复合药剂强化浮选精煤加压脱水效果研究

为了降低浮选精煤滤饼水分、加快成饼速度,选择分子量为700万的非离子型聚丙烯酰胺(PAM)和非离子型表面活性剂(L-64),采用分别添加和混合添加等加药方式,在实验室加压过滤系统进行了脱水试验。通过接触角测量、红外光谱测试、滤液表面张力测量和絮团形态观测的方式研究复合加药强化脱水的机理。结果表明:PAM能加快脱水速度但降水效果一般,L-64能明显降低精煤水分但过滤速度一般;复合添加药剂能有效减少成饼时间和降低滤饼水分,相同药剂添加量的情况下,先加PAM后加L-64更有利于降低滤饼水分,先加L-64后加PAM更有利于减少成饼时间。提出了基于滤饼水分和成饼速度的双目标脱水效率强化水平评价模型,给出了复合药剂的最佳用量。复合加药能提高煤表面的疏水性,降低滤液表面张力,并且形成疏松透气性良好的絮团结构,有利于煤颗粒间毛细水的脱除,具有降低滤饼水分、提高过滤速度的双重功效。

富水粉细砂层盾尾同步注浆浆液渗透-压密扩散机制研究

为探究富水粉细砂层中盾尾同步注浆浆液扩散规律,将浆液扩散过程中滤饼开始生成的时间作为浆液渗透扩散与压密扩散转折点,建立考虑渗滤效应的浆液渗透扩散理论公式及浆液压密扩散影响半径理论公式,并通过自主研发设计的盾尾同步注浆系统进行相似模型试验,验证理论公式合理性。结果表明:(1)在富水粉细砂层中,浆液扩散规律与常规单一扩散模式不同,呈渗透-压密两阶段;(2)滤饼的作用在于将以孔压形式存在的浆液压力转化为有效应力作用于土体骨架,滤饼开始生成后,浆液扩散模式由渗透扩散转变为压密扩散;(3)由浆液压力有效应力转化率曲线变化规律可知,注浆压力越大,滤饼开始生成时间越短,即浆液渗透扩散持续时间越短;(4)随着注浆压力增大,浆液压密扩散阶段影响半径也变大,通过试验及理论计算确定注浆压力为0.4 MPa时对地层扰动范围约为1倍隧道开挖轮廓。该研究成果可为富水粉细砂层中盾尾同步注浆施工提供理论支撑。

致密油藏暂堵强化注水吞吐及暂堵分流数学模型研究

为了提高压裂改造规模较小、裂缝网络渗透率较低、储量丰富压裂段的采收率,提出暂堵强化注水吞吐工艺,即通过在注水吞吐的注入阶段注入暂堵剂溶液扩大注入水的波及面积,从而改善多轮次后水平井注水吞吐开发效果。首先通过并联不同开度造缝岩心,对比分析注水吞吐和暂堵强化注水吞吐对不同开度造缝岩心样品原油的动用程度;之后,在暂堵剂滤饼封堵特性实验的基础上,建立考虑井筒变质量流的水平井暂堵分流数学模型并分析暂堵剂质量浓度和注入速度对分流效率的影响。研究结果表明,暂堵强化注水吞吐使得大、小开度造缝岩心样品采收率分别提高了3.46%和1.71%,可有效改善注水吞吐开发效果;根据通过暂堵剂滤饼的压降与注入时间的关系确定滤饼阻力系数为1.13×10^(8)m^(-2);暂堵剂质量浓度越高,注入速度越高,分流效率越高。

泥饼形成预测模型及影响因素分析

在钻井完井过程中,工作液的滤失将会造成复杂的井下情况和油气层损害。泥饼的形成对井眼安全、快速钻进及储层保护起着重要作用。在分析泥饼形成机理的基础上,文中给出了预测泥饼厚度与工作液滤失量的数学模型,利用有限差分方法对模型进行了数值求解,实现了泥饼形成过程的数值模拟;同时,利用该模型分析了井眼与储层的压差、工作液固相质量分数、泥饼渗透率和环空流速对泥饼厚度及滤失速度的影响。研究认为:随着井眼与储层的压差、工作液中固相颗粒质量分数、泥饼渗透率的增加,泥饼厚度增大;随着环空流速的增加,泥饼厚度减小;在条件相同的情况下,随泥饼厚度的增加,工作液的滤失速度减小。

