Investigation of the oil-seawater mixed flow under an electromagnetic field

The electromagnetic separation method is a new approach to treat ship-based marine oily wastewater,in which oil droplets are dispersed in seawater(oil-seawater mixed flow).In order to clarify the separation process and determine the separation characteristics,the flow field and volume fraction of the oil droplets of the oil-seawater mixed flow under an applied electromagnetic field with different operating conditions were investigated by 2D numerical simulations with the Eulerian model.The results show that:(1)the downward Lorentz force causes seawater to flow downwards and the oil droplets to move upwards due to the electromagnetic separation force in the effective section of the separation channel;(2)the volume fraction of the oil droplets at the top of the outlet section increases with the current density,magnetic field,and the diameter of the oil droplet and decreases with the inlet velocity of the oily seawater.The results provide useful guidance for the design of electromagnetic separation devices of the oil-seawater mixed flow.

Inspecting the Reservoir Characteristics of the Burgan Formation of Soroosh Oil Field Applying Rock Typing Methods in the Context of Geological Studies

The Albian age Burgan Formation is one of the most important siliciclastic reservoirs in the Arabian Plate. Northwest of Persian Gulf is the main area in Iran invaded by these siliciclastic sediments. This study uses a new and comprehensive procedure to identify the reservoir characteristics of the Burgan Formation in Soroush oil field (NW Persian Gulf). Results from core and petrographic studies led identification of 7 microfacies (MF1 to MF7) that are grouped into 3 main facies association (FA1, to FA3). Results from reservoir characterization indicate a dramatic decrease in reservoir quality from bottom to top (FA1 toward FA3). Using the Flow Zone Indicator (FZI) method, 5 Hydraluic flow units (HFUs) were recognized in the formation. The HFUs are in a notable accordance with facies associations. The HFUs 1 and 2 correlate with theFA1, the HFUs 3 and 4 with the FA2 and the HFU5 cover intervals defined by FA3. Cluster analysis of wireline logs resulted in determination of 5 electrofacies (EF1 to EF5) which are in agreement with the ascertained HFUs. Inspecting the vertical distribution of FAs, HFUs and EFs, three distinct zones are determined. The lower zone is characterized by good reservoir quality, abundance of FA1, HFUs1 and 2 and also EFs 1 and 2 is observed there. The middle zone with a moderate reservoir quality and upper zone presents the poorest quality. In the middle zone FA2, HFUs3 and 4 and also EFs 3 and 4 are more abundant while in the upper one interval are clearly correlated with FA3, HFU5 and also EF5.

螺杆泵转速对油水旋流分离管流场特性的影响

旋流分离器在井下采油螺杆泵作用下会发生复杂的振动现象,对旋流分离器内部流场造成一定影响。为研究螺杆泵不同转速下旋流分离器内部流场的变化规律,以同井注采工艺中螺杆泵作用下的旋流分离管柱为研究对象,针对振动壁面旋流分离管柱结构及工作特点,基于计算流体动力学方法、计算固体力学方法以及流固耦合理论,建立流固耦合力学模型;利用流固耦合分析方法,对双螺杆泵转动条件下井下旋流分离管柱内速度场、油相分布、涡量及湍动能等流场特性进行分析。分析结果表明:随着螺杆泵转速升高,分离器内切向速度和轴向速度强度逐渐减弱,径向速度的不对称性逐渐加剧,转速的周期性变化还会造成径向速度场分布的偏移;螺杆泵不同转速下旋流分离器内部涡量分布不同,随着转速升高,溢流管以及锥段部分附近相关流场的涡旋明显增强;旋流器溢流口附近油相体积分数会随着螺杆泵转速的升高而减小;不同螺杆泵转动状态下,大颗粒油滴的分布不同。所得结果可为螺杆泵井下旋流分离同井注采系统的设计及螺杆泵的转速设定提供参考。

