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围压下磨料射流套管开孔形状和时间参数试验研究

作者: 李根生 马东军 黄中伟 牛继磊 田守嶒 侯成 来源:流体机械 日期: 2020-08-31 人气:215
围压下磨料射流套管开孔形状和时间参数试验研究
水力喷射径向水平井和水力喷射分段压裂技术可为低渗透等难动用油气藏提供两种经济高效的开采途径,应用高压磨料射流喷射进行套管开孔是其中关键技术。在分析了磨料射流工作机理的基础上,采用专门的围压装置及相应的试验台架,对磨料射流在围压下射穿套管的形状和时间参数进行了试验研究。着重研究了喷嘴压降、围压、喷距和喷嘴直径对射穿套管时间的影响,得出以下结论:随着喷嘴压降的增大,射穿套管时间缩短;随着围压的增大,射穿套管的时间延长;随着喷射距离的增大,射穿套管的时间延长;随着喷嘴直径的增大,射穿套管时间缩短。在本试验条件下,磨料射流射穿套管的孔径在10~14mm,射穿时间在18~330s范围内。

高压水射流深穿透射孔试验研究

作者: 熊建华 李根生 黄中伟 牛继磊 王明才 朱苏青 来源:流体机械 日期: 2020-08-30 人气:169
高压水射流深穿透射孔试验研究
在前期研究高压水射流深穿透射孔机理的基础上,研制了新一代高压水射流深穿透射孔井下装置,并结合江苏油田油井的实际井况,研究制定了现场选井条件、水力参数、井下施工管柱组合、工作液配方和施工工艺等,计算了油管伸长量,实现了现场施工作业设备和施工参数的配套。现场试验结果表明,该技术可用于井斜角达45。的井中深穿透射孔,射孔速度可达2m/h,射孔深度可达2m,增产效果良好。

水力喷射压裂射流密封压力场研究

作者: 曲海 李根生 刘营 盛茂 吴春方 来源:流体机械 日期: 2020-08-29 人气:177
水力喷射压裂射流密封压力场研究
水力喷射压裂工艺是集水力射孔和压裂一体的新型油田增产技术。本文在室内试验基础上,运用计算流体力学方法,对水力喷射压裂过程中射流密封压力场开展研究。得到了井下水力射流在套管环空和孔道内部的压力及速度分布。揭示了喷嘴空间位置、喷嘴数量、射流压力和喷嘴直径对射流密封压力场影响规律。结果表明:高速射流之间具有很强的独立性,喷嘴空间位置和喷嘴数量不会影响射流密封压力;孔道压力随射流压力和喷嘴直径的增大而增加。研究结果对水力喷射压裂工艺现场施工提供科学依据。

定向喷嘴布置对PDC钻头井底流场影响研究

作者: 黄英勇 李根生 田守 付加胜 来源:流体机械 日期: 2020-08-28 人气:78
定向喷嘴布置对PDC钻头井底流场影响研究
定向喷嘴布置的方式对PDC钻头的井底流场将有很大的影响,尤其是能改变PDC钻头的水力性能,因而研究定向喷嘴布置具有重要的意义。本文分析了喷嘴的不同布置方法,并通过数值方法模拟其对PDC钻头井底流场的影响。结果表明:在不完全对称布置方案的冲击区,在射流刚开始从喷嘴处流出去,但还未接触井底,各喷嘴射流处于衰减地带之内,这样的话将对钻头的清洗和携带岩屑离开井底非常有效果;在漩涡区,喷射角大、距钻头中心远的喷嘴射流则对清洗和携带井壁附近的岩屑起主要作用,喷射角小、距钻头中心近的喷嘴射流则对清洗和携带井底中心的岩屑起主要作用;在刀翼上的附面层由于周围喷嘴的影响,刀翼切削面低速区明显减少,剪应力增大,更好地预防、清除PDC钻头的泥包。最终达到提高机械钻速的效果。

酸性天然气侵入井筒多相流动规律研究

作者: 万立夫 李根生 迟焕鹏 宋先知 王海柱 来源:流体机械 日期: 2020-08-28 人气:81
酸性天然气侵入井筒多相流动规律研究
在综合应用井筒两相流压降和传热模型的基础上,考虑地层渗流与井筒耦合,考虑了钻井液和侵入酸性流体的基本物性参数与井筒温度压力的耦合作用,酸性天然气与水基钻井液间的相互作用(化学反应和溶解),建立酸性天然气侵入井筒多相流计算模型.通过数值计算分析,钻遇相同地层条件下,不同组分(甲烷+二氧化碳,甲烷+硫化氢)两类酸性天然气藏的环空压力等变化规律.结果表明,酸性天然气与水基钻井液化学反应消耗酸性天然气质量流量很小,可忽略.而井筒内溶解度较大,酸性天然气在近井口处由于溶解度迅速降低,气体密度发生突变,且二氧化碳和硫化氢摩尔分数的越大,突变位置越靠近井口处.酸性天然气中二氧化碳和硫化氢摩尔分数越大,井底压力变化越小,不能根据井底压力下降值直接判断溢流程度.

