薄板式静态混合器混合性能数值模拟

薄板式静态混合器内构件简单、通量高、压降低,可以有效降低稀释水掺混能耗。文中以不均匀系数ψ和管路压降Δp作为评价指标,利用CFD(计算流体动力学),对比分析单直管、单顺流羽状管、单逆流羽状管和双顺流羽状管等4种注水方式的混合效果和压降。研究发现,在注水管安装在L/D=5.3处,单管注入时,注水两侧形成的径向二次流强度Se变化缓慢,稳定的涡旋流在混合器内产生混合“死区”,降低了静态混合器的油水混合速度;当ψ降至0.05时,混合距离超过18D。此混合死区解释了单管注入时分散相注入点附近易出现局部高浓度区。双顺流羽状管注入时,对撞水相产生较高径向二次流强度Se,且迅速降低。快速变化的流场显著减少混合距离,与单管注入相比,ψ降至0.05时混合距离减少76.9%,Δp增加1.5%。

塔河油田井筒降粘技术分析与评价

针对塔河油田油层埋藏深、原油粘度及性质差异大的特点,分析了常用稠油降粘井筒举升工艺(包括电伴热井筒举升工艺和掺稀油降粘采油工艺)的适应性,并对现场应用效果进行了评价,结果表明,对于供液能力较足、自喷能力较强、原油含水较低、原油温度敏感性较好、原油粘度(50℃)小于20 000 mPa.s的稠油井,可采用电伴热井筒举升工艺;对于粘度20 000-100 000 mPa.s的稠油井,可采用掺稀降粘采油工艺。

稠油掺稀井下动态混合器数值模拟研究

掺稀降粘工艺已成为塔河油田稠油开采的主要方式,而混合器是掺稀降粘工艺中提高混合效果的主要工具,但原动态混合器混合效果不佳。为此,通过有限元仿真方法,对原动态混合器内部流场进行数值模拟分析,发现影响原动态混合器混合效果的因素是混合器叶轮依靠流体冲击旋转,而未对混合流体进行有效的旋转搅拌。基于分析结果,研究了一种新型动态混合器,并介绍了其结构及工作原理。对新型动态混合器内部流场进行数值模拟,并与原动态混合器模拟结果进行对比,对比结果表明,新型动态混合器比原动态混合器能更有效地增强稠油掺稀混合效果。

掺稀采油管内稠油流速径向分布特性研究

考虑稠油(幂律流体)与稀油(牛顿流体)层间扩散、相间作用力、掺混粘度等参数,建立了掺稀采油管内牛顿-幂律流体的流速计算模型对其编程求解;从掺稀前及掺稀后两种工况着手,对稠油掺稀采油管内流速的径向分布规律进行了详细分析。结果表明:流速在油管中的分布呈现轴对称性;随采油管外径增大、稠油稠度系数增大及采油管压力降的减小,采油管径向上稠油流速呈现减小趋势;稠油掺稀过程中,与层流的流动对比分析发现,稠油和稀油掺混时紊流流动过程中的过渡段出现增大趋势,此时的掺混速度以及均匀程度都有所提高。

热拌薄层罩面中SMA-5的配合比设计研究

对热拌薄层罩面中SMA-5级配的选择、最佳油石比的确定以及相关的验证试验进行了分析,通过试验讨论了热拌薄层罩面中SMA-5的配合比设计过程,得出最佳配合比设计的关键为孔隙率的控制。

底水凝析气藏薄油环开采数值模拟方法研究

分析了薄油环分布特征及现有油藏模拟网格技术特点,引入顺层网格和水平网格,论述了混合网格建模方法。利用顺层网格描述气藏分布,用水平网格描述油环分布,并将两种网格有效地耦合到一个网格系统中。混合网格模型中顺层网格在油气界面处为水平尖灭,与水平网格重合,实现在几何形状上的耦合。采用非相邻网格传导系数模型计算从水平网格向顺层网格间的流体流动传导系数,实现流体流动的耦合。混合网格建立方法可以有效地避免顺层网格呈锯齿状描述油环的分布特点,减少描述油环分布的网格数量,提高数值模拟计算效率;也可有效地模拟薄油环开采动态特征及底水锥进薄油环动态过程,模拟结果更加合理。

稠油掺稀井下静态混合器数值仿真研究

为了进一步了解静态混合器内部流场分布情况及混合器单元数量对混合降黏效果的影响,利用Realizable的k-ε模型结合Levich漩涡扩散模型,对SK型静态混合器中稠油-稀油两相流的三维流场进行模拟,分析混合器单元数量的敏感性。模拟结果显示,新的仿真模型加入混合器后使混合程度有所提高;湍动强度不会随着混合单元的数量增加而无限增加。建议将2个周期的混合单元作为1组,将3组混合单元一起使用。

大落差管道改性输送工艺研究

三塘湖原油因凝点升高、黏度增大且输送管道落差大及沿线地温低等特点,需采取改性输送以保障管道正常运行。通过添加降凝剂和掺混稀油的改性试验表明:三塘湖原油对降凝剂感受性不强;红台原油对三塘湖原油降密效果较好;塔里木原油对三塘湖原油降凝和降黏效果均较好;当输送(三塘湖∶红台=10∶1)∶塔里木=8∶2的混合原油时,管道最小输量可降至290 kt/a,安全停输时间可延长至43.7 h。

