沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响

为研究沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响规律,基于DPM模型对油气混输泵内部的沙粒运动进行数值计算,并采用Finnie磨蚀模型计算油气混输泵过流部件的磨蚀率.研究结果表明:在沙粒质量分数较小时,沙粒与流体介质混合均匀;随着沙粒质量分数的增大,增压单元内的沙粒局部质量浓度显著增大,沙粒集中在叶轮压力面及导叶流道中部;沙粒质量分数增大会使磨损区域和磨损率急剧增大;在叶轮域中,磨损首先发生在压力面出口处,吸力面则在进口外缘发生点状和条状磨损;在导叶域中,压力面的磨损主要发生在外缘处,吸力面的磨损主要发生在进口轮毂处;从定量分析看,叶轮叶片表面的磨蚀率普遍大于导叶叶片表面的磨蚀率,磨损最严重的位置为叶轮叶片进口靠近轮毂处.研究结果可为改善油气混输泵抗磨损性能以及提高油气混输泵实际运行寿命提供一定参考依据.

基于喷嘴出口砂质量分数精准测量的304不锈钢冲蚀行为

为了研究冲击角度、流体流速、砂粒直径以及砂质量分数等因素对304不锈钢材料冲蚀率的影响,本文以喷嘴处实际的砂质量分数为计算依据,采用自制的喷射式冲蚀实验台,精准测量了冲蚀实验过程中喷嘴出口处的砂质量分数,开展了液固两相流的冲蚀实验研究。研究结果表明,当冲击角度为45°时,水平切削力和垂直冲击力的交互作用最强,SS304不锈钢材料的冲蚀速率最大。流速为6~8m·s^(-1)时,冲蚀速率的变化较快,流速超过10m·s^(-1)后,增长趋势变缓。砂粒直径对SS304不锈钢材料冲蚀速率的影响,呈先增大后减小的趋势。与粗砂相比,砂粒直径较小时,冲蚀速率更大。砂的质量分数增加时,颗粒间碰撞频率的增加导致颗粒损失了部分动能,使得冲蚀速率降低。实验研究结果可为油气田复杂环境下材料的冲蚀预测及安全评价提供参考。

预固化树脂覆膜砂的研究

开发了一种制备预固化树脂覆膜石英砂支撑剂的方法。石英砂加热至110～350℃，置于混砂机内搅拌。依次往石英砂中加入偶联剂、树脂和增韧剂。搅拌10～20s后，加入固化剂使其表面覆膜树脂开始固化。搅拌60～120S后，加入硬脂酸钙。继续搅拌60～180s后，覆膜石英砂颗粒流动自如。冷却、过筛即可得到树脂覆膜石英砂。讨论了树脂的种类和含量、偶联剂和增韧剂对石英砂表面光滑度、圆度、球度、密度、酸溶解度、破碎率及导流能力的影响。石英砂被覆膜树脂后同中密度的陶粒支撑剂（52MPa）相比，具有密度小、酸溶解度低、抗破碎能力强和短期导流能力好等特性。预固化树脂砂的价格和施工成本都比陶粒低，现场施工已证明。使用预固化树脂砂不仅提高了原油产率，而且延长了压裂后的时效性，是一种具有发展前景的压裂支撑剂。

浑水质量分数对石英砂滤料过滤性能的影响

为了正确评价泥沙颗粒对微灌系统堵塞的影响,试验配置了4种质量分数分别为0.3‰,0.5‰,0.8‰和1‰的浑水,通过微灌用砂过滤器模型,研究了滤后水的浊度、粒径变化以及泥沙颗粒质量浓度随时间的变化规律.结果表明:浑水质量分数影响滤后水浊度和颗粒质量浓度,浑水质量分数大,则滤后水浊度和颗粒质量浓度高;不同质量分数浑水过滤10 min后,滤后水浊度均逐渐下降,而当浑水质量分数增大到0.8‰时,过滤10 min时滤后水浊度极不稳定,滤层截留较多的粒径大于0.1 mm颗粒,也有2%~3%的大粒径颗粒穿过了滤层.当浑水质量分数小于0.5‰时,滤后水中粒径小于0.1 mm颗粒的质量分数增大较少,粒径大于0.1 mm颗粒的质量分数不到1%.随着浑水质量分数的增大,平均浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率均呈负二次曲线变化,当浑水质量分数为0.8‰时,分别达到56.69%和57.61%.大质量分数的浑水具有较大的浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率,但易于造成砂滤层的堵塞,降低其过滤效果、缩短过滤时间.

