基于正交试验法和数值仿真的环形降压槽结构优化

降压槽存在相互矛盾的阻力和粘损特性均受各结构参数的影响,合理的结构参数选择一直是降压槽设计的难点问题.环形降压槽结构优化设计涉及到多因素多水平问题,数值仿真和正交试验设计方法相结合可以有效地减少对实验的依赖和试验次数.对环形降压槽进行结构参数化建模,建立了幂律流体在降压槽环空流道流动的数值仿真模型,可完成不同结构降压槽性能的数值仿真分析;制定了降压槽3因素3水平的多指标正交试验,采用极差和方差分析方法对试验的结果进行了分析,并用综合平衡的方法确定最优的降压槽结构参数组合.最终得到了各结构参数对降压槽的粘损和阻力性能的影响规律以及最优的结构参数,可为环形降压槽的设计和改进提供有价值的参考.

聚合物分压注入工具结构优化设计

大庆油田采用聚合物驱单管多层注入工艺开发低渗透油田。该技术利用分质工具调整聚合物相对分子质量以匹配油层渗透率,利用分压工具对聚合物溶液注入压力进行控制。为提高分压工具对注入聚合物溶液压力调控范围,达到最佳降压效果,基于数值模拟软件fluent对比了不同结果参数组合的分压工具的压力分布、速度分布及湍动能分布,对分压工具结构进行优化设计。设计结果表明：降压槽在非颈部流体速度呈层状分布,起分压作用的主要部位是在环隙空间最小截面处,降压槽槽数为12的环形降压槽比槽数为6的降压槽分压效果更好,环形降压槽的槽数和分压效果成正相关;直径为18mm的环形降压槽比直径为17mm的环形降压槽分压效果差,动态表现为在整体压力减小的趋势下,后者的梯度更大,降压槽直径和分压效果成负相关。对比设计的3种环形降压槽,槽数为12、直径为17mm的环形降压槽的分压效果为最佳。该结果能够为分压工具在工程上的应用提供理论支持。

日输量对分注工具内流体压降影响计算

为了明确日输量对环形降压槽内聚合物溶液沿程阻力损失影响及规律、提高分层注采效率。结合流体力学理论,分别针对日输量为50、75、100、125、150、200 m^3,密度为998 kg/m^3,粘度为75 m Pa·s的聚合物溶液进行计算,在同一规格降压槽中比较沿程阻力损失的大小,分析影响规律。计算结果表明:不同日输量对流经同一环形降压槽的聚合物溶液流态影响不大,雷诺数十分接近,仅200 m^3时处于层流紊流混合区;环形降压槽压力损失与管壁粗糙度无关,与日输量、输送介质密度、粘度等因素有关;随着日输量上升环形降压槽管壁沿程阻力损失不断增加,但增加速度逐渐降低。