水平井涡轮振荡冲砂工具设计与仿真

目前水平井常用于高渗透疏松砂岩油气藏的开发,在开发过程中经常面临出砂问题,即当油层出砂之后,砂粒会紧跟原油流进井筒中,随后逐渐沉积在水平段的较低位置处而产生砂床。砂床的存在会影响石油的开采,堵塞出油通道,增加流动阻力,甚至会损坏井下设备,造成井下砂卡事故。针对我国目前常规水平井冲砂效率低、效果差且易发生堵塞等问题,文中设计了一种水平井涡轮振荡冲砂工具,确定了冲砂工具的总体方案,对振荡与冲砂参数进行了计算,并对冲洗头进行了冲砂效果仿真。研究表明,该工具通过振荡、旋转方式破砂,使得砂粒不易在井筒沉积形成砂床,在不影响冲砂效率的前提下冲砂工具不易卡涩,且该冲洗头喷嘴的布置方式可使冲洗效果更为显著。

应对供水突发公共事件的炭砂滤池应急改造技术研究

依托武汉某水厂开展中试考察不同炭砂配比对水中污染物的去除效果,探究不同冲洗参数对冲洗效果的影响。结果表明,最佳炭层和砂层厚度为800 mm和500 mm,最佳冲洗方式为16 L/(m^(2)·s)气冲3 min、间隔2 min、13 L/(m^(2)·s)水冲9 min。1#炭砂滤柱对氨和高锰酸盐指数的平均去除率分别为46.99%和54.81%,其对有机物的去除效果明显优于砂滤柱,当进水浊度低于2 NTU时,1#炭砂滤柱浊度平均去除率可达85.67%,出水满足厂区滤后水浊度指标的要求。采用最佳炭砂配比和冲洗方式,1#炭砂滤柱滤后水浊度和高锰酸盐指数去除率可达89.56%和66.27%。结合上述中试结果,并通过对实际工程中砂滤池及炭砂滤池进行调研,形成一套完整的炭砂滤池工程改造方案,为应对供水突发事件时砂滤池改造为炭砂滤池提供一定的理论指导。

斜井段冲砂砂粒沉降规律及影响因素仿真分析

针对斜井段砂粒沉降的问题,建立了砂粒两相流动数值模型,并结合现场井眼参数,将模型简化,建立了冲砂管柱与井筒在斜井段的环空流体仿真模型;研究了斜井段砂粒沉降的规律,分析了排量、冲砂液黏度、砂粒大小、冲砂液密度、井斜角等因素对砂粒沉降的影响,并结合多个影响因素进行正交试验。研究结果表明:在斜井段冲砂过程中环空宽间隙处砂粒平稳运移,主要以层流方式上返运动;环空窄间隙处砂粒主要以翻滚、迂回、跃移的形式进行运动,砂粒运移速度明显滞后于环空宽间隙处,且部分砂粒会聚集、回旋并沉积,主要沉积在斜井段末尾接近水平段处;各影响因素中,砂粒粒径及冲砂液黏度对携砂效果影响最大,冲砂液排量影响次之,冲砂液密度对携砂效果的影响较小。综合试验结果,建议现场作业冲砂液排量选取为800 L/min左右,所使用的冲砂液黏度为35~45 mPa·s,推荐胍胶液质量分数为0.1%~0.3%。研究结果可为水平井安全高效作业提供一定的指导。

井下双向清洗工具设计与试验研究

针对油气井作业过程中洗井作业存在的返砂困难、冲洗效率低等问题,设计了一种井下双向清洗工具,可以通过正、反循环通道的切换来实现双向循环洗井。正循环洗井过程中,工具底部产生旋转水射流,可对管内、管壁进行冲洗解堵作业,疏通近井地带;反循环洗井过程中,工具侧壁循环孔打开,中心管返出,携砂能力较强。两种循环方式可反复交互进行,提高了冲砂效率,降低了砂卡的风险。通过数值模拟分析,并结合地面测试,验证了工具的可靠性及冲砂效果。研究成果具有一定的现场推广应用前景和价值。