砂层盾构隧道泥水劈裂试验与数值研究

开展砂层盾构隧道泥水劈裂平面模型试验,研究不同覆土厚度条件下的泥水劈裂破坏机制、土体表面竖向位移和土体内部土压力变化规律.结果显示,劈裂机制为加压泥浆向掘削空间表面砂层渗透形成致密砂层及其表面泥膜(泥膜-砂层结构),泥膜-砂层结构在泥浆挤压作用下发生拉剪破坏.劈裂压力随覆土厚度的增加呈近似线性增大.劈裂扩展从刀盘顶部起始分别呈“斜直线”或“先竖直后斜线”型向上扩展.基于自主开发的模拟泥水劈裂的有限元计算程序,参照模型试验建立二维数值模型,计算获得与模型试验较一致的劈裂扩展形态以及土体内部竖向位移与水平位移的变化规律.结果表明,土体竖直向位移主要分布在刀盘上方以劈裂面为边界的“三角形”区域内,土体水平位移主要分布在掘削面土层.

有机物极性对超滤膜过滤性能的影响

为研究有机物极性对超滤膜过滤性能的影响,用超滤膜过滤有机物含量相当,有机物极性成分不同的5种水样,基于滤饼堵塞过滤模型和中间堵塞过滤模型对试验结果拟合。研究表明,超滤膜对不同极性有机物去除率由高到低为:VHA>SHA>NEU>CHA,在膜的浓水、正冲水、反洗水及化学清洗废液中,疏水性有机物的比例也相对较高。疏水性有机物浓度由高到低的水样1、水样2、水样3、水样4和水样5,过滤结束时通量分别为起始通量的91%,80%,69%,56%和45%,滤饼层过滤阻力系数kp和膜孔吸附系数kc均随水样中疏水性有机物含量的升高而增大,说明疏水性有机物在膜表面沉积和在膜孔的吸附性能都比亲水性有机物强,疏水性有机物是造成超滤膜有机污染的主要因素。

动态滤饼的渗透率计算方法探讨

动态滤饼是安全、快速钻井的重要因素。本文介绍了用西南石油学院自制的SW—Ⅱ型高温高压动态污染仪,对动态滤饼的渗透性进行了两年多研究的结果。认为影响动态滤饼渗透率的众多因素中,起主要作用的是压差、剪切速率、钻井液中固相颗粒大小以及地层渗透率。在大量实验研究分析的基础上,用量纲分析与多元逐步线性回归相结合的方法,建立了动态滤饼渗透率与上述各因素及固相含量之间的回归关系式。实例计算结果表明,用此关系式对动态滤饼渗透率进行预测的方法是切实可行的。为动态滤饼的深入研究及滤失理论模型和滤饼粘附卡钻模型的建立提供了必要的前提。

虹吸离心机的滤饼洗涤性能研究

滤饼洗涤对众多的工业生产部门是非常重要的 ,但由于物料性质各异引起的滤饼微观结构的差异 ,使得滤饼洗涤理论的研究与实际应用之间存在较大差距。以虹吸离心机用于重碱分离的滤饼洗涤为研究对象 ,采用宏观工程研究方法进行实验研究 ,并提出相应的滤饼洗涤数学模型。

泥饼结构物理模型与数学模型研究

通过对泥饼结构的物理模型与数学模型进行研究,可以准确地定量分析出14项泥饼质量参数。将钻井液静态滤失形成的真实泥饼的针入度曲线归结为5种类型,各反映不同泥饼内在质量的差别。通过分析泥饼在纵向压力作用下发生破坏的过程中力学特征的变化,建立了泥饼层状结构物理模型,解释了虚泥饼以及泥饼的可压缩层、密实层和致密层间的差别及其物理意义。将各类泥饼针入度曲线视为由4段连续光滑的直线和曲线组成的同一种典型曲线演变而成,建立了其数学模型。用数字化仪读入实测泥饼针入度曲线后,用泥饼质量评价软件CSEFCP可定量求解涉及泥饼厚度、强度和弹塑性等的14项泥饼质量参数,以快速、准确、方便地对泥饼质量进行定量评价。

