CO_(2)密闭混砂装置清砂参数优化及现场试验

为了促进CO_(2)干法加砂压裂技术的配套与推广应用,针对CO_(2)干法加砂压裂施工结束后,核心装备CO_(2)密闭混砂装置罐体内剩余陶粒砂清理困难,清理效率低下,清理过程存在安全风险的问题,开展了清砂方式改进、风送清砂装置研制以及清砂参数优化等方面的研究工作,并进行现场试验。结果表明:1)自动化清砂方案通过设计气驱与输砂螺旋结合的清砂流程,配合专门研制的风送清砂装置,相比负压清砂方案,清砂速度提高了225%,纯清砂速度提高了165%;2)自动化清砂方案可实现人不进罐清砂,将陶粒砂直接输送至砂罐车,通过CO_(2)密闭混砂装置远程控制清砂过程及参数,清砂工作条件大大改善,符合安全化生产要求;3)大大减小清砂劳动强度,无需拆装人孔法兰,清砂人数由之前的4~6人减少至2人;4)优选出最佳清砂参数,即输砂螺旋转速为45 r/min,补压阀开度为25%,风送清砂装置为2档位。以上成果认识,对CO_(2)干法加砂压裂施工完成后的罐体高效清砂作业具有一定的指导意义。

关于湿型砂的混砂工艺

当前常见的湿型砂混砂机有碾轮式、摆轮式和各种式样的转子式.国产混砂机与进口混砂机的明显区别是电动机功率小,对每批型砂输入电能不足,从而影响型砂性能不良.

压裂混砂设备的故障判断分析

压裂作业时,一套压裂机组一般只配置1台具有双吸双排功能的混砂设备,现场快速处理和排除混砂设备的故障对保障压裂作业顺利进行至关重要。本文从混砂设备的主要组成及各部分工作原理出发,介绍了混砂设备故障分析的基础;以发动机无法启动、各泵无法转动、输砂曲线波动大等典型故障为主,介绍了混砂设备故障分析的思路和解决方案;最后,对混砂设备的常见故障原因和解决方案给出了简表说明。本文提出的混砂设备故障分析方案对现场生产具有重要参考意义。

混砂工艺和芯砂对粘土湿型砂性能的影响

通过采用不同的混砂工艺方案,随着混砂时间的改变,研究了混砂工艺对型砂性能的影响;同时,采用不同的芯砂加入方案,随着加入量的改变,研究了芯砂对型砂性能的影响。结果表明,型砂各种性能均随混砂工艺和混砂时间的不同而变化,也会随着芯砂加入工艺和加入量的不同而改变。为最终确定和选用混砂工艺和芯砂的加入量提供了指导依据。

基于Fluent的混砂罐排出性能影响分析

混砂罐的排液稳定性对压裂作业意义重大,目前对于复杂结构混砂罐排液性能的研究相对较少,且现有理论计算方法无法评估一些复杂结构对排液性能的影响。基于此,通过数值模拟手段进行混砂罐的运行参数(转速)和结构参数(搅拌器距底面高度、挡板的开孔面积)等对排液性能影响的研究。研究结果表明:在排出管汇监测面含气体积分数为2%的阈值限定下,罐内最低液面高度为1.1 m,相较理论计算0.998 m液面高度增大10%左右;对比挡板以及开孔面积对排液含气体积分数的影响可见,挡板开孔会增加排液的含气体积分数,挡板开孔面积增大30.3%,监测面含气体积分数相比未开孔时增大32.3%;确定了在不同液位下利用仿真手段获得安全排液转速与排液含气体积分数关系的方法,使得在设计阶段获得液位、转速之间的初步MAP(映射)关系,提升产品开发效率。研究结果可为复杂混砂罐稳定排液的结构设计以及安全运行工况的确定提供参考。

自动混砂系统的双组份树脂定量装置的设计与应用

介绍了树脂定量装置在冷芯盒自动混砂系统中的重要性和当前主要的定量加料方式,分析了这几种定量加料方式的优缺点及应用场合,设计了一种用于冷芯盒自动混砂系统的注射式双组份树脂定量装置。该双组份树脂定量装置共设两套,用于给自动混砂系统的混砂机供给双组份树脂,通过采用编码器和注射式加料方式,分别解决了铸造树脂类等流体控制精度低、树脂加入不稳定等问题。该树脂定量装置定量精确、结构简易,自动化程度高,适合在铸造自动混砂系统中推广应用。

