具对产气量的适应范围,但会影响工具的作用距离。所得结论可为涡流工具的设计和现场应用提供参考依据。

密封式防积液短节设计及其携液效果分析

涡流工具在输气管线中因端面流体碰撞和间隙流失会引起螺旋流强度不够,进而导致在起伏段携液效果不佳。针对该现象,设计了一种带有导流锥的密封式防积液短节。分别建立了光滑管线、有涡流工具管线和有密封式防积液短节管线的有限元模型,使用计算流体力学的方法对3种模型的流场速度、静压和含液体积分数及其各自的变化规律进行了分析和对比。研究结果表明:防积液短节的导流锥和密封式螺旋流道可有效减少流体碰撞和间隙流失,其引发的螺旋流强度比涡流工具更高,所在管线的流体轴向速度和切向速度得到了提升;管线的静压分布和上倾段液相回流现象得到了改善,气液分界面更加明显,携液距离增加,流型转变更彻底,证明密封式防积液短节比涡流工具具备更佳的携液效果。研究结果可为密封式防积液短节的开发及应用提供一定的理论依据。

射流涡流排水采气模拟实验台研制与应用

研制了新的排水采气模拟高压实验台,适用于研究低压低产气井的射流涡流排水采气工艺和观测井下油管、井底多相流体流动状态。分析了研究射流涡流排水采气工艺的重要性,介绍了该实验台的基本组成。为优化排水采气工具,设计开发了一系列射流涡流及组合工具的实验项目,举例说明其可行性,使实验装置提升为多功能、综合性的教学、科研平台。