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长水平井旋流冲砂工具设计与仿真分析 被引量：1
1
作者 罗有刚 解永刚 +3 位作者 王尚卫 冯定 孙巧雷 陈小顺 《石油机械》 北大核心 2025年第1期62-67,共6页
针对长水平井疏松砂岩油气藏井底出砂以及冲砂液携砂上返时,砂粒受重力影响容易二次沉积,造成卡钻、砂堵等问题,设计了一种可前冲和后冲的旋流冲砂工具。对工具的结构组成及结构原理进行了介绍,结合工具原理,建立了旋流冲砂工具冲砂作... 针对长水平井疏松砂岩油气藏井底出砂以及冲砂液携砂上返时,砂粒受重力影响容易二次沉积,造成卡钻、砂堵等问题,设计了一种可前冲和后冲的旋流冲砂工具。对工具的结构组成及结构原理进行了介绍,结合工具原理,建立了旋流冲砂工具冲砂作业三维仿真模型,确定了冲砂边界条件,开展了冲砂效果数值仿真分析;通过改变前后、后向喷嘴的倾角和直径,并结合仿真分析对工具结构参数进行了优选。研究结果发现:前向喷嘴倾角为45°、后向喷嘴倾角为135°、前向喷嘴和后向喷嘴直径均为8 mm的条件下,砂粒的悬浮效果最好,悬浮的大部分砂粒可以由冲砂液携带至较远距离,冲砂作业效率较高,冲砂效果较好。研究结果可为长水平井冲砂洗井作业效率的提高提供参考。 展开更多
关键词 长水平井 旋流冲砂工具 仿真分析 喷嘴结构 参数优选
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复合式三相旋流分离器分离性能分析
2
作者 黄天成 王雨彤 +3 位作者 姚周坤 周思柱 龚俊霖 袁新梅 《石油机械》 北大核心 2025年第5期117-124,共8页
为提高旋流器的分离性能,设计了一种复合式三相旋流分离器。通过数值模拟分析了3个主要结构参数对该旋流器分离性能的影响;根据单因素分析结果,利用正交试验进行试验设计,并对结果进行方差分析。研究结果表明:随着一级旋流腔长度和二级... 为提高旋流器的分离性能,设计了一种复合式三相旋流分离器。通过数值模拟分析了3个主要结构参数对该旋流器分离性能的影响;根据单因素分析结果,利用正交试验进行试验设计,并对结果进行方差分析。研究结果表明:随着一级旋流腔长度和二级旋流腔插入深度的增加,复合旋流器的总分离效率呈现先上升后下降的趋势;随着上锥角的增大,总分离效率呈现逐渐下降的趋势。分析得到旋流器对应的最佳结构尺寸为:一级旋流腔长度为90 mm,二级旋流腔插入深度为20 mm,上锥角为0°;3个结构参数对旋流分离器分离效率的影响权重排序为二级旋流器腔插入深度>一级旋流腔长度>上锥角大小。研究结果可为旋流器的结构设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 复合式三相旋流分离器 结构尺寸 旋流腔插入深度 旋流腔长度 上锥角 分离性能
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高产水气井自适应智能排采工艺的设计与应用
3
作者 罗懿 周瑞立 +2 位作者 符伟兵 乔倩瑜 孔浩 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第6期1080-1087,共8页
高产水气井井筒压损大,开发时压力降低会引发井筒中液滴回落聚集形成段塞流,导致井筒压降增大、井底流压升高、生产压差及产气量降低,最终造成水淹停产。泡排、柱塞等常规工艺无法满足高产水气井长期稳定排液需求。为此,研发高产水气井... 高产水气井井筒压损大,开发时压力降低会引发井筒中液滴回落聚集形成段塞流,导致井筒压降增大、井底流压升高、生产压差及产气量降低,最终造成水淹停产。泡排、柱塞等常规工艺无法满足高产水气井长期稳定排液需求。