井下旋流分离管柱的振动特性研究

为研究旋流分离管柱在注入泵和采出泵两螺杆泵抽吸条件下的振动特性,对其进行模态分析和瞬态动力响应分析。结果表明,不同工况下,旋流分离管柱的固有频率有所不同;固定注入泵一端和固定采出泵一端相比,固定采出泵一端各阶固有频率较小;螺杆泵转动引起的激振力和内部流量变化都会导致管柱变形,其中螺杆泵转动对旋流分离管柱变形影响较大;相对于固定采出泵,固定注入泵条件下旋流分离管柱产生的振动位移更大,是旋流分离管柱自身结构和注入泵转速产生更大激振力综合作用导致的结果;控制两个螺杆泵工作状态的时间差,理想情况下可以控制旋流分离管柱的总变形。

“两抽两灌”水源热泵系统应用效果分析及优化布置

为探究丹东市某工程地下水源热泵系统的实际应用效果及布井方式的合理性,采用COMSOL Multiphysics软件,建立三维水热耦合数值模型,对“两抽两灌”水源热泵系统进行为时一年的运行水温监测,并对实际应用中抽灌井的布置方式以及抽灌井间距是否存在含水层“热贯通”问题进行分析,将存在的问题与工程场地条件相结合。结果表明,采用“抽灌井平行布置”时,且抽灌井间距离为55 m时,发生“热贯通”的程度最轻,为丹东市水源热泵规划提供科学设计方法及参考依据。

盐泥注井改造运行总结

因盐泥中氯离子含量过高,水泥装置无法直接利用。盐泥处置不仅费用高,而且环保风险较大,为此,对盐泥进行注井改造,实现环保生产。

同井注采工艺技术及其矿场应用

目前高含水老油田的年产油量在中国年产油量的占比在70%以上,要保持稳产就必须要保证高含水老油田产量稳定的开发需求,为了满足这一现场需求,通过完善回注层段分层注水技术、不动管柱实施增注工艺以及同井注采采出层及回注层参数录取方法,大庆油田提出了一种结合高效井下油水分离、桥式封隔器等工艺的有杆泵同井注采技术。结果表明:同井注采技术在不打新井的情况下可有效增加油水井对应连通方向、增加注水层点和提高波及体积;同时能够将同一区块分采的2套或多套层系构建起一套立体高效开发层系,使大部分水不举升到地面而直接在地层内部循环驱替。现场试验表明,试验区平均单井产液量降低了94.5%,综合含水率下降了34.1%;地下回注注水单耗降低了83.0%;井下管柱平均工作寿命可增加到1.5 a以上。研究成果能够有效提高油井产量、降低开采成本、提高采收率,实现了超过目前“极限含水”条件下继续经济、有效的开采,对老油田长期持续稳产具有重要意义。

地下水源热泵抽灌井优化布置及参数灵敏度

为了确定地下水源热泵的最佳布井方式,探明含水层温度场变化特征以及水文地质参数灵敏性,以石家庄地下水源热泵适宜区肖家营—东兆通为研究区,基于热储层的地热地质条件和热物性参数,利用FEFLOW软件构建了三维水-热耦合数值模拟模型。在2000 m^(3)/d的抽灌量下对不同井间距、不同布井模式-含水层温度场变化进行模拟,探讨发生热突破的可能性,并探讨温度场关于热导率、渗透系数、孔隙率等参数的灵敏度。研究结果表明:1)在单抽双灌模式下,方案C(两眼回灌井连线与地下水流向垂直,一眼回灌井位于抽水井正下游,另一眼回灌井位于沿地下水流向45°方向,即两回灌井与抽水井组成等腰直角三角形,抽水井正下游的回灌井为直角顶点)的布井方案对含水层温度场影响最小,为最优方案;2)单抽双灌模式下,抽灌量为2000 m^(3)/d时,方案C抽灌井间距设置在40~50 m较为合理;3)抽灌过程中,温度场对于渗透系数的改变灵敏度较高,而对孔隙率以及热导率的改变灵敏度较低。

振动条件下旋流分离管柱流场特性

旋流分离管柱在井下环境中会发生复杂的振动现象,从而对管柱内流场及管柱自身造成影响。为研究振动对旋流分离的影响情况,在振动耦合条件下对井下旋流分离管柱内的流场特性进行了分析。研究发现,3种速度场有明显变化,切向速度和轴向速度峰值减小,径向速度不对称性加剧;溢流管内部涡量和湍流强度分布规则性变差,其中内锥部分涡量强度明显增强,近壁处湍流强度更高值占据的区域分布范围也更多;油水分离效率会随着螺杆泵转速升高而降低,降低程度均达5%以上,但这种影响会随螺杆泵转速的增大而减弱,因此转速引起的激振影响对流场有个最大限度。