基于田口法与CFD的新型除砂装置中冲砂喷嘴性能优化

由于吐哈油田的许多油气井相继进入到成产后期,因此井内出砂已逐渐成为影响产量的主控因素之一。为了提高中后期井的生产效率,减少砂埋产层风险以及实现降本增效,提出一种新型除砂装置。通过充分分析装置的工作原理后,发现此装置可同时实现对井底砂粒或砂层的冲击与携带。由于冲砂喷嘴的结构与具体尺寸对装置整体性能(冲砂深度)影响较大,因此对冲砂喷嘴的结构进行优选。利用田口方法与CFD(数值模拟)共同对冲砂喷嘴的结构尺寸进行优化。定义冲砂深度为试验指标,出口直径、出口圆柱段长径比以及喷嘴收缩角等为控制因子,分别进行分组试验,并利用信噪比与方差分析方法对试验结果进行研究。结果表明:当冲砂喷嘴的出口直径为8 mm、入口直径为16 mm、收缩角为15°、出口圆柱段长度为20 mm、入口圆柱段长度为32 mm时,冲砂喷嘴的性能最好,并且其最远冲砂深度可以达到0.594 m。与优化前的喷嘴对比,优化后的喷嘴冲砂能力提高了31.3%。

G100天丝梭织面料的染整工艺

兰精天丝TM品牌中的G100为非交联型普通天丝,具有独特的原纤化特性。通过冷堆、平幅精练、烘筒烘干、前处理、抛光染色、烘干、砂洗、空拍和拉幅整理等工艺处理,可获得光泽柔和、手感软糯、悬垂活络、亲肤仿旧风格的天丝面料。

密闭容器内旋流喷头除砂过程数值分析

为探究旋流喷头除砂过程容器内流场分布特性及流场对除砂能力的影响规律,采用RSM和DPM模型对密闭容器内部流场和颗粒运动轨迹进行了数值模拟。研究结果表明,压降从20 kPa增大到45 kPa时,容器内部旋流稳定性逐渐增强,容器中心颗粒质量分数不断增大,逃逸颗粒中大颗粒质量分数逐步增大;压降从45 kPa增大到100 kPa时,旋流稳定性减弱,逃逸颗粒中大颗粒质量分数小幅度下降,压降为45 kPa时旋流喷头能够以较低的能耗实现最佳的除砂效果。在旋流喷头中心管下端添加挡板可以有效减弱下游旋流切向速度,对旋流稳定性和轴向速度影响较小,有效提高了喷头对大颗粒的清除效率;挡板间隙h=15 mm时相比h=5 mm时整体旋流切向速度更小,对大颗粒的清除效果更高。喷头安装高度从100 mm下降到50 mm的过程中,喷头下方切向速度增大,喷头对大颗粒的清除能力减弱;安装高度为25 mm时喷头足够接近容器底部,中心轴向速度增大,喷头对大颗粒的清除能力激增。所得结论可为旋流喷头的操作参数、结构优化及安装位置确定提供数据参考。

高流态疏水型洗砂泥固化剂研究

针对洗砂泥固化过程中存在的固化土流动性差、渗透性强、强度低等问题,开发了一种高流态疏水型洗砂泥固化剂。研究设计了7种不同配比的固化剂,通过测试固化土的流动度、吸水率、抗压强度、水稳定性等指标,评价了不同配比对固化土性能的影响。研究结果表明,组合2(42.5水泥30%+粉煽灰16%+矿渣24%+氧化镁10%+聚羧酸3.5%+硬脂酸钙4.5%+硅酸钠12%)综合表现最佳,具有良好的流动性、强度、抗渗性和水稳定性。合理选择减水剂、憎水剂种类和用量,并适量掺入矿物掺合料是提升固化土综合性能的关键。相比传统普通水泥基和掺合料型固化剂配比,本研究提出的高流态疏水型固化剂配方性能更佳,具有一定的创新性和实用价值,可有效解决洗砂泥固化过程存在的问题,促进该领域技术的发展。

基于射流式采砂船的海砂开采施工工艺

随着内陆河砂资源的逐渐枯竭和限采,供砂远不能满足市场建筑用砂的需求,供需矛盾越来越严重,海砂资源作为河砂的替代品逐渐成为趋势。海砂开采施工是海砂资源开发利用的重要阶段和步骤,射流式采砂运用真空吸送技术,将海砂开采、输送至采砂船洗砂后再转运至卸砂区,具有水下开挖深度大、产量高的特点。文章基于射流式采砂船的施工工艺流程,对射流泵吸砂工作的水力学原理、洗砂分选、溢流管尾矿排放工艺等全过程进行了详细分析。研究成果为我国海砂资源开发利用提供了实际工程经验,也可为后续射流式采砂施工工艺形成相关规范提供借鉴。