油液多层过滤去固分离及特性分析

针对油-固体系中单层滤网无法同时满足过滤精度高与使用寿命长的问题,采用多层过滤器并对其去固分离特性展开分析。通过耦合流场控制方程、颗粒运动方程、颗粒-壁面碰撞模型方程,建立了适用油-固体系的多层过滤数值分析模型,探究了油-固体系中多层过滤器的去固分离特性,分析了入口流速和滤网层数对流场特性及过滤比(β)的影响。结果表明:多层过滤器可有效过滤孔径与粒径比(k_(d))大于15的固体颗粒;增加滤网层数,d_(5)和d_(20)(β分别为5和20时对应的颗粒粒径)显著降低;增大入口流速,d_(5)和d_(20)变化较小;当β<5时,颗粒粒径的变化对过滤比的影响较小;当β>5时,颗粒粒径的小幅增大可能导致过滤比显著提高。

涡轮动力模拟器甩油盘热流模型与流场特性研究

甩油盘作为涡轮动力模拟器(TPS)的重要零件,能有效地促进模拟器内循环系统润滑油的回流,提高轴承的润滑性并降低系统温升,为整机安全可靠运行提供了基础性保障。为了解决TPS内循环系统润滑油的回流问题,对TPS甩油盘及其内部循环流道进行了研究。首先,确定了涡轮动力模拟器轴承发热量及散热系数随转速的变化、甩油盘内部流体控制方程和边界条件;然后,构建了一类TPS甩油盘及其内部循环流道的完整内循环热流模型,并对比了轴承处温度仿真结果与实验结果以确保模型的合理性;最后,数值仿真得到了不同转速下内部循环流道的温度场、压力场和速度场。研究结果表明:转速增加能显著引发系统内最高温度上升,甩油盘作用下的内循环流场温度变化较为平稳,典型工况条件下仿真与实验得到的最高温度相对误差最大为12.3%,表明了热流模型的合理性。研究结果对于指导TPS甩油盘结构设计和提高整机运行安全稳定性具有重要的价值。

风电接入远海油气平台的规划方法

海上风电直供远海油气平台可降低发电成本和碳排放,但传统规划方法不适用于远海油气平台的负荷特性。在考虑海上油田电力系统燃气透平机组与负荷特性的基础上,建立计及风-燃-荷功率动态匹配特性的扩展概率潮流模型,提出适用于远海油气平台的风机规划方法。采用所提潮流计算方法,在满足远海油田电力系统的电压、线路载流量等约束条件下,以年发电成本与年碳排放量的综合成本最低为目标建立规划模型,并采用粒子群优化算法对模型进行求解。以我国某远海油田电力系统为例,提出针对远海油田电力系统特点的风电接入方案,算例结果表明,所提规划方法具有可行性。

离心超重力油水分离器流场特性的数值模拟研究

随着油田开采逐渐进入高含水期,对油水分离器的性能要求也愈发严格,现有油水分离器已很难达到分离要求,油水分离领域亟需新的研究进展。通过数值模拟的方法对一种新型离心超重力油水分离器流场特性进行了研究。从流动参数、结构参数以及物性参数3个方面探究不同参数对分离器分离性能及流场特性的影响规律。研究结果表明:各含水体积分数情况下该分离器分离效果都较好,油出口分离效率随着含水体积分数上升而减小,且含水体积分数较高时水出口的含油量较低;随着入口流量的增大,水出口含油量不断增大,油出口分离效率先减小后基本不变;随着电机转速的增大油出口分离效率先增大后基本不变,电机转速为500 r/min时,油出口分离效率为82%,电机转速为1500 r/min时,油出口分离效率增大至97%;在模拟范围内叶片数量与分离效果呈正相关;油密度和油黏度与分离器分离效果均呈负相关,其值越大分离效果越差。研究结果可为离心超重力油水分离器的实际应用提供理论指导。

新型无困油齿轮泵齿轮副型线优化与工作过程模拟

齿轮泵齿轮副的型线对齿轮泵性能影响极大。传统的渐开线型齿轮泵齿轮存在困油现象,产生局部高压,对其运行产生极大的危害。通过型线设计,来解决齿轮泵困油现象。基于曲线啮合理论,采用圆弧和高次曲线,构建一种新型双圆弧-高次曲线齿轮副,消除了齿轮泵的困油现象。进而,建立其几何模型并推导出型线方程,通过数值模拟,分析新型无困油齿轮泵的流场变化规律,并与现有齿轮泵进行对比。结果表明:新型齿轮泵消除了困油现象,型线组成简单,便于优化设计;此外,新型齿轮泵的工作性能更佳,流场更均匀。

