探析海洋油田钻井中水力脉冲空化射流提速技术的应用

海洋油田钻井中水力脉冲空化射流提速技术是一种应用于钻井作业中的新技术,通过控制水流的流速和压力,并利用高速射流和空化效应来实现钻井作业中的爆破、疏通和冲刷等作用,以提高钻井效率、降低钻井成本。通过使用水力脉冲空化射流提速技术,可以有效地改善钻井环境,提高钻井速度,同时减少钻井作业过程中产生的废弃物和环境污染。因此,该技术在海洋油田钻井中具有良好的发展应用前景。

埙型结构喷嘴自激振荡脉冲空化射流的数值模拟

为研究自激振荡脉冲空化喷嘴空化性能,采用流体仿真分析平台Fluent,以Helmholtz喷嘴原型构建一种具有埙型结构的喷嘴模型,同时基于自激振荡脉冲空化喷嘴的空化效应与多相流模型,数值模拟其在100ms振荡时间内的空化情况,并与Helmholtz喷嘴空化效果进行对比。并分别改变埙型结构喷嘴上下流道的直径比和弧线角度,通过数值模拟考察直径比和弧线角度对喷嘴空化效果的影响。结果表明:上、下流道直径比在0.5～0.6空化效果最好;弧线角度θ=50°时的埙型结构喷嘴,出口处速度呈现均匀性,同时出口更易形成均匀负压区域,喷嘴腔室内空化呈对称分布,空化效果最佳。

脉冲空化射流清洗船壳

简要介绍了船壳清洗的重要性和自激振荡脉冲空化射流的工作原理,较详细地报道了美国流体公司利用自振空化射流清洗船壳的试验结果。

水力脉冲空化射流钻井技术在河南油田中硬地层中的应用

针对河南油田目前中硬地层机械钻速低、钻井周期长、钻井成本高等问题,开展水力脉冲空化射流钻井提速技术研究及现场试验,优选了水力脉冲空化射流发生器和钻具组合,并优化了水力参数,现场应用4口井表明,水力脉冲空化射流技术提高了中硬地层的钻井速度,同比机械钻速平均提高16.24%,解决了河南油田中硬地层地层机械钻速低的难题。

水力脉冲空化射流钻井工具在渤南油田的应用

近年来,在胜利油区深井勘探开发中,钻井难度越来越大,钻井周期长,机械钻速低。为此,胜利油田开展了钻井提速工具的研究和试验,设计出一种新型水力脉冲空化射流钻井工具。通过在渤南油田的义7区块多口中深井现场试验,证明了该工具,对渤南油田的地层具有较好的适应性,与常规钻具组合配合使用可将机械钻速提高17.7～80.4%,降低了钻井成本。

基于声发射的自振脉冲空化射流实验研究

为增加低渗透性能煤层气的采前预抽取量,提高深部煤层的开采效率,采用信号分析法从射流振荡状态研究自振脉冲空化射流特性。基于水声传感技术获取淹没环境中声发射信号,利用频谱分析法研究围压下自振脉冲空化射流冲击砂砖块产生的空化噪声,分析不同压力下随时间变化时主要破坏频率,通过声功率谱(PSD)及空化噪声能量变化探讨冲蚀效果。结果表明,钻孔率随钻孔时间增加而降低且孔深存在临界深度。水中射流脉动的频率范围为11. 44～17. 14 k Hz,砂砖主要破碎频谱范围为38. 74～46. 05 k Hz。随冲蚀时间增大,声发射信号能量强度先增加后降低。此外,射流频谱分析和PSD方法对射流性质的研究提供新的思路及方法。

自振脉冲空化射流对6061铝合金表面强化规律

为了提高6061铝合金材料表面硬度、强度和耐磨性等机械性能,通过振脉冲空化射流束冲击6061铝材料表面。测量和分析未处理表面和15、20、25 MPa三种工作压力下射流束冲击试样1、2、3、4、5 min后材料表面微观组织形貌、试样表面轮廓、粗糙度Ra值、Rz值和表面硬度层等因素的变化,定性及定量研究自振脉冲空化射流技术对材料表面机械性能的影响规律。结果表明,与未处理表面相比,15 MPa时射流束未对材料表面造成严重塑性变形,其表面只存在极少不均微坑,Ra值增加0. 25,硬度增加15%,强化效果不明显; 20 MPa时射流束对材料表面产生严重塑性变形,能够明显观测到表面存在密集且均匀的凹坑分布,Ra值增加1. 2,硬度增加78. 3%,强化效果较好; 25 MPa时射流束对材料表面产生过度塑性变形,Ra值增加7. 5,硬度增加81. 3%,材料表层发生剥蚀现象,影响到材料的使用性能。可见,在工作压力20 MPa,冲击时间3 min,靶距20 mm时自振脉冲空化射流技术对材料表面强化效果最好,材料机械性能提高近2倍且表面改性极小。此技术对提升材料表面耐磨性及硬度强化效果起到极为显著作用。

水力脉冲空化射流技术在元坝A井的现场试验及评价

有效提高深井超深井的钻井速度是目前钻井工程领域的难点问题之一。川东北是我国典型的高复杂程度钻探作业区,在该区进行深井超深井钻进具有机械钻速慢、钻井时效低的特点。水力脉冲空化射流技术利用水力脉冲、空化冲蚀、瞬时负压三种作用,可以达到水力清岩效果,满足现场提速要求,实现优快钻井的目的。为此,本文在总结分析川东北元坝A井钻井难点的基础上,阐述了水力脉冲空化射流技术的原理,结合元坝A井的实际工况,开展了水力脉冲空化射流技术应用试验。通过评价分析表明,机械钻速较对比井段增长了22.96%,提速效果明显。同时,结合元坝A井的应用结果,给出了一些建议,便于该技术的更好推广。