稠油掺稀生产井混合油黏度快速测定装置研制及应用

塔河油田稠油井掺稀测试初期液性变化大,为了防止稠油凝管,掺稀比均较高,造成一定稀油浪费。为有效降低掺稀初期稀油用量,借鉴泥浆漏斗原理对混合油黏度进行表征,结合大量的试验数据,对马氏漏斗进行改造得到了原油黏度简易测量装置—刘氏漏斗,并结合生产井掺稀数据拟合出刘氏漏斗掺稀对照图版,用于动态指导掺稀比的调整。通过对后期试油期间稳定、合理掺稀数据进行对比,结论具有一致性,进一步验证了刘氏漏斗掺稀图版的准确性,实现了科学、快速调整掺稀比,为掺稀比的调节提供了合理的依据。

冷拌超薄罩面沥青混合料级配设计及油石比确定

冷拌超薄罩面沥青混合料油石比及最佳级配的确定有利于指导路面养护施工。选用SMA-10、Novachip Type B与UTAC-10三种级配,应用标准马歇尔试验,能够测出三种级配的稳定度、饱和度和空隙率等指标,确定冷拌超薄罩面沥青混合料最佳级配;应用修正马歇尔方法,能够得到三种级配的沥青混合料最佳油石比。

泾河油田井筒降黏技术适应性分析与评价

针对泾河油田原油黏度大,胶质、沥青质含量高,容易发生抽油机不同步及软卡现象等特点,分析了井筒化学降黏技术、井筒掺稀降黏技术和双空心杆井筒降黏技术等3种常用的稠油井筒降黏工艺对本地区原油的适应性,并对现场试验效果进行了评价,结果表明,井筒化学降黏技术对泾河油田17井区稠油具有良好的降黏效果,同时能有效降低集输油井的井口回压,适用性较好;由于稀油资源缺乏,井筒掺稀降黏技术不适宜在本地区推广;对于地层供液能力充足,产量较高,含水较低,原油温度敏感性好及原油黏度小于100 000 m Pa·s(50℃)的稠油井,可采用双空心杆井筒降黏技术。

塔河油田稠油井掺稀油降粘工艺的应用分析

本文通过对塔河油田掺稀油降粘工艺进行分析研究,特别是泵上和泵下掺稀油降粘工艺,进一步完善和改进,以便更好地解决稠油进泵难的问题。

环空压力控制阀的研究与应用

塔河油田部分区块为特稠、超稠油藏,大多采用掺稀降黏生产方式,在完井作业时需要考虑掺稀通道的问题。对稠油井中带有封隔器的完井生产管柱,通常下入掺稀滑套;常规滑套需要对管柱进行正加压打开循环通道,滑套内部存在明显的缩径机构,对酸压施工的泵压和排量有一定的限制;影响了储层改造的效果。环空压力控制阀不需投球,只需对环空进行加压即可打开阀孔,不会对酸压和生产造成影响,能够更好地满足现场施工的要求。

陈家庄油区生产优化研究

针对油田当前生产形势,以优化生产运行为根本,达到节能、减排、降本、增效的目的。集输陈庄站结合生产实际提出停掺稀油方案,在保证生产正常运行的情况下停运了两台稀油流量计,一台稀油加热炉。停掺稀后,进站处理液量降低,每月进站液量减少2.3万m^3左右;管线干压降低,由0.42 MPa降至0.36 MPa;外输排量降低,外输耗电降低。年节约燃煤649.926吨,取得经济效益201.46万元。不但在节能降耗方面表现突出,还降低了职工的劳动强度,提高了生产效益。

风城超稠油外输管道掺稀输送工艺

参考国内外应用成熟的稠油降粘工艺,结合克拉玛依石化公司的加工技术,提出了风城稠油掺柴降粘外输方案。重点研究了风城稠油特性,掺柴后的混油特性,掺柴工艺流程,不同输量下管道运行的水力、热力条件,以及最小启输量、最大输量及安全停输时间等。结果表明:掺柴后的混油在一定温度下表现出牛顿流体特性;掺稀工艺满足事故工况和投产初期低输量运行要求,低黏度下满足设计输量的最小掺柴质量分数为20%,高黏度下满足设计输量的最小掺柴质量分数为25%,且低黏度和高黏度下管道外输量适应范围较大。风城超稠油外输管道的顺利投产,可为我国今后设计线路更长、输量更大的稠油外输管道提供参考。

稀释水掺混用薄板式静态混合器结构设计与优化

稀释水掺混是油田或炼油厂原油电脱盐系统的关键环节,直接影响电脱盐的效率和运行能耗。为进一步简化设备结构、助力系统降本增效,提出将薄板式静态混合器应用于稀释水掺混环节。在对薄板式静态混合器进行初步结构设计的基础上,对油水混合情况进行计算流体动力学(CFD)三维数值模拟,以离析强度的平方根(IOS^(0.5))、管路压降(Δp)等作为评价指标,考察了注水管长度、注水管-弯曲薄板间距、弯曲薄板导向位置、弯曲薄板厚度四个结构参数对油水两相混合程度及运行能耗的影响。以混合管路内径D为基准参照,借助响应曲面法(RSM)对关键结构参数进行优化,并对最优结构参数组合下的混合性能进行预测。优化所得最优结构参数组合为注水管长度为1/3D、注水管-弯曲薄板间距为4/25D、弯曲薄板导向位置为1/8π、弯曲薄板厚度为1/25D,结构优化后的IOS^(0.5)相比优化前降低了43.06%。定性分析薄板式混合器内的水相速度云图和流线图可知,当注水比为2%时,油水两相在注水管下游3D处即可达到均匀混合状态,可见薄板式静态混合器能够在小注水比下快速实现油水均匀混合。