电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能数值模拟

为了研究电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能,基于冷却流体及电机各部件3维模型,充分考虑各部件发热功率以及材料属性等物理量的影响,采用有限体积法对电机流-热耦合场进行模拟仿真,分析不同边界条件对电机流场和温度场的影响。结果表明:在最大冷却燃油流量以及电机最高功率下,流道的压力损失和电机的最高温度均能满足电动燃油泵的运行要求;随着冷却流量增加或燃油粘度的增大,流道的压力损失增大,且在最大冷却流量下,燃油粘度每增大1 mm^(2)/s,压力损失增大约2 kPa;电机功率和入口温度对电机各部件温度的影响较大,各部件温升与燃油进口温度近似呈线性关系,而环境温度对电机温度场影响较小。研究结果为电动燃油泵电机浸油冷却流道的设计与优化提供了理论依据。

入口弯管结构对重力式油水分离器内流场的影响

采用Fluent软件紊流计算中的标准k-ε模型,对安装不同结构参数入口弯管的重力式油水分离器内部流场进行数值模拟,得到含有3个出口位置、4种入射角度和4种不同轴向位置入口弯管的分离器内部流动特性.分析比较研究结果可以得出:入口弯管出口距筒体顶端内壁面越小,筒体对入射流体的阻碍作用越佳,流体通过整流构件后产生的返混区域越小;弯管入射角度在30°、60°和120°时,整流构件后方均产生涡旋,流场紊乱程度大,入射角度为90°时没有涡旋产生,流体流动相对最为平稳;入口弯管越靠近封头,整流构件前涡旋区域越小,整流效果越佳,后部流场轴向流动比例越多,越有利于油水两相分离.

致密油藏水平井组井间地应力场时空演化特征

水平井组开发致密油藏时,孔隙压力大幅下降会显著改变井间地应力的大小与方向,迫使加密井压裂裂缝朝向老井压力衰竭区扩展,导致加密井产量受限。因此,掌握致密油藏井间地应力场时空演化特征是加密井布井与压裂时机优选的重要基础。针对新疆油田金龙2井区致密油藏,基于岩石多孔弹性理论,建立了双水平井组应力渗流耦合模型,数值模拟得到随孔隙压力下降,井间地应力场的动态变化规律。以水平主应力方向发生反转时的孔隙压力变化值为评价指标,开展了储层物性和压裂完井参数对地应力时空演化特征的影响规律。结果表明,随孔隙压力下降,井间最大水平主应力方向发生反转;储层基质渗透率、井间距减小,单井单位储层厚度日产量及压裂缝间距增加会加快主应力反转,而初始储层孔隙压力对水平主应力变化趋势无影响,其中主要影响因素为井间距。

油冷电机转子润滑油路流场研究分析

以新能源汽车油冷电机某减速器油路为例,通过Workbench抽取了减速器管道油路并命名了边界条件,利用Fluent-meshing对油路进行了网格离散化,利用Fluent软件中realizable k-ε湍流模型对油路进行了数值计算,得出的转子出口流量结果与实验结果对比误差为1.3%;研究油路流场得出了产生能量损失的原因,并设计了3种直角转弯管道,实验分析了未改进及改进后共4种类型管道流场的压降及流线变化,为以后减速器润滑管道油路结构设计提供了理论依据。

自动化流量仪表在油气田地面工程中的应用

在油气田地面工程中应用自动化流量仪表技术是提高生产效率、保障作业安全、增强经济效益的关键。LTSM和GRU算法在处理和预测时间序列数据问题时具有显著优势,可有效提升自动化流量仪表智能化水平。基于此,从油气田地面工程的自动化需求出发,阐述了LTSM-GRU算法在自动化流量仪表中的应用,探讨了算法的技术原理、仪表的基本结构、硬件电路设计与自动控制系统的集成,旨在通过技术创新显著提高流量仪表的性能,提升油气田地面工程的智能化水平。

