水力噴砂壓裂過程噴嘴沖刷腐蝕數(shù)值計(jì)算

凝析氣田集輸管道中介質(zhì)的流態(tài)和成分比較復(fù)雜,容易引起管道彎管發(fā)生沖刷腐蝕,導(dǎo)致管道事故。針對這一現(xiàn)象,將計(jì)算流體的方法引入到彎管的沖刷腐蝕的研究中,根據(jù)流體流動的規(guī)律,建立了彎管沖刷腐蝕的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)氣田集輸管道中的實(shí)際運(yùn)行參數(shù),模擬三種工況下管道彎管中流體的運(yùn)動。結(jié)果顯示,管道中確實(shí)存在最大剪切應(yīng)力和最大含液率的區(qū)域,并且氣相介質(zhì)流速越大,沖刷腐蝕越嚴(yán)重;彎管結(jié)構(gòu)的改變,引起管道內(nèi)介質(zhì)流速和湍流強(qiáng)度等參數(shù)發(fā)生改變。研究成果可為研究流體力學(xué)因素對管道沖刷腐蝕的影響提供指導(dǎo)依據(jù),還可以用以指導(dǎo)實(shí)際管道的腐蝕檢測和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,減少氣田事故的發(fā)生。

針對收縮型噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)長徑比(直線段長度與直徑的比值)嚴(yán)重影響出口射流的沖蝕性能這一關(guān)鍵問題,研究了噴嘴內(nèi)部射流加速機(jī)理,得出長徑比是影響噴嘴出口射流速度的最主要因素之一;針對工程中5吋套管常用噴嘴結(jié)構(gòu),選取不同噴嘴直徑和直線段長度,利用fluent軟件計(jì)算了35組模型(直線段長度為6~12mm,直徑為4~6mm),結(jié)果表明:射流速度最大時噴嘴長徑比存在一個最佳值,本次計(jì)算射流出口速度最大時長徑比為1.8;實(shí)驗(yàn)室按照數(shù)值計(jì)算模型加工35個不同長徑比噴嘴,利用粒子圖像測速系統(tǒng)(piv)進(jìn)行非接觸式試驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,揭示了長徑比對噴嘴出口射流性能的影響規(guī)律,驗(yàn)證5吋套管常用噴嘴(總長度為17mm、收縮角30°)出口射流最大時對應(yīng)的長徑比1.8,試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬一致.

依據(jù)水力噴砂分段壓裂的技術(shù)特點(diǎn)結(jié)合常規(guī)加砂壓裂設(shè)計(jì)方法,建立了水力噴砂分段壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過數(shù)值計(jì)算,給出了噴嘴數(shù)量與施工排量的匹配關(guān)系曲線和環(huán)空壓力與排量的關(guān)系曲線,借助實(shí)驗(yàn)手段,模擬現(xiàn)場油管與環(huán)空注入壓裂液的比例研究了壓裂液混合液的黏彈性恢復(fù)能力和耐剪切性能,為現(xiàn)場水力噴砂射孔噴嘴數(shù)量、排量和射流速度的設(shè)計(jì),加砂壓裂油管和環(huán)空排量的優(yōu)化提供了參考。

瑪依納水電站引水發(fā)電系統(tǒng)無法滿足gb/t9652.1—2007《水輪機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)條件》要求,系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。為此,在引水發(fā)電系統(tǒng)樞紐布置無法改變的情況下,在犧牲調(diào)速系統(tǒng)速動性,放寬對電站調(diào)節(jié)品質(zhì)要求的前提下討論其引水發(fā)電系統(tǒng)布置的可行性。目前,2臺機(jī)組已經(jīng)安全穩(wěn)定運(yùn)行多年,證明該電站引水發(fā)電系統(tǒng)布置是合理的。

水力噴砂射孔壓裂是集射孔、壓裂、隔離于一體的新型增產(chǎn)改造技術(shù),適用于低滲透油藏直井、水平井的增產(chǎn)改造,是低滲透油藏壓裂增產(chǎn)的一種有效方法。提出兩步法計(jì)算顆粒撞擊套管壁的軸向速度:首先計(jì)算單相流的穩(wěn)態(tài)流場,再分析顆粒在穩(wěn)態(tài)流場中的運(yùn)動。計(jì)算結(jié)果表明,顆粒在流體中的軸向速度與實(shí)際情況定性符合。通過對不同間距下顆粒到達(dá)套管壁的軸向速度的計(jì)算,得出最佳噴嘴出口與套管壁之間的軸向間距為6mm。

