冷冻砂型数控加工气动辅助精确排砂方法

在冷冻砂型数控(Computerized numerical control,CNC)加工过程中,有效排出切削砂坯产生的砂粒是确保砂型成形质量的关键技术之一。本文基于计算流体力学方法,对环绕阵列式射流喷吹的排砂方式进行了数值模拟,分析了射流流量、靶距、俯角和口径对型腔周围流场的影响。设计数控加工正交实验并对排砂率进行了极差分析,验证了仿真的结果。研究表明,环绕阵列式高速射流在刀具柱面和型腔壁面上会形成稳定贴附,输送砂粒的主要区域为射流在型腔壁面形成的“排砂区”。仿真与实验结果均表明最佳排砂工艺参数为射流流量30 L/min、靶距45 mm、俯角65°和口径2 mm,其中射流流量的影响最为显著,其次是射流喷嘴口径、俯角和靶距。本文结果可为排砂装置及工艺参数优化提供指导。

排砂管线弯接头的冲蚀机理研究

排砂管线是气体钻井中不可缺少的地面设备之一,在高压高产气井的钻井中存在安全隐患,常规情况下通常被人们忽略。排砂管线失效主要由高速气流中的固体颗粒冲蚀破坏,通常发生在弯接头部分。针对排砂管线弯接头的冲蚀失效情况,开展冲蚀破坏机理的理论研究和数学模型研究,对弯接头的冲蚀攻角、冲蚀函数、冲蚀颗粒形状系数以及固体颗粒的受力状况进行探讨。建立排砂管线弯接头的CFD有限元模型,可以任意改变弯接头的角度,定量地模拟不同工况下含有固相颗粒的多相流对弯接头的冲蚀速率和冲蚀机理,对排砂管线在气体极限流量100×104m3/d和50×104m3/d的工况下,对不同含砂量进行一系列的CFD仿真模拟,得出冲蚀速率随弯接头角度变化定量的关系曲线,为弯接头的结构优化设计提供理论依据。

排砂采油工艺的应用

排砂采油工艺是应用于出砂油藏的一种新生产技术。该工艺以高压水为动力液 ,通过井下水力射流泵 ,将混合液带至地面 ,对油层无遮挡 ,不会造成地层二次堵塞 ,可起到一定解堵作用 ,能解决机械防砂、化学防砂采油对地层的伤害问题。该工艺在胜利油田滨南采油厂尚店油田应用 4口井 ,产液量高 ,投入少 ,具有良好的应用前景。

排砂采油技术适应性分析

为有效地解除细粉砂油藏近井地带的堵塞,根据排砂采油工艺技术原理,对携砂敏感性及排砂采油技术应用适应性进行分析,总结了滨南、纯梁、孤东等采油厂不同类型出砂油藏现场试验情况,根据应用中存在的问题开展了配套防砂或不防砂的政策界限研究及采用排砂采油技术时挡砂精度的匹配分析,确定了该技术的适用条件。现场应用结果表明,该技术可使油层恢复原有的渗透性,使油井恢复原始产能。

自流排砂沼气池设计与试验

为实现自流排砂,以圆柱形沼气池为研究对象,进料管设计为弦向,使反应器内部流体产生旋流,并利用Fluent软件对其流场进行模拟分析,确定泥砂最易在底部左下角区域沉积。按水力相似准则建立试验模型,设计排砂管与进料管的夹角为150°,以含砂量为10%的清水作为试验流体,批量连续进料,对自流排砂反应器与常规反应器的排砂性能进行比较。结果表明:自流排砂反应器在第3次排砂就能收集到泥砂,第5次排砂排砂率可达86.13%,前19次平均排砂率是常规反应器的3.81倍,第5～22次的平均排砂率为82.17%,明显优于常规反应器。

关于稠油有限排砂采油方法的探索

为了避免防砂与排砂采油的不利因素 ,充分利用二者的有利因素 ,在现场试验和理论分析的基础上 ,提出了“稠油有限排砂采油”开采方式。有限防砂是伴随有限排砂采油概念而生的一个新概念 ,是指防止大于或者等于一定粒径的油层砂随原油运移 ,而允许较小粒径的油层砂随原油运移的防砂技术。用经济评价手段来确定在整个油田开发期内应该采取何种非热力开采方式 ,结果会有 3种可能性 :①排砂采油在整个油田开发期内是最适合的方式 ;②防砂采油在整个油田开发期内是最适合的方式 ;③有限排砂采油 ,即在整个油田开发期内先排砂采油 ,后有限防砂采油才是最适合的方式。文中推荐一种简单的确定防砂采油接替排砂采油最佳时机的方法。