黏温黏压下径向柱塞泵滑靴副温度分布与泄漏量分析

针对高压大排量径向柱塞泵滑靴副摩擦失效和泄漏问题,以XDP1000型径向柱塞泵为例,对滑靴副温度分布与泄漏量进行了流场仿真和数值计算。首先,根据滑靴柱塞组件运动学特性分析,求解了滑靴偏转角变化规律,并通过建立滑靴副不同通道流量计算公式的方式,建立了滑靴副静压支承特性方程;然后,建立了滑靴副泄漏功率损失和摩擦功率损失模型,求解了滑靴副最佳油膜厚度,并分析了最佳油膜厚度的变化规律;最后,在考虑了油液黏温黏压特性的基础上,通过流场数值计算的方式,研究了滑靴副温度分布与泄漏量随径向柱塞泵工况参数的变化规律。研究结果表明:额定工况下,滑靴副最佳油膜厚度值约为14μm,滑靴副最佳油膜厚度值随着转子转角的增大而增大,随着工作压力和温度的增大而减小;滑靴运动方向侧油膜温度较另一侧高13 K,滑靴副温度值基本不受工作压力的影响,而随着转速的增大而升高;滑靴副阻尼孔泄漏量较滑靴边界泄漏量大0.02 kg/s,而且泄漏量随着压力、转速和油液温度的增大而增大。该研究结论可为高压大排量径向柱塞泵滑靴副设计及优化提供参考。

齿轮泵泄漏计算、卸荷槽优化和性能测试的实验研究

针对高速齿轮泵的泄漏和困油这两个影响泵性能的问题,为减少高速齿轮泵的泄漏量和困油压力,提出了一种理论、仿真和实验相结合的泄漏计算和卸荷槽设计方法。首先,建立了考虑间隙和泄漏的航空用高速齿轮泵的液压模型,推导了齿顶泄漏、侧向泄漏和啮合泄漏的计算公式;然后,给出了卸荷槽设计公式,优化了两卸荷槽间距,确定了卸荷槽的长度及深度和位置,并提出了一种改进形状卸荷槽;之后,利用Pumplinx软件得出了齿轮泵的内部流体域瞬时分布结果,对比了有卸荷槽流体域与无卸荷槽流体域,直观观察了困油现象,并详细比较了四种卸荷槽对应流体域产生的最大困油压力;最后,对航空用高速齿轮泵进行了实验测试。研究结果表明:实验测试的流量与所建立的仿真模型流量具有一致性,平均误差在10%以内,验证了计算公式和泄漏分析的准确性。该研究对工厂齿轮泵优化设计和生产具有重要的指导意义。

井下热力发生器燃烧仿真模拟

井下热力发生技术原理为将热力发生设备集成后置于井下,向井下输送空气、燃料和水,基于高压燃烧喷射机理,燃料与空气在燃烧室中充分燃烧,依靠产生的高温高压烟气将混合掺入的水汽化,产生复合热流体注入地层。因井筒尺寸受限,相比地面多元热流体发生器,井下热力发生器需在外径缩小1倍的情况下,输出排量提升4倍。结构变化后,主要面临燃烧是否充分、换热是否有效、输出温度和排量是否满足设计要求等问题,针对以上问题,本文建立了井下热力发生器流动与传热仿真模型,得到发生器工作时的温度场和流场分布,结果表明,发生器内部燃烧较为充分,最高烟气温度约1600 K,出口烟气温度约1300 K,出水温度370 K,即水温升高近80 K,但随水流量的增大,出口烟气温度有所降低,且当水流量过大,如43.4 t/h时,烟气最高温度、出口烟气温度反而升高,内衬最高温度也略有升高,出水温度降低,出现了冷却性能下降的工作状况。