地浸开采井场抽注单元优化设计研究

地浸开采井场抽注单元可能出现注液量大于抽液量的情况,造成部分浸出液扩散至溶浸范围之外。通过采区目标优化方法,对井场单孔抽注液量进行优化计算,能够实现采区每个抽注单元的抽注平衡,保持总抽液量大于总注液量0.5%,使浸出液尽可能控制在井场范围内。根据优化结果调整各抽注单元的抽注液量,可实现采区同时投产、同时退役。

基于管井井点降水的水闸泵站基坑施工技术研究

在现阶段的水闸泵站基坑施工中,经常会出现地下水上涌的情况,导致基坑涌水严重,影响后续施工进程。本文以某水闸泵站工程为例,对基于管井井点降水的水闸泵站基坑施工技术展开研究。研究表明,管井井点降水技术能够解决基坑施工渗水的问题,保证基坑内干燥,可为其他水利工程基坑施工提供参考和借鉴。

海上油田注水井远程控制优化设计与改造效果

在海上油田开发生产过程中,需要持续向地层注水保持油田开发生产过程中的地层能量,其效果决定了海上油田开发生产的好坏。海上油田通过注水泵增压以达到设计注水压力要求实施注水,随着油田开采年限的增加,信息层含水量和注水量也逐年增加,因而,需要对注水系统不断进行完善和优化,确保设备在最佳工况区运行,以此实现对海上油田设计注水压力的要求。通过中控系统组态对海上油田注水井远程控制优化,实现异常工况下注水井的远程控制,从而避免了海上油田因注水流程而导致的流程关断,提升了海上油田生产效率,保证了海上生产平台的平稳安全运行。

大庆油田致密油水平井侧向穿层压裂试验及效果评价

大庆油田扶余油层为典型的致密油储层,具有低孔低渗,砂体纵向不连续、横向不集中特点,需采用体积压裂才能有效动用。针对新探区砂体分布预测难度大、部分水平井砂岩钻遇率低、传统体积压裂井控储量小的问题,首次开展了水平井侧向穿层压裂可行性评价及现场试验。根据井轨迹与目标砂体空间位置关系,优化定方位扇形射孔,确保裂缝向优势砂体方向扩展延伸;优选套管桥塞分段+大排量单簇单压工艺,提高穿层能量与波及缝长;应用动态酸处理技术,降低穿层施工压力;采用全小粒径组合支撑+纤维伴注支撑工艺,构建由井筒到目标砂体远端的全支撑裂缝,实现对井筒侧向未钻遇砂体的有效沟通和动用。在M1-平5井第1~5段开展侧向穿层压裂现场试验,井下微地震监测显示,穿层段人工裂缝长度176~256m,沿目标砂体方向有效延伸;示踪剂监测结果表明,穿层段均有产油贡献,平均单段产油贡献率与层内致密油Ⅰ-2类层相当,证实侧向穿层压裂试验获得成功。

水源热泵抽灌井布局及其运行过程中地下温度变化

本文以某水源热泵空调系统为例,建立了抽灌场地及周边地下水动力场与温度场的耦合数学模型,运用数值法求得系统运行过程中地下水的温度变化,分析了场地"热短路"效应和不同含水层中温度场的影响范围,以定量化的手段科学评价了场地抽灌井的布局及其可行性。分析结果表明,由于抽灌井之间的"热短路"程度较轻,场地的抽灌井布局可保证系统的高效运行。

地源热泵系统抽灌模式对地下水流场和温度场的影响

通过建立三维水热耦合数值模型,对地下水地源热泵系统井群平行抽灌(即抽水井与回灌井平行布置)以及交叉抽灌(即抽水井与回灌井交错布置)两种调度运行模式下,系统运行后的含水层地下水流场及温度场情况进行了模拟计算、分析。结果表明:平行抽灌模式对含水层地下水流场、温度场的影响范围、程度均大于交叉抽灌模式,从系统运行效率以及对地温场的影响方面考虑,交叉抽灌模式均优于平行抽灌模式。

红崖山灌区机井空间布局适宜性评价

灌区机井空间布局的适宜性评价对于地下水的合理开采与机井的布局优化具有重要作用。该文选择石羊河流域红崖山灌区为研究区,提取土地资源利用类型、地下水埋深、含水层厚度、单井出水量和地下水矿化度等影响因素作为机井空间布局的适宜性评价指标,根据影响因子属性的空间变异性,将灌区划分为366个评价单元,并采用熵权法确定各指标的权值和区域的综合评价值。结果表明,红崖山灌区机井的空间布局受地下水埋深和单井出水量的影响较大;研究区不适宜、不太适宜、一般、较适宜和适宜布井的面积比例分别为19.33%、24.33%、46.61%、7.33%和2.40%,较适宜和适宜布井的面积比例较小。研究结果为灌区机井空间布局提供了一定的理论依据。