为此,研发高产水气井自适应智能排采工艺:以气液两相流型图版为指导,利用井下气液分离器、分配器合理分配地层产出的气液,使井筒气液流速维持在环雾流范围,避免液体回落形成段塞流,实现井筒环雾流稳定排液;配套设计防冻堵系统和气液管理平台保障工艺高效运行;建立智能控制系统,实时监控气井生产状态并动态优化产气产液量配比。选取东胜气田Q1井开展工艺应用评价,结果显示:该工艺实施后,平均日产气6456 m^(3),较实施前增产15.9%;日产液2.64 m^(3),生产时率从95.3%提升至100%,压力监测显示井筒无积液。连续运行6个月,有效替代泡排工艺和气举辅助排液措施。与试验前相比,泡排剂用量和气举次数减少,成本降低了50.72万元。这验证了该技术的有效性和经济性,解决了高含水气井积液周期短、稳产难的问题,对储层产能释放、气井智能化管控及全生命周期长效排水采气具有重要意义。 展开更多
关键词 高产水气井 排水采气工艺 自适应排采 智能排采 东胜气田
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环空多级压裂工具串冲蚀磨损成因分析
4
作者 刘巨保 许靖扬 +3 位作者 刘玉喜 杨明 刘欢 黄茜 《石油机械》 北大核心 2025年第3期94-101,共8页
针对水平井连续管环空多级压裂中,喷枪及其上部工具均出现不同程度的冲蚀磨损和失效问题,采用数值模拟方法,依据ø139.7 mm(5.5 in)套管内连续管环空压裂工艺和工具结构参数,建立了压裂液颗粒流和工具冲蚀的数值模型及计算方法;通... 针对水平井连续管环空多级压裂中,喷枪及其上部工具均出现不同程度的冲蚀磨损和失效问题,采用数值模拟方法,依据ø139.7 mm(5.5 in)套管内连续管环空压裂工艺和工具结构参数,建立了压裂液颗粒流和工具冲蚀的数值模型及计算方法;通过正交试验设计了工具串窜动、管内流速、环空流速、含砂体积分数以及地层破裂压力5因素5水平的25种计算工况。数值模拟结果表明:喷枪上部工具出现冲蚀磨损的主要因素是工具串窜动,在工具串未窜动时最大冲蚀速率出现在喷嘴下方附近,在工具串窜动时最大冲蚀速率出现在距离喷嘴约为窜动位移的上部工具区域;未窜动时的最大冲蚀速率值明显高于窜动时的结果,并随着环空流道间隙的减小而增大。所得结果可为工具串的冲蚀磨损分析及控制提供理论依据和分析方法。 展开更多
关键词 水平井多级分段压裂 压裂工具 冲蚀磨损 数值模拟 工具串窜动
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基于响应面和NSGA-II算法的切入式螺旋导叶旋流器多目标优化
5
作者 李美求 胡曼玉 +1 位作者 陈星 张庭高 《机床与液压》 北大核心 2025年第20期159-167,共9页
为了进一步完善切入式螺旋导叶旋流器分离性能的定量估算,在充分考虑气泡聚并破碎的基础上,利用数值模拟方法研究螺旋导叶结构参数对旋流器分离性能的影响。以“高效低阻”为优化目标,采用Box-Behnken响应面优化方法与NSGA-Ⅱ算法相结... 为了进一步完善切入式螺旋导叶旋流器分离性能的定量估算,在充分考虑气泡聚并破碎的基础上,利用数值模拟方法研究螺旋导叶结构参数对旋流器分离性能的影响。以“高效低阻”为优化目标,采用Box-Behnken响应面优化方法与NSGA-Ⅱ算法相结合对导叶结构参数进行优化,引入结合熵权法的TOPSIS模型进行多目标决策,确定最优结构参数组合。结果表明:旋流器综合效率随着螺距、圈数、间隙、轴距增加呈先增后减的变化趋势,通过增大螺距、间隙及减少圈数均能有效改善压降,而轴距对压降无显著影响;螺旋导叶结构参数最优组合为:螺距25 mm、圈数2、间隙1.5 mm、轴距9 mm,相比初始螺旋导叶结构,优化后的结构综合效率由86.31%提高至93.41%,底流口压降由90239 Pa降低至85458.7 Pa,综合效率和压降以及分离性能均得到明显改善,优化效果显著,符合“高效低阻”的优化目标。 展开更多
关键词 旋流器 螺旋导叶 分离性能 多目标优化