精煤压滤产品水分的数学模型

介绍了微细粒浮选精煤压滤脱水工艺，通过大量实验，探索了不同的工艺条件对压滤产品水分的影响规律，并建立了数学模型。

用人工神经网络预测动态滤饼的物性参数

钻井过程中，在井壁上形成的动态滤饼不仅是安全、快速钻进的重要因素，而且动态滤饼的质量与油气层受伤害的程度，测井解释的准确性、油气井的产能等都有重大的影响，因此，动态滤饼一直为国内外众多石油界专家、工程技术人员所重视，对它的研究也未曾中断。渗透率及厚度是动态滤饼的两个重要物性参数，影响因素很多，错综复杂。准确测定动态滤饼的渗透率和厚度是必要的，但也是不易的。以往的实验测定方法，需要人力、物力与时间，费时费事。笔者利用人工神经网络原理，建立了动态滤饼的渗透率及厚度预测的神经网络模型。从ＳＷ－Ⅱ型高温高压动态污染仪测得的实验数据，通过ＢＰ算法，对动态滤饼的渗透率及厚度作出参数预测，其精度在９０％以上，表明该模型的正确性。利用此模型作动态滤饼的参数预测具有省时、省事，在计算机上易于实现，操作简单、快捷的特点，在现场生产及室内研究中，此模型具有广泛的应用前景。

振动固井对泥饼的剪切作用机理研究

钻井时钻井液会在井壁上形成泥饼,如果固井时泥饼没有被清除掉,就会在井壁上形成一个不可固化层,严重影响第二界面的胶结强度,而振动固井可以通过剪切作用清除泥饼,提高固井质量,但人们对其作用机理还缺乏认识。为此,利用有限元法,对振动固井中的泥饼剪切作用过程与规律进行了数值模拟分析。分析结果表明:振动固井产生的振动波对泥饼的剪切力比环空流动产生的剪切力大,可以直接剪切除去部分泥饼;振动波的频率比较低时,振动波可以剪除虚泥饼层与部分可压缩层;振动波的频率比较高时可以剪除泥饼可压缩层与部分密实层,泥饼致密层一般不会被破坏。由于频率高的振动波衰减较快,传播距离短,振动固井时为了提高泥饼的破坏程度,不能一味地提高振动波的频率,应在保证振动波传播距离足够的条件下,适当提高振动波的频率。

泥水盾构泥膜形成过程中超静孔隙水压力随时间的变化

泥水盾构施工是利用压力泥浆支护开挖面稳定,泥浆在渗透过程中在地层中产生的超静孔隙水压力会影响泥浆对地层的支护能力,分析泥膜形成过程中超静孔隙水压力的变化规律,对提高开挖面的稳定有重要意义。在一个能够测量地层中超静孔隙水压力的泥浆渗透装置中,用三种高渗透性地层和五种泥浆展开渗透实验,研究开挖面处超静孔隙水压力的变化规律。结果表明开挖面处超静孔隙水压力变化存在三种模式,而且泥浆有效粒径和地层代表粒径的比值是影响开挖面处超静孔隙水压力变化的主要因素。

加砂泥浆在砂性地层中的堵塞机制及成膜结构分析

泥水盾构在高透水地层成膜困难是当前工程中亟待解决的难题,在泥浆中添加粗粒材料是解决此问题的一种有效手段。文章采用自行设计的泥浆侵入地层成膜试验装置,选取轻质砂作为泥浆粗粒材料,改变其粒径,测定不同添加量和不同加载条件下的成膜滤失量和成膜时间,分析粗粒材料的粒径对成膜特征的影响,并由此提出一种三角化计算方法,可用于快速确定粗粒材料对地层孔隙尺寸的影响范围。结果表明:(1)在本试验地层条件下,添加粗粒材料可显著减小粒间孔隙尺寸,有效提高堵塞效率;(2)粗粒材料的粒径对成膜特征有较大影响,粒径较小的粗粒材料堵塞效果更好,其成膜特征较为稳定,粒径较大的粗粒材料成膜特征波动性较大;(3)不同粒径粗粒材料参与下最终形成的泥膜结构不同,粗粒材料粒径较大时形成混合型泥膜结构,粒径较小时形成双层型泥膜结构。