水力喷射泵强制排砂采油技术

水力喷射泵强制排砂采油技术是治理严重出砂油井的一项新技术。利用水力喷射泵举升系统允许大含砂量介质过泵,并可以靠大流量混合液携出井筒的特点,采用反循环水力喷射泵井下管柱以加强系统携砂能力,地面采用单井可移动式地面配套装置,对高含砂油井进行短期强制排砂。应用该技术将近井地层游离砂及细粉砂快速排出井筒,形成相对清洁的井壁,之后转入深防、强抽或常规采油,达到综合治理出砂井的目的。2003年完成整套设备研制,在辽河油田锦州采油厂及曙光采油厂共进行了5井次的现场试验,措施成功率100%,达到了强制排砂的预期目标。

螺杆泵举升技术在稠油排砂冷采中的应用

排砂冷采是一项新的稠油开采方式 ,除要求特定的地质条件外 ,在举升工艺上要求采用具有高携砂性能的螺杆泵。通过在套保油田多口井应用该工艺 ,总结出具体设计这种螺杆泵技术参数的方法 ,即泵排量、转速、扬程和地面驱动功率 ,同时阐述了如何配套油管、油杆、锚定器和定位销等井下工具。根据总结设计方法 ,在开发4 0多口井现场应用后 ,其举升工艺基本满足了排砂冷采需要。

防砂与排砂采油的经济效益评价方法

对于地层胶结疏松、易出砂的稠油油藏 ,有防砂、排砂两种出砂管理方式。实践中采用的出砂管理模式取决于对两种模式的经济效益评价结果 ,文中提出了一套独立的防砂与排砂采油经济效益评价模型。影响防砂与排砂采油经济效益对比的敏感性因素主要有日初产量之差、作业成本之差、油价变化和油藏开采的递减率。根据影响因素的不同变化 。

涡管排砂箱型沉砂池的试验研究

在总结他人工作的基础上,设计了新型的涡管排砂箱型沉砂池,用以排出进入渠道中的泥砂。模型试验和原形观测的结果表明,这种沉砂池具有排砂比较高,排砂时水砂比较小,且适用条件广,投资较经济的特点,目前已在新疆巴州地区推广应用。

低压井负压冲砂强制排砂技术

油田开发后期,由于长期开采,油层压力逐渐降低,造成冲砂作业过程中冲砂液大量进入油层,污染油层,造成油井近井地带渗透能力降低,影响油井生产。地层砂在冲砂过程中,随冲砂液大量返回油层,生产时随井液流到井筒,出现卡泵和埋油层情况,造成频繁作业,严重影响油井生产时率。为改善常规冲砂工艺冲砂液大量漏失的状况,研究了低压井冲砂强制排砂技术。该工艺实现了一次管柱强制排砂和负压冲砂,冲砂时井底压力小于油层压力,可快速建立循环,抑制冲砂液漏入油层,达到彻底排砂、冲砂和保护油层的目的。矿场试验表明,该技术适用于欠平衡井,可有效减少或避免冲砂液漏失问题,冲砂效率高。

气体钻井中钻屑对排砂管线易损段的冲蚀磨损研究

对排砂管线现场布局和工作特性的调研发现,旋转控制头和接地管线之间管段受冲蚀最为严重,失效破坏比例和风险最高。以该易损段为研究对象,应用CFD方法及Fluent软件,建立较为准确的冲蚀模型,研究冲蚀发生机制及位置,探讨管线冲蚀特点。结果表明:排砂管线入口第一个接头受冲蚀最为严重,同一工况下落地处接头冲蚀略微降低;随着注气量增加,各处冲蚀磨损程度也加大; T形接头抗冲蚀能力优于弯接头,但岩屑颗粒在T形接头封闭端易堆积,若不及时清理会失去一定的抗冲蚀能力。为尽可能降低冲蚀对排砂管线的影响,在满足正常生产要求的前提下,可采用适当降低注气量的措施。