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大环空坐封用可溶桥塞锚定结构优化分析 被引量：1
6
作者 喻成刚 杨建 +4 位作者 李明 尹强 梅蕾 祝效华 王澳 《石油机械》 北大核心 2025年第5期77-85,共9页
目前针对可溶桥塞卡瓦锚定行为的研究大多限于整体式卡瓦结构,该结构的膨胀极限比分瓣式卡瓦低,不能适应目前页岩气井套变频发且严重的现状。为此,基于分瓣式卡瓦受力分析,开展了可溶MgAl合金材料和套管材料力学拉伸试验,建立了可溶桥... 目前针对可溶桥塞卡瓦锚定行为的研究大多限于整体式卡瓦结构,该结构的膨胀极限比分瓣式卡瓦低,不能适应目前页岩气井套变频发且严重的现状。为此,基于分瓣式卡瓦受力分析,开展了可溶MgAl合金材料和套管材料力学拉伸试验,建立了可溶桥塞分瓣式卡瓦三维模型和有限元模型,通过有限元方法优化了影响桥塞锚定性能的因素。研究结果表明:齿槽轴向角度的推荐选择范围为15°~20°,最佳齿槽环向角度为10°,齿槽最优深度为6 mm,最佳齿槽前端距离为28 mm,最佳齿槽间距为15 mm;箍环材料的选择要同时考虑限位效果和塑性变形能力,箍环材料选择316L可以起到很好的限位作用。研究结果可为可溶桥塞的结构优化设计提供理论支持。 展开更多
关键词 可溶桥塞 锚定性能 分瓣式卡瓦 有限元模型 齿槽参数 影响分析
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长庆油田注水井复合射孔储层伤害数值模拟研究
7
作者 巨亚锋 刘俞万 +3 位作者 张辉 鄢长灏 李军 刘献博 《石油机械》 北大核心 2025年第9期86-95,138,共11页
长庆油田储集层是典型的低孔、低渗储集层,常规射孔作业无法有效提高近井地带渗透性满足其注水井的吸水需要。为此,基于冲击动力学原理,结合射孔压实带分布特征,建立了复合射孔储层伤害数值计算模型;提出了复合射孔储层伤害评价指标,阐... 长庆油田储集层是典型的低孔、低渗储集层,常规射孔作业无法有效提高近井地带渗透性满足其注水井的吸水需要。为此,基于冲击动力学原理,结合射孔压实带分布特征,建立了复合射孔储层伤害数值计算模型;提出了复合射孔储层伤害评价指标,阐释复合射孔形成的裂缝带分布特征,并揭示了射孔参数(射孔孔密、相位角)和地层特性(地应力、岩石强度)对复合射孔储层伤害的影响规律。研究结果表明:孔密增加,近井地带形成裂缝区域越大;相位角较小时有更好的穿透近井地带压实带效果,相位角较大时能对孔道末端压实带形成更大的穿透深度;地应力和岩石强度较小时,压实带轴向、径向解堵效果均更好。案例井的计算分析结果表明:复合射孔能够实现对近井筒及孔道末端压实带的解堵,有效实现射孔孔道与储层的连通,其欠注原因可能是储层渗透率低、孔隙填充严重。建议目标井采用超能射孔-交替注入酸压联合作业的方式改善注入条件。研究结果对复合射孔措施效果评价及射孔参数优化具有参考意义。 展开更多
关键词 注水井 冲击动力学 射孔压实带 复合射孔 储层伤害 效果评价 长庆油田
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海上油田同源闭式注水流量控制装置研究与应用
8
作者 赵广渊 杨树坤 +4 位作者 李越 任培培 郑玉飞 蔡洪猛 黄泽超 《石油机械》 北大核心 2025年第3期45-51,共7页