為了有效地保持油田的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn),科學(xué)工作者提出了用于切割、破巖和清洗的水力噴砂射流技術(shù)。它能增加彈道的穿透深度,減少壓實(shí)傷害,改善壓裂效果。因?yàn)閷λ娚吧淞鳈C(jī)理、影響因素研究的不夠深入及成本高等因素,在很長一段時間內(nèi)水力噴砂射流技術(shù)未能得到廣泛應(yīng)用。迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)與日益成熟的計(jì)算流體力學(xué),為水力噴砂器的數(shù)值研究提供了可靠途徑。采用計(jì)算流體力學(xué)的方法,利用仿真軟件,對不同磨料密度﹑粒徑和噴射速度下的噴砂器工作情況進(jìn)行了數(shù)值研究。切割口處的壓力隨顆粒直徑和射流速度的增加而增加,隨粒徑的增加而減少。這一研究結(jié)果,可為水力噴砂射流器優(yōu)化方案的研究提供理論基礎(chǔ)。

水力壓裂概述 發(fā)布：本站來源：濟(jì)南多吉利 減小字體增大字體 水力壓裂概述 一、單井水力壓裂的增產(chǎn)作用及其效果預(yù)測方法 從油藏工程觀點(diǎn)看，水力裂縫是油層中帶有方向性的具有一定長、寬、高的幾何形狀的高滲帶。單井壓裂 后，水力裂縫與井筒所組成的系統(tǒng)，與油層連通的面積遠(yuǎn)大于無水力裂縫時井筒的面積，顯著地降低了單 井生產(chǎn)時地層的滲流阻力，這是壓裂改造后單井的基本增產(chǎn)機(jī)制。當(dāng)鉆開油層后，井底附近地帶因受鉆井 液等傷害而使產(chǎn)量下降，通過壓裂使水力裂縫穿過傷害地帶（一般傷害帶小于2m）進(jìn)入未受傷害的油層， 使未傷害油層中的油流通過水力裂縫進(jìn)入井筒，恢復(fù)并提高了井的自然產(chǎn)能。在單井壓裂時，往往兩種機(jī) 制都起作用。 一般來說，在相對較高的滲透率油藏，由于生產(chǎn)井壓后投產(chǎn)很快就進(jìn)入擬穩(wěn)態(tài)流狀況，所以產(chǎn)量預(yù)測求解 可以用徑向流動方程，通常，這可用prats與mcguire和sikora方法來求解。

新疆油田公司采油二廠、井下作業(yè)公司、采油工藝研究院等單位聯(lián)合作戰(zhàn),對采油二廠73157井實(shí)施水力噴砂射孔壓裂管柱施工作業(yè),此次施工中在采研院科研人員現(xiàn)場指導(dǎo)下,施工單位積極配合,共同合作,使得73157井水力噴砂射孔壓裂管柱現(xiàn)場作業(yè)獲得成功。截止到目前,水力射孔壓裂已在油田公司現(xiàn)場實(shí)施3井次,其中2009年完成施工的采油二廠15—4a井,施工后增產(chǎn)效

針對油田罐體內(nèi)易沉積泥砂和這些含油泥砂難以自動清理的技術(shù)問題,選擇圓錐收斂形沖砂噴嘴進(jìn)行了水力沖砂性能的試驗(yàn)研究。確定了單個噴嘴的最佳沖砂流量和沖刷范圍,得到流量q、噴距h(噴嘴與砂面垂直距離)、沖刷坑尺寸之間的關(guān)系,按此參數(shù)設(shè)計(jì)的水力沖砂噴嘴管網(wǎng)能使沖砂覆蓋率達(dá)到99%,并能使油水界面基本不受擾動影響。

水力壓裂原理

煤層水力壓裂增透技術(shù)應(yīng)用 劉延超何忠信曹承斌鄭學(xué)斌 摘要：針對較難抽放煤層、采用水利壓裂增透技術(shù)后透氣性增加，抽放濃度增大，消除了瓦 斯超限隱患，保證了安全生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞：水利壓裂、煤層增透 道清煤礦北斜井經(jīng)沈陽煤科院測定煤的破壞類型為ⅱ～ⅲ類，煤的瓦斯放散 初速度指標(biāo)δp介于5.41～15.28之間，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值介于0.18～0.75 之間。屬于較難抽放類型，施工的順層鉆孔、穿層鉆孔往往單孔抽采濃度達(dá)不到 20%，抽采效果差，煤層開的采往往伴隨著大量瓦斯涌出，瓦斯報(bào)警和瓦斯超限 的威脅越來越嚴(yán)重.隨著開采深度的增加及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜化、煤層透氣性差、瓦 斯抽采效率低、當(dāng)前瓦斯治理技術(shù)與裝備不能滿足需要，嚴(yán)重影響了采煤接續(xù)及 安全生產(chǎn)。為解決低透氣性帶來的瓦斯抽采困難的問題，提出了水力壓裂增透技 術(shù)，通過實(shí)施水力壓裂措施，增大煤體透氣性，擴(kuò)大鉆孔影響半徑，

水力壓裂力學(xué)

先期固結(jié)壓力的數(shù)值計(jì)算法——基于卡薩格蘭德法，分析并確定土體先期團(tuán)結(jié)壓力曲線的擬合數(shù)學(xué)模型，根據(jù)先期固結(jié)壓力的數(shù)值計(jì)算原理應(yīng)用matlab軟件可實(shí)現(xiàn)其數(shù)值求解，實(shí)例表明，matlab軟件在土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理上有很好的應(yīng)用價(jià)值。