强潮河口丁坝坝头砂肋软体排护底稳定性试验研究

通过对土工织物软体排护底应用情况以及钱塘江河口潮流特征的分析,认为丁坝坝头砂肋软体排铺设后的稳定性好坏是护底成败的关键。利用长35m、宽4.3m的水槽,对砂肋软体排在不同压载厚度条件下进行不同行近流速、不同坝长、不同水深的多组次室内试验研究,得到砂肋软体排的稳定性主要与压载的块石层厚度有关,铺设在丁坝坝头的砂肋软体排临界块石压载稳定厚度与行近流速、丁坝长度以及水深等因子有关,采用相关因子多元回归分析得到丁坝坝头砂肋软体排临界稳定的压载厚度经验公式,可指导现场施工实践。

埕岛油田埕北12区水力喷射泵排砂采油技术

埕岛油田埕北12区主力层系为馆陶组,属典型的疏松砂岩油藏,该类油藏一般埋藏较浅,油层胶结疏松,泥质含量高,出砂粒径小,防砂的难度较大。常规的防砂措施在该类油藏的适应性很难界定,滤砂管挡砂精度高易造成堵塞,挡砂精度低则粉细砂易造成磨损、卡泵。针对这一问题,本文优选水力喷射泵排砂采油技术,对排砂采油生产管柱进行了设计,利用水力喷射泵优化设计软件对生产参数进行了优化,并对地面流程进行了配套。

克拉玛依浅层稠油藏防砂对策和防、排砂技术

克拉玛依六、九区稠油区块属砂岩油藏,该类油藏油层埋藏浅,胶结疏松,易出砂。通过对六、九区稠油油藏出砂特征和出砂规律的分析,根据油井出砂程度的不同,按照防、排结合的原则,确定了出砂井的防砂对策。并对六、九区浅层稠油藏从1989～2009年近20年所采用的18类防、排砂技术进行了对比研究,对防、排砂技术进行优选,优选一套满足六、九区生产需要的防、排砂技术,为稠油的中长期开发提供技术支持。

携排砂采油系统在大港油田的应用

携排砂采油系统是根据水力射流原理，通过特殊的井下工艺设计，将注入井内的鬲压动力液的能量传递给井下油层产出液的排砂采油装置，由于携排砂采油装置具有阻止地层砂沉降．可使地层砂能够顺利排出地面的功能，所以适合于西46-20等疏松砂岩油藏的油井井筒举升，可有效消除或减少有杆泵拳升工艺犬斜度并杆管柱偏磨以及油层出砂对油井生产的影响。通过优化并筒工艺和地面工艺配套，该技术在西46—20井的应用取得艮好效果，达到了节能降耗、保持油井正常生产的目的，为大港油田疏松砂岩油藏大斜度井举升提供了有效技术手段，为一些受地表环境限制无法动用的储量区块得到开发提供了新思路。

牙轮钻头螺旋密封牙型对排砂性能的影响

基于螺旋密封结构的排砂原理和流量平衡理论,建立锯齿形、矩形、梯形、半圆形4种螺旋牙型对应的流道模型,建立排砂性能评判标准,结合流体湍流模型和固体颗粒运动轨迹追踪法对不同牙型的速度场、压力场以及岩屑滞留时间进行分析,探究牙型对螺旋密封排砂性能的影响规律,评价不同牙型的排砂性能,并对螺旋密封牙型进行优化设计。结果表明:4种螺旋牙型都具有主动排砂能力;锯齿形密封流道两端压差最大,能够产生较大的泵送流量,岩屑颗粒更易排出,同时锯齿型密封中岩屑颗粒的滞留时间最短,因此锯齿形螺旋密封的排砂性能最好。优化结果表明,锯齿形螺旋密封牙型的螺距为3.2 mm、工作面倾角为3°、非工作面倾角为30°时排砂性能最优。

旋流器排砂浓度正交试验

油井产液除砂对旋流器的要求主要是提高底流口排砂浓度，以减小底流二次处理的难度。结合油田产液合砂的实际情况，借助于正交试验手段，讨论了影响旋流器底流口排砂浓度的几个主要因素，指出底流口直径是影响底流口排砂浓度的最显著因素。并给出了适于油井产液除砂的旋流器的最佳水力几何尺寸。

气体钻井排砂管线优化设计

气体钻井由于具有机械钻速高、防止井漏、消除泥页岩水化及保护储层等优势,已受到钻井界越来越多的青睐。但对气体钻井过程的排砂管线设计与安装,没有提出特别明确的要求。为此,文章通过对不同几何尺寸排砂管线的摩阻计算,重点对比分析了排砂管线长度、直径对环空携岩参数的影响,为今后气体钻井排砂管线优选提供了重要的参考依据。