径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析

作者: 毕刚 李根生 沈忠厚 黄中伟 李浩 来源:流体机械 日期: 2020-08-21 人气:210
径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析
为解决径向水平井钻进过程中破岩效率和自进能力的问题,设计了一种自进式旋转射流钻头。运用数值模拟方法,采用RN G k-ε湍流模型对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性分析,并分析了射流钻头结构参数对喷嘴流场特性的影响规律,进一步优化了自进式旋转射流钻头。结果表明,自进式旋转射流喷嘴外流场的轴心速度在喷嘴中心线上的速度最大,随着径向半径的增大,轴向速度迅速减小;切向速度沿喷嘴径向呈现出经典的“N”形分布,有利于增大射流破碎岩石的深度和破碎面积;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离;自进式旋转射流钻头导向叶轮的螺距和导叶数量,对射流速度有着重要的影响;喷嘴直径对射流流场特性的影响较大。经过优化,得到射流钻头的叶轮螺距16mm,导叶数为2,喷嘴直径为1mm。

多孔射流钻头破岩钻孔规律试验研究

作者: 马东军 李根生 牛继磊 廖华林 黄中伟 来源:流体机械 日期: 2020-08-18 人气:150
多孔射流钻头破岩钻孔规律试验研究
利用自行研制的射流破岩系统,对淹没和围压条件下多孔射流钻头的破岩钻孔规律进行了试验研究,重点考虑了水力参数(冲蚀时间、射流压力、围压、喷距)和结构参数(孔眼数量和侧向孔眼扩散角)对破岩效果的影响,结果表明:随着冲蚀时间的增加,破岩效果先增加,后趋于平缓;随着射流压力的增大破岩效果随之增大;随着围压的增加破岩效果随之减小;随着喷距的增加破岩效果呈先增大后减小的趋势,存在最优喷距范围;随着孔眼数量的增多,破岩成孔形状越来越圆整;随着侧向孔眼扩散角的增大,破岩效果呈先增大后减小趋势,存在最优扩散角范围。试验结果可为多孔射流钻头水力参数选择和结构参数设计提供依据。

新型旋转射流多孔喷嘴流场的分析

作者: 李敬彬 李根生 黄中伟 宋先知 李奎 来源:流体机械 日期: 2020-08-17 人气:175
新型旋转射流多孔喷嘴流场的分析
设计了一种适用径向水平井技术的旋转射流多孔喷嘴。其前端面均布3个不同切向倾角15°、30°、45°的孔眼。利用数值模拟方法,采用 RNG k -ε湍流模型对该喷嘴流场特征进行了研究,并与试验破岩结果进行了对比。结果表明,15°孔眼轴向速度较大,扩散性差,衰减缓慢,类似直射流,破岩效果适中;30°孔眼轴向、径向、切向速度均较大,扩散性适中,衰减较慢,其破岩效果最佳;45°孔眼虽具有较高切向、径向速度,但扩散性较强,衰减较严重,可形成较大破岩面积,但破岩深度有限;3个孔眼破岩面积在径向存在重叠,当喷嘴旋转时,可轨道扫描式完成联合破岩;不同倾角破岩效果不同,本试验中30°倾角的孔眼破岩效果最佳。流场数值模拟结果与实际破岩效果基本一致。

脉冲空化多孔射流钻头的结构设计研究

作者: 马东军 万立夫 李根生 来源:流体机械 日期: 2020-08-15 人气:137
脉冲空化多孔射流钻头的结构设计研究
在多孔射流钻头的基础上,设计了脉冲空化多孔射流钻头,分析了其工作原理:当流体冲击叶轮高速旋转时,可对侧向孔眼入口处的流场产生有规律性的扰动,形成脉冲射流;同时,高速旋转的叶轮可以降低叶轮附近流体的局部压力,可产生许多微小空泡,夹杂在射流中形成空化射流。同时形成的2种射流进而耦合成脉冲空化射流。并利用流体力学和机械设计理论对射流钻头本体、叶轮轴和叶轮的结构参数进行了研究,研究结果可为脉冲空化多孔射流钻头结构设计提供依据。

多孔喷嘴能量转化效率分析

作者: 李敬彬 李根生 黄中伟 宋先知 来源:流体机械 日期: 2020-06-15 人气:149
多孔喷嘴能量转化效率分析
多孔喷嘴是径向水平井技术的核心技术装备,需同时实现高效破岩与强力自进,而目前常用的多孔喷嘴的流量系数一般在0.6左右,其能量转换效率仅为36%左右,严重限制了多孔喷嘴的整体性能。因此,研究多孔喷嘴流量系数影响规律十分必要。根据流量系数定义推导了多孔喷嘴流量系数,试验确定了各孔眼局部阻力系数,并研究了排量、孔眼数量对多孔喷嘴流量系数影响规律。结果表明,多孔喷嘴能量转化效率等于其流量系数的平方;其流量系数由各孔眼流量系数与其权重决定;孔眼流量系数主要取决于其沿程阻力系数与局部阻力系数;绝大部分能量损失由局部阻力损失引起;而孔眼局部阻力系数随着排量增加略有降低,但随着孔眼数目增加而迅速增大。
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