射流增压技术在海上平台低压气回收中的应用研究

为提高海上平台低压气回收效率,最大限度降低低压气处理能耗和天然气放空,综合考虑投资、体积、工作量等因素,制定相应回收方案。在调研国内低压气处理的基础上,结合海上平台低压气、高压气实际运行参数,采用射流增压技术,建立一级射流增压、二级射流增压回收方案,得到低压气回收量与高压气消耗量的关系。通过对比低压气回收量与高压气消耗量,确定选择二级射流增压回收低压气方案,利于实现低压气的高效回收。

水力喷射孔内射流增压规律试验研究

水力喷射压裂是集射孔、压裂、水力封隔一体化的新型增产改造技术。本文在室内模拟试验的基础上,对影响水力喷射孔内压力分布和射流增压效果的5个参数(围压、喷嘴压降、喷距、入口比率、射孔孔眼深度)进行了系统研究,初步得到了各参数对孔内压力和射流增压的影响规律。试验结果表明,喷嘴压降和入口比率对孔内压力和射流增压影响较大,其中喷嘴压降与射流增压成线性关系,通过线性回归得到试验中6种不同直径喷嘴射流增压公式。

射流增压通风系统流场特性分析

根据实验数据,绘制射流增压通风系统的流场分布图,并分析速度分布和压力分布特性,从而全面了解射流发展的整个过程,有利于调控隧道气流的流动和控制隧道防灾。射流增压通风系统射流风机的纵向布置间距相应地增加,以上分析结果可供同行参考。

水射流增压器往复密封件疲劳寿命分析

水射流增压器内超高压往复密封件易发生疲劳断裂,迫使水射流系统停机维护,造成一定经济损失。应用ABAQUS和FE-SAFE对密封件建立有限元模型并进行联合仿真,找到密封件最易产生疲劳裂纹的危险点。对比UHMWPE与PA6两种不同材料的密封件在不同压力下的疲劳寿命,为密封件结构设计和材料选择提供一定的参考。

水力喷射孔内射流增压规律数值模拟研究

水力喷射压裂过程中,高压射流会使水力射孔孔道内压力高于环空压力,形成孔内射流增压。孔内射流增压值是进行地面泵压预测和套管压力控制的基础。由于受到实验条件的限制,地面很难获得实际工况下的孔内射流增压值,因此,文章采用计算流体力学(CFD)方法,建立了二维水力喷射流场物理模型,模拟得到了实际工况下水力喷射孔内射流增压值以及喷嘴压降、环空围压和入口面积比对孔内射流增压的影响规律。结果表明,在实际施工参数条件下,孔内射流增压值可达10.7～12.5 MPa;喷嘴压降和入口面积比是影响孔内射流增压的两个主要因素,而环空围压对孔内射流增压没有影响。

有杆射流增压泵主要几何尺寸和工作参数的选择方法

通过大量的实验室试验，确定了射流增压装置的主要几何尺寸和工作参数的选择方法，提高了工作效率，为优化生产设计、合理确定工作参数提供了依据。

增压式脉冲水射流瞬时压力特性试验研究

射流压力特性决定其冲击能力,针对增压式脉冲水射流瞬时压力特性尚不明确这一问题,利用自行研制的增压式脉冲水射流压力采集系统开展试验,探究进水压力、进油压力及喷嘴直径等参数对增压腔压力特性的影响规律。试验结果表明:随着进水压力的提升,峰值压力不变,谷值压力同步提升,频率增大,增压比不变;随着进油压力的提升,峰值压力逐步增大,谷值压力不变,频率增大,增压比不变;随着喷嘴直径的增大,峰值压力逐步降低,谷值压力不变,频率增大,增压比逐步降低。同时,单周期瞬时压力中包含有两次主级脉动与一段次级脉动,通过调制进水压力可获取具有间断性与连续性的脉动压力特征。