同源闭式注水工艺兼具生产和注水功能,管柱结构较为复杂,注水温度也较高,同时传统的投捞水嘴式流量调节方式存在调节效率低、大斜度井不适用等不足。为此,在优选控制方式的基础上,优化设计了流量控制装置的关键结构和参数,形成了适用于... 同源闭式注水工艺兼具生产和注水功能,管柱结构较为复杂,注水温度也较高,同时传统的投捞水嘴式流量调节方式存在调节效率低、大斜度井不适用等不足。为此,在优选控制方式的基础上,优化设计了流量控制装置的关键结构和参数,形成了适用于多井同源闭式注水的多级液控流量控制装置,通过地面性能试验验证了流量控制装置耐高温高压、大排量调节的性能。试验和现场应用结果表明:多级液控流量控制装置满足150℃高温、60 MPa高压生产条件,换挡机构可满足3600次挡位调节,满足3000 m^(3)/d大排量注水和12级流量精细调节;装置的动密封和换挡结构设计合理,应用可靠性高,可实现地面控制调节井下水嘴开度,配套的同源闭式注水调配技术满足海上油田多井同源闭式注水分层调配需求。研究结果可为海上油田同源闭式注水工艺提供技术支撑。 展开更多
关键词 海上油田 多级流量控制装置 闭式注水 液压控制 水嘴调节 动密封
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铰链式可变径可溶桥塞密封与锚定性能研究
9
作者 李文哲 王维旭 +4 位作者 祝效华 杨建 李明 石昌帅 陈智 《石油机械》 北大核心 2025年第8期90-99,共10页
为解决传统压缩锚定式桥塞在大变径井中容易发生锚定失效的难题,提出了一种可变径可溶桥塞结构。基于镁铝合金材料的材料力学性能试验和溶解试验,获得了其溶解特性曲线和材料本构参数;并建立了考虑结构非线性、载荷非线性的动力学仿真模... 为解决传统压缩锚定式桥塞在大变径井中容易发生锚定失效的难题,提出了一种可变径可溶桥塞结构。基于镁铝合金材料的材料力学性能试验和溶解试验,获得了其溶解特性曲线和材料本构参数;并建立了考虑结构非线性、载荷非线性的动力学仿真模型,开展了密封胶筒和铰链式卡瓦结构参数敏感性分析。研究结果表明:密封胶筒的密封性能、接触面积分别与边胶筒端面角γ呈负相关和正相关,边胶筒端面角γ以55°~60°较为适宜;为避免中胶筒过长发生结构失稳,建议其长度在65~70 mm范围;中胶筒端面角δ大于55°更有利于密封;锚定力对卡瓦齿角β的改变敏感性最强,在β=20°时可获得最优值;锚定力对齿心线夹角α和齿槽深度h敏感性相对较低,分别在α=12.5°和h=6.0 mm时可获得最优值。研究结果可为可变径可溶桥塞的设计和研制提供参考。 展开更多
关键词 可溶桥塞 锚定力 密封 敏感性分析 中胶筒 边胶筒
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邻井LF-DAS光纤应变率信号响应正演模型
10
作者 郝亚龙 陈勉 +3 位作者 韦世明 王琪琪 隋微波 张宇 《石油机械》 北大核心 2025年第8期100-108,共9页
水力压裂作为油气高效开发的关键技术,水力裂缝形态监测对油气田开发具有重要意义。考虑到目前LF-DAS光纤应变率信号响应模式多样,解释难度大,对传统PKN模型进行扩展,并结合固体弹性变形理论,建立了基于半解析-有限元方法的光纤应变率... 水力压裂作为油气高效开发的关键技术,水力裂缝形态监测对油气田开发具有重要意义。考虑到目前LF-DAS光纤应变率信号响应模式多样,解释难度大,对传统PKN模型进行扩展,并结合固体弹性变形理论,建立了基于半解析-有限元方法的光纤应变率信号正演模型。基于该模型模拟了单簇裂缝扩展过程中水平邻井及垂直邻井光纤应变率信号响应,模拟结果与现场实际光纤数据基本一致;研究了监测距离及监测井井斜角对光纤应变率信号的影响。分析结果发现:当井斜角增大时,应变率瀑布图中的“蓝-红-蓝”条带会产生倾斜变形;应变率瀑布图中的“蓝-红-蓝”条带具有显著放大效应,随监测距离的增加,条带宽度不断变宽;监测距离对光纤应变率信号强度影响大,信号强度随监测距离呈幂函数递减。研究结果可为后续邻井LF-DAS光纤应变率信号解释水力裂缝形态、指导监测井井位布置提供理论依据。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝监测 LF-DAS 光纤解释 监测距离 应变率 正演模型
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中心过轴式油水分离水力旋流器性能分析