含硫尾砂充填体长期强度性能及其影响因素

针对含硫尾砂胶结充填体经常出现的后期强度劣化现象,进行含硫和无硫尾砂充填体强度对比试验,研究灰砂比和料浆对含硫尾砂充填体长期强度性能的影响,并采用XRD和SEM对含硫尾砂充填体中水化产物进行分析。研究结果表明:尾砂含硫量(质量分数)为6.1%,主要硫化物为黄铁矿时,充填体120 d强度下降达到47.4%。灰砂比为1:8时,充填体各龄期强度显著增加,后期强度劣化得到改善。灰砂比为1:16时,充填体长期强度稳定在0.85 MPa左右。充填料浆质量分数对充填体强度影响也较为显著,质量分数为74%~76%时,充填体后期强度下降幅度最小。当充填体内部结构较疏松时,次生石膏可以填充水化产物之间的空隙,在一定程度上改善充填体长期强度性能。充填体结构较为致密时,次生石膏会破坏其微观结构,降低充填体后期强度。

风积沙质胶结充填材料性能对水固比响应分析

煤炭胶结充填开采技术是一项基于生态、地质和资源安全的新型开采技术,质量分数是控制胶结充填材料性能的重要因素。为了掌握风积沙质胶结充填材料对质量分数的响应,试验研究了质量分数对材料多项性能的影响规律。结果表明:抗压强度、坍落度、泌水率、分层度对质量分数的响应较为显著,凝结时间相对较弱。随着质量分数升高,抗压强度增长较快,坍落度、泌水率、分层度明显降低,凝结时间缓慢降低。同时质量分数与材料输送的屈服应力、黏度系数、沿程阻力等具体指标直接相关,但对各指标影响规律存在较大差异。分析认为,质量分数对材料性能和指标的控制是基于水分在材料输送和硬化过程中的化学和物理作用,水分在材料中既是化学反应的参与项,也是物理性能的控制项,对于每一种胶结充填材料均存在合理的质量分数区间。

矿用防灭火固体泡沫材料试验研究

针对斜沟煤矿井下现场使用固体泡沫材料封闭时发泡倍数低、成本高的难题,开展固体泡沫发泡特性试验研究,通过改变2种原料的配比及添加黄沙以对比分析发泡效果,得到固体泡沫发泡倍数最大时的2种原料的最佳配比和添加黄沙的百分比,同时对比在添加沙子和未添加沙子封堵体积空间Vm3时所花费的成本。据试验结果和在斜沟煤矿封堵23103尾巷时现场应用效果,得到当固体泡沫的含沙百分比达到25%、原料A和B的配比为1∶1.2时,固体泡沫可达到最大发泡倍数,最大倍数为14.220,此时能够发挥最佳防灭火效果。

某铅锌矿全尾砂膏体充填料浆流变性能研究

针对某铅锌矿充填管道超长距离输送阻力较大的问题,采用RST-SST型流变仪对膏体充填料浆流变特性进行了测定,揭示了料浆质量分数、砂灰比和水化时间对全尾砂膏体充填料浆流变参数的影响。结果表明:该矿全尾砂膏体属于宾汉姆流体;全尾砂料浆质量分数对膏体流变参数的敏感性最大,其次为砂灰比和水化时间;全尾砂膏体流变参数随着料浆质量分数呈二次函数增长,随砂灰比呈线性减小,随水化时间呈线性增大;当料浆质量分数处于74%~77%时,砂灰比和水化时间对流变参数的影响较小,当质量分数处于77%~80%时,砂灰比和水化时间对流变参数的影响较大,当砂灰比和水化时间分别处于4~7,60~100 min或者8~10,120~140 min时,流变参数较小且变化不显著,当砂灰比和水化时间分别处于4~7,120~140 min或者8~10,60~100 min时,流变参数较大且变化显著。