增压式脉冲水射流破碎硬岩性能研究

为进一步提高脉冲水射流破岩能力,提出了一种增压式脉冲水射流发生方法,以低输入压力获取高脉动压力。为检验增压式脉冲水射流的破碎硬岩性能,搭建了增压式脉冲水射流破碎硬岩试验系统,开展破岩试验,并结合数值模拟获取的流场细节信息,分析了不同喷嘴直径、射流压力、靶距对增压式脉冲水射流破碎硬岩性能的影响规律。结果表明:增压式脉冲水射流的破碎硬岩性能随喷嘴直径增加先增大后减弱;随射流压力升高,射流轴心速度增大,但因气、液能量交换加剧导致的能量损耗增加,当前试验条件下射流压力为60 MPa时破岩效果最好;破碎体积在100 mm靶距达到峰值,而最大破碎深度对应的最优靶距为25 mm和75 mm,逐渐向喷嘴回移。研究结果对推动增压式脉冲水射流工程应用具有重要指导意义。

射流式井底增压器水力参数理论模型研究

基于射流式井底增压器第一代样机结构和工作原理,运用流体力学网络分析方法,建立了射流式井底增压器的水力参数理论模型。利用该模型对第一代样机各部件流量和压力等流动参数进行了计算和分析。针对第一代样机存在的问题,提出了改进措施:①增加射流元件喷嘴过流面积来降低压耗和冲蚀破坏;②在射流元件输出道与二级活塞缸之间增加新流道,提高二级活塞缸增压效果;③在节流阀位置并联旁通阀进行分流稳压。这些改进措施为射流式井底增压器第二代样机的设计定型提供了理论支持,减少了射流式井底增压器压降,改善了射流式井底增压器的工作性能。

射流式井下增压装置的设计

探讨了新型射流式井下增压装置的射流元件、组合阀、增压缸体和外缸体等关键部件的设计问题。基于实际钻井工艺的要求,引入射流元件作为增压器的控制和执行机构,增压装置结构设计简洁,流道设计空间大,并可以通过部分零部件的调整装配来满足不同增压比和增压输出排量的变化要求,外型设计尺寸和接头规范满足现场工艺要求。

增压式脉冲水射流脉动特性可视化试验研究

脉冲水射流技术在硬岩破碎领域上具有较好的应用前景。为进一步提高脉冲水射流的破岩效率,提出了一种增压式脉冲水射流发生方法,以较小的输入压力下获取较高的脉冲压力。基于高速摄像技术及压力动态测试手段,搭建了增压式脉冲水射流外流场可视化测试系统,分别从射流压力、脉冲频率、形态及结构演变四个方面研究了增压式脉冲水射流的脉动特性。结果表明:增压式脉冲水射流是由低压连续射流段和高压脉冲射流段相互衔接而成的组合射流,射流压力大小随时间呈脉动性变化且脉动幅度可调,其脉冲射流段峰值压力随进油压力升高而增大,与增压腔初始压力无关;脉冲频率与进油压力呈幂函数增长关系,随增压腔初始压力增大最终趋于平稳;射流形态周期内演变过程具有明显的四个阶段:连续射流阶段、脉冲射流产生与发展阶段、脉冲射流稳定阶段、脉冲射流消散阶段,射流结构呈现多级脉动特征。研究结果为进一步研究和应用增压式脉冲水射流奠定基础。

活塞式井下增压器设计理论研究

针对活塞式井底增压器设计中存在的问题探讨了射流式井底增压器的增压原理、设计理论和机械效率。认为井底增压器利用流体静力学原理,在活塞上、下腔形成压力差,驱动活塞往复运动,以钻井液为工作介质,通过把钻井液的压力能转换为机械能,再把机械能转换为一小部分钻井液的压力能的方法实现增压功能;增压器性能取决于活塞上、下腔压力差和增压比,提高上、下腔压力差可以采用2级活塞并联的形式,得出的结论对增压器设计具有指导意义。