11
作者 李巍巍 邢雷 +4 位作者 蔡萌 蒋明虎 马志权 郭炳乾 关帅 《石油机械》 北大核心 2025年第4期64-70,共7页
同井注采技术在井下对高含水采出液进行油水分离,而水力旋流器是同井注采技术高效运行的关键设备。为进一步提高井下油水分离水力旋流器的分离性能,结合旋流分离原理与3D打印技术,提出了中心过轴式油水分离水力旋流器。通过数值模拟方... 同井注采技术在井下对高含水采出液进行油水分离,而水力旋流器是同井注采技术高效运行的关键设备。为进一步提高井下油水分离水力旋流器的分离性能,结合旋流分离原理与3D打印技术,提出了中心过轴式油水分离水力旋流器。通过数值模拟方法结合试验研究,系统地对不同操作参数下旋流器内的流场分布特性和油水分离效率进行了分析,包括不同油滴粒径、入口速度及分流比。研究结果表明:当含油体积分数为4%,油滴粒径为0.7 mm,入口进液速度为6.33 m/s,分流比为30%时,旋流器的分离效率达到最大。在上述工况下,旋流器模拟与试验的分离效率分别达到98.8%和98.0%。数值模拟与试验在油核位置和分离效率方面呈现出良好的一致性,验证了中心过轴式油水分离水力旋流器结构的可行性。研究结果可为井下油水高效分离设备的研发及应用提供一定参考。 展开更多
关键词 油水分离 旋流器 油滴粒径 入口速度 分流比 分离性能
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拉应力作用下35CrMo钢的颗粒冲蚀模拟
12
作者 范春杨 樊建春 +1 位作者 代四维 李杰 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期30-40,共11页
针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题,建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型,采用Johnson-Cook本构模型和失效模型,根据冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失,分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo... 针对高压管汇在交变载荷和压裂液冲击下的冲蚀问题,建立拉应力作用下的35CrMo钢多颗粒冲蚀模型,采用Johnson-Cook本构模型和失效模型,根据冲蚀坑形貌特征、靶材应力分布和颗粒动能损失,分别分析冲击角度、加载应力及其耦合效应对35CrMo钢冲蚀的影响,并结合冲蚀试验进行验证。结果表明:35CrMo钢在低角度冲击时的冲蚀磨损机制主要为犁削和微切削机制,在正角冲击时为凿坑机制;随着冲击次数的增加,颗粒消耗动能递减;在一定范围内,随着加载应力增大,冲蚀坑的深度和宽度相应增大而前端挤出唇高度有轻微的削减,在高应力作用时这种变化更加明显;管汇在高压条件下受到的冲蚀损伤范围更大,破坏程度更严重。 展开更多
关键词 35CRMO钢 高压管汇 冲蚀磨损 拉应力 多颗粒冲蚀模型
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基于PB-BBD响应面法优化内置钻头多维冲击器性能
13
作者 韦明吉 李陈涛 +3 位作者 王旭东 刘洋阳 夏成宇 钱利勤 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第18期7597-7603,共7页