探析水力脉冲空化射流钻井技术的适应性

为了能够更大范围的推广水利脉冲空化射流钻井技术,加强对该技术的研究是尤为必要的,有助于提升油田作业成效。尤其是在当前油田事业快速发展背景下,越来越多先进设备和技术应用其中,大大提升了油田作业成效,水力脉冲空化射流钻井技术作为一项先进技术,在生产作业中应用可以有效提升机械钻速,为油气层提供更为坚实的保护,但是可能存在应用效果不明显问题,影响到油田开发经济效益和社会效益。由此,本文主要就水力脉冲空化射流钻井技术的适应性进行分析,结合实际情况,客观阐述水力脉冲空化射流钻井技术应用可行性,更为充分发挥水力脉冲空化射流钻井技术优势。

自激振荡脉冲空化射流喷嘴谐振机理及协同优化研究

自激振荡脉冲空化射流喷嘴的打击力峰值和打击力脉动幅值是衡量其射流性能的重要指标,对其进行准确预测具有重要的理论和工程实践意义。为探究自激振荡脉冲空化射流喷嘴内外流场的演化机理,建立该喷嘴射流过程仿真模型。以入口圆角、腔径、腔长、下喷嘴直径为设计变量,以打击力峰值和打击力脉动幅值为目标变量,将正交试验法、反向传播神经网络与非支配排序遗传算法相结合,确定自激振荡脉冲空化射流喷嘴协同优化设计方法。计算结果表明,在入口压力为1 MPa时,各因素对喷嘴综合射流性能影响的主次顺序依次为入口圆角、下喷嘴直径、腔径、腔长;协同优化结果比正交试验最优结果的打击力脉动幅值提升62.68%,打击力峰值提升1.13%;喷嘴最优结构能产生明显的脉冲空化射流,喷嘴内腔空化区域随时间做周期性缩张;入口压力越大,谐振腔内空化强度越高,射流中空泡含量越高。基于协同优化结果,采用3D打印技术加工自激振荡脉冲空化射流喷嘴流场可视化试验模型,通过试验验证仿真模型的正确性。所得结论为自激振荡脉冲空化射流喷嘴设计理论的发展提供支持。

脉冲态空化射流掩模电解加工试验研究

针对掩模电解加工金属表面微凹坑过程中存在的电解产物排出困难的技术问题,创新性地提出脉冲态空化射流掩模电解加工方法。为了研究该工艺的加工特性,设计了单个微凹坑和阵列微凹坑的加工工艺试验。研究了不同冲液类型、气液比例、气体脉冲频率对于微凹坑表面形貌的影响规律。试验结果表明,采用脉冲态空化射流式的冲液类型相比于传统的纯射流式更具优势,能加工出深径比更高的微凹坑结构;选择较高的气液比例和较低的气体脉冲频率有利于提高微凹坑的深径比;同时推论出脉冲态空化射流掩模电解加工的脉冲扰流与气蚀效应是电解产物及时排出的原因。该方法能够有效改善流场,是实现高效率、高均匀性的表面微凹坑结构的前提。

脉冲空化PDC钻头的研究及应用

为解决现有脉冲射流钻井技术存在的脉冲发生部位离井底远、脉冲效应沿程损失大及在定向钻具组合中应用受限的问题,设计了一种脉冲空化PDC钻头。该钻头内腔设计成脉冲谐振腔结构,利用谐振腔各区域收缩面的不同,把进入的连续射流调制成脉冲射流;脉冲射流再经钻头空化喷嘴耦合,使作用于井底的脉冲效应最大化。井底流场和清岩效果分析结果表明:脉冲空化PDC钻头产生的脉冲作用对井底岩屑具有更好的翻转和运移效果,能使岩屑及时离开井底,减少重复切削;由于把脉冲发生部位置于钻头内部,离井底更近,不仅减少了脉冲效应的沿程损失,还不需要增加额外接头和专用装置等,能用于所有定向钻具组合,同时提高了钻柱的安全性。通过研究,形成了 215.9和 311.2 mm共2种尺寸的脉冲空化PDC钻头。在地层和钻井参数基本相同的情况下,与常规钻头相比,脉冲空化PDC钻头平均机械钻速提高30%以上。研究结果可为脉冲射流钻井提速提供理论依据。

塔河油田TK1294井快速钻井技术探讨

TK1294井是中石化西北分公司在塔河油田12区部署的一口简化结构的三级开发井,设计井深6287m,实际完钻井深6316m,设计周期83d,实际钻井周期63.97d,全井安全快速顺利施工为塔河油田施工同类型的井具有较高的借鉴价值。

页岩气钻井新技术

页岩气藏是一种超低渗透非常规储藏,水平井钻完井技术是页岩气获得工业性开发的关键.综述了几种页岩气水平井的钻井方式,包括欠平衡钻井、连续油管钻井、水力脉冲空化射流技术和超临界CO2钻井,介绍了页岩气开发一些新型钻井工艺,指出我国在今后的页岩气开发中应加强钻井工艺技术的研发.