根據(jù)微張力減徑機(jī)組軋制工藝,采用ansys/ls-dyna大型通用有限元分析軟件對無縫鋼管的微張力減徑過程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得到了鋼管經(jīng)過各機(jī)架時的應(yīng)力場、應(yīng)變場、壁厚的分布規(guī)律,以及金屬的變形狀態(tài)。模擬結(jié)果能夠較好地詮釋鋼管減徑過程中出現(xiàn)的壁厚不均等現(xiàn)象,模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)中鋼管變形行為狀態(tài)基本吻合。研究結(jié)果對于技術(shù)人員分析、制定和優(yōu)化鋼管減徑工藝制度具有較好的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

水力噴射壓裂工藝技術(shù)介紹

以有壓管道非恒定流微分方程組為基礎(chǔ),結(jié)合碗牛壩水電站具體邊界條件,建立了基于特征線法的描述水電站突甩負(fù)荷過渡過程的數(shù)值模型,全面細(xì)致地模擬出了該電站突甩負(fù)荷過渡過程中任一時刻壓力管道任一斷面各水力要素和機(jī)組各工況參數(shù)的瞬變規(guī)律,為該電站的設(shè)計(jì)及安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)依據(jù),對類似工程也有一定的參考價(jià)值。

為研究水力壓裂過程中鉆孔應(yīng)變發(fā)展的特征,在不同應(yīng)力條件下開展了鉆孔水力壓裂試驗(yàn),測試分析了鉆孔壓裂段孔壁變形的規(guī)律。結(jié)果表明:在水壓作用下,壓裂段孔壁應(yīng)變較為明顯,存在拉伸和壓縮2種類型,根據(jù)與水壓的對應(yīng)關(guān)系,2種應(yīng)變曲線可分為4個發(fā)展階段,即壓裂管路排氣階段(應(yīng)變小幅波動)、水壓上升階段(應(yīng)變快速增加)、起裂延伸階段(應(yīng)變緩慢變化)和閉合階段(應(yīng)變急劇降低),其中壓裂管路排氣階段對壓縮應(yīng)變的影響較小;拉伸應(yīng)變的殘余變形明顯大于壓縮變形,但壓縮應(yīng)變曲線與水壓變化存在較好的一致性;孔壁應(yīng)變是孔壁在水壓作用下裂縫形成和擴(kuò)展過程的表現(xiàn)。

隨著油田開發(fā)的不斷深入，油氣勘探開發(fā)方向不斷轉(zhuǎn)向低滲透、薄油層。對于低滲透水平井，目前，水力噴砂壓裂是一種有效的增產(chǎn)技術(shù)。水平井分段壓裂技術(shù)主要包括水力噴砂分段壓裂、滑套封隔器分段壓裂和雙封單卡機(jī)械分段壓裂。能有效提高油田勘探開發(fā)綜合效益，是大力發(fā)展水平井技術(shù)是高效開發(fā)復(fù)雜油氣藏特別是低滲透、稠油和裂縫性氣藏的重要舉措。其技術(shù)已經(jīng)在我國眾多個油田中廣泛使用。本文通過對平井水力噴砂分段壓裂工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，希望對平井水力噴砂分段壓裂技術(shù)有所幫助。

剛果(金)zongoⅱ電站為低壩引水徑流式電站,隨著調(diào)壓室斷面面積的增加,機(jī)組調(diào)節(jié)保證參數(shù)和調(diào)壓室涌浪向有利的方向變化,但是敏感性比較小。故通過計(jì)算,可確定合理的調(diào)壓井尺寸。

在機(jī)械制造工廠中,清理各種材料或零件的表面多采用噴砂的方法。噴砂機(jī)前的噴嘴是用生鉄澆鑄出來的。噴砂時,具有4～5個大氣壓的壓縮空氣強(qiáng)力吹著砂子經(jīng)過噴嘴噴射出來,使得金屬噴嘴迅速地磨損。一般金屬噴嘴壽命只有30～60分鐘,所以要經(jīng)常拆換,增加生產(chǎn)成本。

采用泥沙沖刷模型對二維淹沒射流沖刷無黏性砂床作了數(shù)值模擬,沖刷時間為10s。湍流模型選用rngk-ε模型,它對于低強(qiáng)度湍流和具有強(qiáng)烈剪切區(qū)域的流動應(yīng)用更加廣泛。數(shù)值計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合比較良好。數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明:當(dāng)沖刷時間相同時,射流速度越大,沖刷深度越大;當(dāng)射流速度一定時,最大沖坑深度和沖刷時間呈對數(shù)關(guān)系。

利用流體力學(xué)有關(guān)原理,導(dǎo)出阿基米德螺線槽流量特性方程,為水力噴砂割縫設(shè)備微型流量控制閥的設(shè)計(jì)、制造、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用提供了初步理論依據(jù)