地下水源热泵的水文地质设计

地下水源热泵是一种国内外正在迅速推广的新型节能环保型空调技术,但如果设计和运行管理不合理,会造成水资源的耗损和地质环境的破坏,因此需要加强其水文地质设计。地下水源热泵的水文地质设计包括水力学设计、热力学设计和地质环境保护设计。水力学设计的重点是维持地下水回灌能力,热力学设计的重点是防止回灌井导致的地下水过热和过冷,地质环境保护设计重点是防止水资源浪费和地下水污染。算例分析表明,抽灌井距的确定需要把水力学设计与热力学设计结合起来进行。

地能利用过程抽灌井区热贯通及其定量分析

在地下水源热利用过程中,抽、灌井区热贯通导致地能利用的衰减已经成为逐步显现的工程问题.针对几种典型井群布置模式下的热贯通问题,利用模拟计算手段,比较了抽、灌井区的热贯通时间差异和程度.通过衡量井群区域温度的扩散传输范围和速率,定量分析判断能量利用过程中的热贯通效应,为控制热贯通提供衡量参数和控制依据.研究表明,在一定的抽、灌热流动条件下,井群布置方式决定着热贯通的影响范围和程度,以及对抽灌井区能量的有效利用程度有着明显影响.

大排量泵抽排液技术研究

针对注水井酸化、压裂等改造措施后,传统排液技术转抽时间长、排液速度慢、入井液二次伤害等问题,研究了大排量泵抽排液技术。该技术利用自投捞快速排液泵及地面橇装式连续抽汲装置,可实现压裂、转抽、排液一体化施工,具有转抽快、排量大、施工简单的特点。现场应用69口井,实施成功率为100%,节约转抽时间40%以上,较好地满足了注水井快速排液的要求。

含水层构造对抽灌水温变特性的影响

针对不同含水层构造抽灌井群地下温度场的演化规律进行实验研究,分析相同井群抽灌量和几何参数条件下,不同含水层介质的热湿运移规律及热交互影响。研究表明:含水层岩性的变化对井场热贯通时间的影响较大,对后期的热交互影响相对略小。粒块体结构较大的砂砾含水层,其井场热贯通时间明显缩短。含水层介质的分布状态对热交互影响较大,对热贯通时间的影响有大有小。对于均匀分布含水介质,各井抽灌量应尽量均匀分配,推迟热贯通发生和减弱热交互影响。对于非均匀分布含水介质,采用各井配置流量调整,可改善热湿均衡性,避免非均匀含水介质的不利影响。

热泵耦合含水层储能技术研究

结合实际工程项目,对对井抽灌热泵耦合地下含水层储能效果进行了研究与评价。结果表明热泵耦合含水层储能系统能够充分利用浅层地能资源,实现冬灌夏用和夏灌冬用的储能作用,节能效果显著。但是,在冷热负荷不平衡的情况下,若系统长期运行会造成采井或灌井周围温度的降低或升高。因此,为了保护地下生态平衡,系统应尽量在冷热负荷均衡的工况下运行。

抽灌模式对含水层采能区热渗场的影响

以西安市御品轩食品工业园试验场为研究区,建立三维水热耦合数值模型,模拟预测不同抽灌井布局方案下地下水渗流场和温度场的演化规律。结果表明,含水层地温场的变化不仅与地下水的天然流场有关,而且受抽灌井布局的影响,直线型异侧回灌模式对地温场的影响大于直线型同侧回灌模式。井距越大,抽水井发生热贯通的时间越长。从利于回灌角度看,直线型异侧回灌优于直线型同侧回灌;从控制热贯通效果看,直线型同侧回灌优于直线型异侧回灌。针对试验场地的具体条件,两种井群布置方案均突破了热贯通现象,仅考虑渗流场的影响,最优布井模式为直线型异侧回灌。

水源热泵应用的细节技术探讨——以北京地区为例

鉴于水源热泵系统中存在一些技术问题未被人们所认识或未引起足够的重视,本文详细阐述了抽灌平衡时地下水动力场及温度场的影响范围估算、抽灌井轮换、水资源保护与热泵效率的关系、抽灌群井布置方式、区域地下水流场对抽灌井布局的影响、浅层地热能储量消耗与热泵的关系、起始运行期选择等七个关于热泵应用的细节技术,为应用水源热泵系统的用户和有关部门提供科学参考,以扬长避短,充分发挥水源热泵系统环保节能的优点。