特高含水油藏剩余油分布特征与提高采收率新技术

渤海湾盆地胜利油区经过60多年开发,整装、断块油藏已处于特高含水开发阶段,含水率超过90%,稠油油藏进入高轮次吞吐开发阶段,整体采出程度不到40%,仍有大幅度提高采收率的潜力,需要攻关进一步提高采收率技术。针对整装油藏特高含水后期高耗水层带发育、低效水循环严重,断块油藏剩余油分布差异大、有效动用难度大,深层、薄层超稠油注汽难、热损失大,有碱复合驱油体系结垢严重,聚合物驱后油藏动态非均质性更强、剩余油更加分散以及特高含水后期套损井多、出砂加剧、精细分层注采要求高等难题,明确地质及剩余油分布特征,深化驱油机制认识,围绕整装油藏经济有效开发、断块油藏高效均衡开发、稠油油藏转方式开发、高温高盐油藏化学驱开发开展技术攻关,形成整装油藏精细流场调控技术、复杂断块油藏立体开发技术、稠油油藏热复合驱提高采收率技术、高温高盐油藏化学驱技术、特高含水期主导采油工程技术等特高含水油田提高采收率技术系列,开辟先导试验区,取得显著开发效果,实现工业化应用,支撑胜利油区持续稳产。

固-液-温耦合作用下油液特性对大排量柱塞泵流量脉动的影响

挖掘机、盾构机等大型工程机械工作过程中,由于工况复杂、环境多变,其液压系统动力元件大排量柱塞泵相较于常规柱塞泵存在更大的液压冲击,进而引起较大的流量脉动与压力脉动。为降低大排量柱塞泵在挖掘、盾构等工况下的流量、压力脉动,减小油液介质对下游元件的冲击损坏,以及为选择油液介质方法提供理论指导,文中搭建了基于温度场影响的油液动力黏度、密度与体积弹性模量数学模型,在此基础上建立固-液-温耦合作用的柱塞泵数学模型;并使用ADAMS、AMESim软件完成固-液-温耦合作用下750 mL/r柱塞泵联合仿真,得到不同温度影响下柱塞泵流量脉动与压力脉动变化规律;通过整泵试验探究油液温度对柱塞泵压力脉动的影响规律,验证了750 mL/r柱塞泵固-液-温耦合联合仿真模型的正确性。针对油液的3种特性,分别使用正交试验法与单因素分析法考量其对柱塞泵流量脉动率的影响程度和规律。结果表明:柱塞泵出口流量脉动、压力脉动随温度的升高而增大;在设定工况下,油液体积弹性模量对流量脉动率影响占比为97.19%,密度占比为2.03%,动力黏度占比为0.78%;为降低油液特性对柱塞泵出口脉动率的影响,应选择体积弹性模量较大且密度较小的液压油。

稠油油藏多轮次吞吐阻流环的分布特征及突破开采技术

随着稠油油藏吞吐轮次的增加,原油黏度较小的组分被优先采出,近井带周围会形成高黏阻流环,储层渗流能力降低,导致周期产油量、周期产液量,周期气油比持续降低。为了弄清阻流环的形成机制及对渗流的影响,利用物理模拟和数值模拟方法,对不同周期稠油性质、渗流特征以及阻流环影响下的黏度场、温度场、压力场和饱和度场的变化特征进行研究。结果表明:多轮次吞吐后轻质组分被优先采出,重质组分留下,在近井带40~60 m处形成以沥青质、胶质等重质组分堆积为主的环状高黏阻流环;阻流环的宽度随着吞吐周期的增加而增大,阻流环会降低储层的渗流能力,影响了油藏中流场的分布特征,对远井区稠油的渗流起到遮挡作用,导致井间的原油难以有效动用;为了消除阻流环的不利影响,形成了基于阻流环分布的“前置降黏+高压搅动”“高效降黏+气体增能”2类释放产能促效引效开采技术。研究成果为多轮次吞吐稠油油藏持续高效开发提供实验支撑和理论依据。

基于SPH法的星形人字齿轮箱油气两相流动和参数影响分析

采用喷油方式进行润滑的星形人字齿轮箱内的流场分布非常复杂,针对其流动仿真分析存在很多困难。基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了喷油润滑的星形人字齿轮箱内流场粒子仿真模型,获得了齿轮箱内不同截面位置处的油气两相分布特性,对比分析了不同齿轮转速和喷油速度条件下的流场油液分布和速度分布。结果表明,油液在齿轮轴方向上不同截面位置处滑油流场分布有明显不同,齿轮箱中间截面位置处分布的油液量最多,且在太阳轮、行星轮与喷油口之间的区域出现了局部涡流现象;齿轮转速和喷油速度对齿轮箱内的油液分布均有较大影响。