大排量电动混砂装备的研究与认识

混砂装备是压裂工程装备的重要组成部分,大排量、电动化、智能化是目前混砂装备发展的方向。本文针对大型压裂工程中混砂装备应用问题,提出了大排量电动混砂装备的研究思路和解决的关键技术。结合装备试验数据和工程应用效果,提出未来大型混砂装备的发展方向。

混砂工艺对粘土湿型砂性能的影响

通过采用 5种不同的加料顺序 ,并改变混砂时间 ,研究了混砂工艺对粘土湿型砂性能的影响。结果表明 ,型砂各性能均随加料顺序和混砂时间的不同而变化。当型砂中不含煤粉时 ,采用先干混后湿混的工艺 ,型砂性能较好 ;当型砂中含有煤粉时 ,采用原砂和水先湿混 ,然后再加膨润土、煤粉的混制工艺 ,型砂性能较好 ;煤粉的介入与未加煤粉时比 ,除透气性外 ,其他各性能均有提高 ;随混砂时间延长 ,各性能均呈上升趋势 ,当混砂时间为 8～ 16 min时 。

HSC210型混砂车布管分析及设计

为了确定影响混砂车各出口流量不均匀的主要因素,利用CFD软件建立了HSC210型混砂车管道有限元模型,对现有混砂车管道在4种不同工况下进行了有限元分析,提出了混砂车管道新型布管方式。结果表明,在流量、含砂比不变的情况下,粘度对管路管道能量损失很小;HSC210型混砂车新型布管方式与现有布管方式相比,出口流量均匀度得到了明显改善;在HSC210型混砂车管道输送过程中,流体的含砂比对管道效率的影响最大,流量次之,粘度最小。

井下混砂工具地面物模试验研究

为了研究井下控砂浓度实时混砂机理,借助现场压裂设备及井下混砂工具,开展了井下混砂工具地面物模试验研究。试验方案依据井下控砂浓度工艺原理设计,按照1∶1的比例进行全真模拟,并设计、制作了可视化模拟井筒试验装置,优选了试验参数和配套设施,采用现场压裂设备完成了携砂液性能和泵注设备能力测试以及井下混砂工具性能测试试验。试验结果表明,采用常规压裂机组,使用高黏度基液携砂,可实现110%超高砂质量浓度(1 800 kg/m^3)条件下稳定泵注,井下混砂工具旋流效果明显,混砂距离在0.6 m以内。试验还发现井下混砂工具的混砂距离随着油管排量及环空排量变化而变化。该试验为混砂机理研究和现场施工方案设计提供了依据。

微磨料气射流加工的混砂器磨料雾化数值模拟

在微磨料气射流加工技术领域,微磨料混砂器是加工装备中的一个非常重要的功能部件。为了得到在混砂过程中混砂器内的颗粒雾化状态,基于气固两相流理论中的欧拉法和拉格朗日法,结合三维数值模拟技术对气喷射混砂器内的气固二相流进行数值模拟的研究,获得了不同的时间、压强等对混砂器内磨料的雾化混砂状态与规律。结果显示,当输入的气体时间在4s时,混砂器内颗粒雾化进入稳定状态;在时间以及气体流量不变的情况下,压强在0.5MPa-0.6MPa的范围,混砂器内颗粒的雾化效果较好。并通过实验对仿真得到的参数进行验证,结果证实了仿真的正确性。

振动混砂的实验与研究

利用自制的振动电机式振动混砂机,对树脂砂、油砂、合脂砂、水玻璃砂及粘土砂等进行了混砂实验。实验结果表明:振动混砂机不仅适用于混树脂砂,也可用于混油砂、合脂砂、水玻璃砂以及粘土砂,混砂时间为l^3分钟。与碾轮式混砂机相比,具有混砂质量好、混砂时间短等优点。振动混砂机的特点是靠物料自身的运动进行混合,在混合过程中,物料不发热,是混合自硬砂等的较好设备。