增压式脉冲水射流多脉冲特性试验研究

射流尖端产生的水锤效应有助于硬岩的高效破碎.为进一步明确增压式脉冲水射流初始脉冲(射流尖端)特性,基于超高速成像系统,开展增压式脉冲水射流流场信息采集试验,并以晕轮为标记点,对射流多脉冲尖端的瞬时速度和穿透距离进行定量表征.结果表明:增压式脉冲水射流在单周期传播过程中孕育多重脉冲特征,多脉冲通过追逐-逼近及覆盖动态竞争成为初始脉冲,初始脉冲最大速度发生于第2脉冲之中.同时,多脉冲动态竞争导致射流存在“双峰”水锤优靶点,随着预定冲蚀靶距的增加,初始脉冲峰值速度发生位置由第1脉冲迁移至第2脉冲,这即意味着水锤优靶点由近喷嘴第1靶点迁移至远喷嘴第2靶点.研究结果为进一步利用增压式脉冲水射流初始脉冲提供依据和参考.

利用井底超高压射流提高钻速研究

近10年以来，机械辅助高压射流破岩技术再次获得钻井界高度重视，被认为是提高硬地层、深井机械钻速的根本途径之一。利用井底超高压射流钻井技术是指基于水力与机械联合破岩方法和水力增压原理，开发一套具有射流式井底增压装置（DPS-1）和新型双流道高效破岩钻头（DCB-1）。创新点包括：开创了超高压水力与PDC机械联合高效破岩理论；研究开发了一套具有射流式井底增压装置；研究开发了一种新型双流道高效破岩PDC钻头。在温5—212井进行了现场试验，井段465.56～814.49m，进尺348.93m，纯钻11．33h，机械钻速30．79m／h，与同区块同井段牙轮钻头同比，机械钻速提高72．11％，钻头出口压力为70MPa。所以该技术是一个极富挑战性和可以充分发挥创造性的研究领域，这种技术潜在的经济效益是巨大的，也是目前可能有较大突破的一种联合破岩方法。

中高渗疏松砂岩水力喷射压裂水动力封隔特性

为确定海上疏松砂岩高渗透条件下水力喷射孔内流体增压特性是否满足岩石定点起裂条件,采用了计算流体力学方法,基于达西定律推导出速度与渗透率关系方程,建立了考虑岩石孔眼边界高渗条件下水力喷射孔眼内流体动力学模型,实验验证模型可靠,得出了地层渗透率、喷嘴压降、环空围压等关键参数对孔内流体增压的影响规律。结果表明,疏松砂岩高渗透性是降低其水力喷射压裂水动力封隔能力的关键因素,孔内流体增压值随储层渗透率升高呈现非线性递减;喷嘴压降与孔内流体增压值呈线性增加关系,但孔内流体增压值的增长斜率随储层渗透率升高而降低;环空围压对孔内流体增压值无显著影响;敏感性分析表明,影响孔内流体增压的参数排序:储层渗透率>喷嘴压降>环空围压。研究结果可为海上水力喷射压裂水力学参数优化设计提供理论依据。

水平井水力喷射分段压裂技术在长庆油田的发展

水力喷射分段压裂适用范围广,操作简单,施工可靠,风险低,增产效果显著,为长庆油田不同地质条件下特别是致密油藏水平井开发提供技术支撑,对国内其他类似油藏水平井的开发起到借鉴作用。

两种海上油气田低压天然气回收技术应用分析

海上油田在石油和天然气开采和处理过程中,会分离出一部分伴生气,受原设计影响,大部分油气生产处理设施都没有伴生气液化、临时存储和对外加注液化天然气的设计,有些设施没有敷设海底管线,不能对外输送天然气,在此情况下,大部分伴生气通过火炬燃烧或冷放空,造成资源浪费和环境污染,传统低压气回收技术有压缩机回收和射流器装置回收,文章系统分析了两种回收技术的应用条件及优劣势,为油气田低压气回收技术选择提供借鉴。