花岗岩质洗砂尾泥的资源化利用试验研究

洗砂尾泥是砂石生产企业在湿法制砂的过程中产生的废弃物,伴生的尾泥处理是砂石企业亟待解决的难题,也是资源高效利用的关键。石灰石质洗砂尾泥一般可直接用于水泥厂生料配料,花岗岩质洗砂尾泥因其钾、钠等元素含量较高,处置相对困难,主要处理方式为露天堆放、制作微晶玻璃、发泡陶瓷、免烧砖、加气板材等,相对石灰石质尾泥而言需要较高的处置成本。根据洗砂尾泥的物化特性,通过用于水泥生料配料以及替代混凝土中粉煤灰的方式处置洗砂尾泥,产品质量未见下降,生产成本有明显降低,有效地利用了花岗岩质洗砂尾泥资源,取得了一定的社会经济效益,对于花岗岩质洗砂尾泥无害化、资源化处置的进一步推广利用具有参考意义。

焙砂超浸强化硫脲浸金研究

以焙砂为原料,首先经过酸洗预处理去除砷等有害元素,并减少杂质含量,降低硫脲消耗,考察硫酸质量浓度对砷、铁、铜、锌浸出率的影响,并对酸洗后的矿相转化行为进行了分析;同时,开展超浸与常规酸性硫脲体系浸金效果的对比研究。结果表明:酸洗预处理可有效脱除有害元素砷,最优条件下,砷、铁、铜、锌浸出率分别为96.3%、0.5%、22.7%、7.6%;超浸可降低颗粒粒径,强化反应动力,实现包裹金的深度解离,有效提高金浸出率。常规酸性硫脲体系金浸出率仅为54.6%,采用超浸工艺反应10 min,金浸出率达到84.6%,可实现金的高效浸出。

石英砂矿地质特征及提纯工艺试验研究

选取赫章县某地的石英砂作为试验原料,开展石英砂矿地质特征及提纯工艺试验研究。试验结果表明,Fe_(2)O_(3)含量可降低至0.01%,Al_(2)O_(3)含量可降低至0.061%,CaO含量可降低至0.012%,TiO_(2)含量可降低至0.022%,K_(2)O含量可降低至0.019%,MgO可降低至0.004%,Na_(2)O可降低至0.003%,ZrO可降低至0.003%,提纯效果明显,能达到优等品玻璃用砂质量要求。

连续管氮气泡沫冲砂技术在新疆油田的应用

新疆油田部分区块的地层压力系数普遍较低,连续管在水平井水力冲砂作业过程中经常面临漏失、井口失返等复杂情况。针对这一问题,采用低密度氮气泡沫液进行连续管冲砂作业,并设计了泡沫冲砂工艺、检测了低密度泡沫液性能。现场应用结果表明,与常规冲砂液相比,泡沫具有低密度,可实现低压或负压循环,减少漏失;氮气泡沫冲砂技术可以满足连续管冲砂的施工以及有效的井筒疏通,保障了连续管冲砂作业的安全高效运行,符合现场施工要求。

水洗砂中絮凝剂残留量的检测方法研究

絮凝剂被广泛应用于水洗砂的生产过程中,其残留于机制砂中对混凝土的各项性能均造成不良影响。但迄今为止还没有有效的检测方法对水洗砂中的絮凝剂残留进行检测。这对机制砂与混凝土的质量控制具有重要意义。因此研究通过向砂中外掺不同掺量的聚丙烯酰胺模拟不同絮凝剂残留量制得水洗砂悬浊液。结果显示采用《混凝土用水标准:JGJ 63—2006》中可溶物方法进行检测,参照《建设用砂:GB/T 14684—2022》通过颜色比对的方式均缺乏准确性,且敏感度不足。而参照《水下不分散混凝土絮凝剂技术要求:GB/T 37990—2019》和《水质浊度的测定浊度计法:HJ 1075—2019》,对不同悬浊液浊度的絮凝剂残留、不同沉淀时间进行研究,得到该方法所需的沉淀时间较长,在残留低、沉淀时间短的情况下用浊度计还无法测得悬浊液的浊度。通过对浊度计方法进行改进,在符合实际中絮凝剂残留≤10 mg/L条件下,测定静置沉淀所需时间,能够较好地反映出絮凝剂残留量。并且方法简单可靠。