湿型砂混砂批料的自动控制

本文叙述了国内常用的湿型砂中水分加入的自动控制，介绍了国内外关于膨润土和煤粉加入量的自动控制方法概况，并对我国铸造工厂应用提出了看法。

混砂车搅拌叶轮流固耦合模态分析研究

为了研究流体作用力、离心力及重力等载荷对混砂车搅拌叶轮模态的影响,建立了混砂车搅拌系统的三维模型,分别对叶轮的静态模态和预应力模态进行了分析。结果表明:各载荷对混砂车叶轮模态固有频率影响不大,叶轮在两种工况下固有频率变化较小,最大变化率仅为0.61%;在流固耦合作用下叶轮振型的第2阶及第3阶振型最大值有所减小,其他各阶振型最大值无显著增大。

采用流固耦合的混砂车搅拌叶轮应力分析

叶轮是混砂车搅拌系统的核心部件,叶轮的强度、刚度对搅拌系统的正常使用起着重要的作用。叶轮在搅拌工作中承受流体对叶片的作用力、离心力及重力等载荷作用,为了准确得到各载荷对叶轮的影响,采用流固耦合分析方法对叶轮进行数值模拟分析。分析结果表明:上叶轮根部应力值最大,上叶轮端部位移最大,流体作用力为影响叶轮强度的主要因素,这为叶轮的强度校核提供了可靠依据。

混砂车搅拌罐试验模型相似设计及数值模拟

以混砂车搅拌罐为研究对象,为了将试验搅拌罐的混合效果在混砂车搅拌罐中重现,以搅拌罐单位体积的搅拌功率作为放大准则,用几何相似的原则分别建立了结构尺寸为1∶1和1∶4的搅拌模型。为了尽可能地接近混砂车的实际工况,模拟中采用了连续输砂搅拌的方式,使罐内混合液达到一个边混合边排出的过程。利用Fluent软件分析对比,得到了在相同的混合效果前提下,试验搅拌罐与混砂车搅拌罐的转速关系式,使试验结果能够较好地转化到混砂车搅拌罐上。

HF2002混砂车自动控制系统

油气层水力压裂技术是油田增产、增效的有效手段。目前使用的绝大多数压裂设备在施工作业时都采用人工现场操作的方式完成 ,很难达到压裂设计的要求 ,误差很大 ,由此我们设计并开发了一套混砂车自动控制系统 ,解决了存在的问题。实现了综合排量、砂排量以及各种固体添加剂和液体添加剂的计算机自动控制。该系统在油田现场经过反复试验并已应用于现场 ,取得了很好的效果 ,将在近期全面推广。

压裂混砂搅拌装置搅拌叶轮结构优化设计研究

为了提高压裂混砂搅拌装置的搅拌效果,以混砂搅拌装置混合时间为实验指标,针对搅拌叶轮的结构特点,采用正交实验及CFD数值模拟相结合的方法研究了搅拌叶轮的主要几何尺寸对混合时间的影响规律,得到了搅拌装置叶轮最佳结构参数,为搅拌叶轮结构优化设计提供了理论支撑。结果表明,搅拌叶轮的几何尺寸变化对混合时间具有一定的影响,其中,上叶轮直径影响最大,下叶轮直径和下叶轮导流筒与叶轮直径比值次之,上叶轮导流筒与叶轮直径比值影响相对较小;搅拌叶轮几何尺寸最优方案对应的混合时间最短,值为11.0 s。

混砂车螺旋输砂器输砂能力分析及优化

针对螺旋输砂器存在输砂能力没有理论公式来支撑,只能靠试验来确定,传统公式计算值与试验值相差甚远的问题,通过建立混砂车螺旋输砂器试验装置的方法,从统计试验数据出发,修正了混砂车输砂能力计算公式,并形成相应的经验公式。为混砂车的设计提供了理论依据。该经验公式的建立忽略了倾斜角度和输送介质的变化对充满系数的影响。在经验公式的基础上对螺旋输砂器的结构进行了优化,优化后的输砂器转速降到300r/min以下,有效地解决了最高转速时输砂泵振动大,密封部位寿命短的问题。