国外防漏研究的新进展

介绍了挪威斯塔万格(stavanger)大学开展的一项针对使用水基钻井液出现井漏问题的研究成果。该成果利用新提出的裂缝力学模型——"弹塑性屏障模型"描述了裂缝产生的过程,指出泥饼作为防漏屏障对提高破裂压力具有重要作用。防漏配方的实验结果表明:防漏剂类型、颗粒强度以及添加剂之间的不同组合,对井眼抗压裂能力都有很大影响。这项研究为新型井壁加固防漏技术提供了理论支持。

柴油机壁流式过滤体非稳态捕集过程的计算模型

基于排气在柴油机壁流式过滤体内的流动特点,并在综合分析壁流式过滤体深床捕集阶段捕集特点和滤饼捕集阶段捕集特点的基础上,建立了壁流式过滤体非稳态捕集过程的计算模型。该模型通过提出容纳度的概念,有效地区分了深床捕集阶段和滤饼捕集阶段;通过提出微粒在过滤壁表面沉积效率的概念,定量地描述了沉积在过滤壁表面的微粒量。基于该模型,介绍了计算算法,并编制了相应的计算程序。使用该模型研究了过滤体的捕集效率、流动阻力以及沉积在过滤体内微粒质量的非稳态变化规律。计算结果与试验结果吻合得较好,表明该模型在工程实际应用中具有可行性。

钻井完井中动态外滤饼形成的数学模型研究

在钻井完井作业中,滤饼质量直接影响到井壁稳定和对油气层的保护,滤饼质量差将会造成井下复杂情况以及井壁垮塌和油气层伤害等。因此,形成致密、薄、韧、低渗透的滤饼甚为关键。在研究钻井完井液中固相颗粒侵入地层造成地层损害的基础上,建立了固相颗粒在静、动态条件下形成外滤饼的数学模型,量化了滤饼质量与各相关参数之间的关系,并通过塔里木油田现场实践进行验证。综合分析认为,数学模型对钻井完井过程有一定的指导意义。

液压元件污染启动的物理模型

本文针对油液污染引起液压元件启动性能变化的现象,提出污染启动的概念、间隙过滤效应以及相应的滤饼理论为基础的物理模型。指出滤饼的特性直接影响着元件的污染启动性能,间隙是滤饼的形成处,滤饼的成因有机械、水力、磁和极化等因素;被污染元件的启动力应包含各种摩擦力和滤饼的破裂力。且结构性水力卡紧和污染性水力卡紧也会加剧污染卡紧,从而使元件在污染时的启动力增加。

多场耦合作用下溶质运移模型及机制研究

最新研究表明,多孔介质中溶质运移现象受化学渗透和土壤表面电荷的多重影响。随着城市化进程的加快,卫生填埋场衬垫系统的长期安全性和淤泥脱水问题也愈加严重。为了综合研究水头,电场和化学渗透等物理作用对离子在土壤介质中迁移特性的影响,建立了一个新的多场耦合模型。该模型用有限元法取得数值解,并且利用移动边界成功实现了对淤泥脱水和填埋场衬垫系统中水溶液和化学溶质迁移问题的数值模拟。对于衬垫系统而言,化学渗透现象和渗透电势两者均可减缓溶质击穿土层的时间,有助于延长衬垫的工程寿命。对于淤泥脱水问题的分析结果表明,水力渗透系数和电渗系数分别是主导压滤式和电渗式脱水处理的主要变量。孔隙淤堵是压滤脱水中最主要的问题,土工织物表面所积聚的滤饼会导致水流量急剧下降。

饱和滤饼洗涤性能研究

分析介绍了饱和滤饼的洗涤现状及存在的问题。应用置换、传质理论,建立了饱和滤饼置换、扩散洗涤的数学模型。通过实例计算出浓度比与洗涤比的关系,并与前人实验结果比较,证明了该数学模型的正确合理性。