地浸采铀矿山洗井废水除砂装置的研制与应用

地浸采铀矿山洗井工艺是提高钻孔水量的重要手段,但洗井废水中的大量泥砂等杂质导致袋式过滤器及吸附塔塔压升高,间接影响了生产进度。运用离心力作用原理,研制了一种地浸采铀矿山洗井废水除砂装置,并在某地浸采铀矿山进行了应用研究。结果表明,其可降低袋式过滤器压力及吸附塔塔压,减少过滤袋更换频次,提升吸附水量,增加产能。该洗井废水除砂装置在地浸采铀矿山钻孔洗井工艺中有一定的推广价值。

冲砂洗井技术研究现状及发展趋势

冲砂洗井过程中,冲砂液携带地层砂上返时,受重力影响容易二次沉积,造成砂卡、砂堵。特别是深井、超深井冲砂洗井,由于井眼轨迹复杂,携砂液摩阻增大,导致施工压力升高甚至超出冲砂洗井设备的承载能力。上述情况下,常规冲砂洗井技术难以顺利实施,作业风险高,而低压漏失井由于地层压力低、易漏失,冲砂洗井作业时冲砂液漏失严重,携砂能力下降,冲砂洗井效率降低,甚至无法将砂冲出。但随着国内外冲砂洗井技术不断进步和发展,上述冲砂洗井作业难题逐步得到解决。为推动我国冲砂洗井技术的进步,从冲砂洗井工具的结构、工作原理、技术特点以及发展趋势等方面对国内外冲砂洗井技术的研究现状进行了综述,并结合我国冲砂洗井的特点,指出了国内冲砂洗井技术的发展趋势,以期促进我国冲砂洗井技术的发展。

氮气泡沫冲砂工艺优化研究与应用

柴达木盆地涩北气田为典型的多层疏松砂岩气田,气田具有埋深浅、成岩作用弱、储层敏感性强、易出砂等特点。随着涩北气田开发深入,气田普遍存在着出砂、出水加剧和地层压力下降明显等问题。常规冲砂存在冲砂效率低、遇阻频繁、冲砂液漏失、易产生储层污染等问题。通过冲砂液配方优化、地面泡沫发生筒和冲砂工艺方案的优化等措施,提升连续油管氮气泡沫冲砂工艺在涩北气田的适应性。现场应用表明:该工艺优化后提高了冲砂效率,成功解决了冲砂时易井漏、冲砂遇阻、储层污染的技术难题,平均每口井缩短工期84 h,节约50%的作业费用。该工艺对涩北气田稳产具有积极作用,同时也为疏松砂岩气田的开采提供了技术借鉴。

阶梯缓流式浇注系统在差速器壳体的应用研究

1017型差速器壳体具有壁厚分布不均匀、热节多且孤立的结构特点,在铸造过程中极易产生缩孔和冲砂缺陷,通过设计带顶冒口的阶梯缓流式浇注系统和整体式砂芯,结合数值模拟优化,降低了内浇道流速,改善了法兰根部补缩效果,获得了内部组织致密、表面平整光洁的差速器壳体铸件,满足规模化生产需求。

莫莫克水库敞泄冲沙泥沙模型试验分析

采用泥沙模型试验的方法在莫莫克水库运行30 a后对其开展敞泄冲沙试验研究。试验结果表明:水库运行30 a后死水位和正常蓄水位之下的库容均大幅减小,敞泄冲沙试验后水库恢复了约1536.81万m^(3)库容,水库冲刷量约1521.60万t,排沙比达到579%,出库沙量呈现出由大到小的趋势,取得了较好的冲刷效果。建议在在水库基本进入冲淤平衡阶段,择机开展敞泄冲刷水库调度方式增大水库排沙比,提高水库综合效益。

涤纶/雅赛尔纤维交织面料的仿天丝染整工艺

新型仿天丝面料采用经向2.22 tex(20 D)涤纶单孔丝与纬向58.31 tex紧密赛络纺雅赛尔纤维进行交织,赋予织物绒感、灰霜仿旧和柔顺细腻的特征。根据面料特点和风格要求,采用冷堆、平幅水洗、预定形、开纤、染色、定形、砂洗、空气拍打和拉幅定形工艺,重点讨论了开纤和砂洗工艺参数对面料品质的影响。在溢流缸中进行开纤,开纤剂QX质量浓度为4 g/L,110℃保温80 min;砂洗采用2 g/L纯碱进行膨化处理,上柔环节采用3 g/L柔软剂TX和0.5 g/L滑爽织物整理剂HC-740。处理后的织物具有天丝面料的砂洗风格,同时满足纬纱接缝滑移在6 mm以内,经向撕破强力在12 N以上的指标要求。