目前从各类冲击器的现场应用看,冲击器长度普遍约为1 m,在与钻头连接使用时因增加了稳定器与钻头之间的距离,造成钻具的预期斜率和钻头侧向力降低,进而影响井下造斜效果,而内置钻头多维冲击器可以有效解决这一问题。为了使内置钻头多维... 目前从各类冲击器的现场应用看,冲击器长度普遍约为1 m,在与钻头连接使用时因增加了稳定器与钻头之间的距离,造成钻具的预期斜率和钻头侧向力降低,进而影响井下造斜效果,而内置钻头多维冲击器可以有效解决这一问题。为了使内置钻头多维冲击器的性能能够实现最大化,降低压耗,采用PB(Plackett-Burman)筛选试验设计对冲击器内部参数进行了筛选试验,得到各参数对工具性能影响由大到小排列为:射流道宽度>入口面积>出口面积>振荡腔长度>双反馈流道宽度>附壁面曲率半径>劈间角,再利用BBD(Box-Behnken design)响应面法对排名前三的显著影响参数进行深入分析,得到内置钻头多维冲击器内部结构优化组合为入口面积为1 203.416 mm^(2)、射流道宽度为14 mm,出口面积为455 mm^(2),最后通过Fluent软件仿真验证了优化方法的有效性,满足设计要求。 展开更多
关键词 多维冲击 PB(Plackett-Burman)筛选试验设计 BBD(Box-Behnken design)响应面法 fluent仿真 压耗
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基于响应面法的三锥旋流器结构优化
14
作者 钱伟峰 周思柱 +2 位作者 庄号 黄天成 姚周坤 《石油机械》 北大核心 2025年第6期107-116,共10页
目前关于非连续多锥段旋流器的分离性能的研究鲜有报道。为此,设计了组合式三锥旋流器结构,通过数值模拟方法,对其主要结构进行了单因素分析,以研究各个因素对分离效率的影响规律。基于Plackett-Burmann试验确定了各因素的影响权重,并... 目前关于非连续多锥段旋流器的分离性能的研究鲜有报道。为此,设计了组合式三锥旋流器结构,通过数值模拟方法,对其主要结构进行了单因素分析,以研究各个因素对分离效率的影响规律。基于Plackett-Burmann试验确定了各因素的影响权重,并筛选出了3个重要影响因素,结合最陡爬坡试验和响应面设计,对3个因素进行优化,进而得到不同因素和综合分离效率之间的拟合方程。对两两影响因素交互作用进行了分析,以研究其对综合分离效率的影响规律。研究结果表明:最佳参数组合为主直径76.354 mm,上锥段长度80 mm,底流口直径18.495 mm,对应的气体分离效率96.697%,固体分离效率86.983%,综合分离效率94.258%。所得结论可为多锥段旋流器的分离性能研究提供理论参考。 展开更多
关键词 三锥旋流器 Plackett-Burmann试验 最陡爬坡试验 综合分离效率 响应面优化
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脉冲电流修复含多裂纹高压弯头效果对比研究
15
作者 张思 周名将 +2 位作者 梁玉恒 付必伟 徐昊 《石油机械》 北大核心 2025年第11期114-122,135,共10页
高压弯头由于环境腐蚀、内部载荷冲击以及热加工缺陷等因素的影响,会产生微小裂纹,常以多裂纹形式存在,且裂纹分布存在较大随机性,对脉冲电流修复工艺提出了更高要求。采用理论分析与仿真模拟分析相结合的方法,探究典型双平行裂纹、双... 高压弯头由于环境腐蚀、内部载荷冲击以及热加工缺陷等因素的影响,会产生微小裂纹,常以多裂纹形式存在,且裂纹分布存在较大随机性,对脉冲电流修复工艺提出了更高要求。采用理论分析与仿真模拟分析相结合的方法,探究典型双平行裂纹、双垂直裂纹、平行-垂直-平行裂纹以及垂直-平行-垂直4种多裂纹组合形式对高压弯头裂纹修复效果的影响,分析脉冲电流作用后不同裂纹组合形式下弯头基体的温度场和应力场分布情况,以及裂纹缺口的闭合规律。研究结果表明:双平行裂纹前缘与邻近区域基体之间的温差仅有20℃,不利于裂纹愈合;双垂直裂纹达到修复条件所需要的能量是单垂直裂纹的1.06倍;垂直和平行的复合形式裂纹中,对电流起到截留作用的主要是垂直裂纹,可以改变电极方向使得电流流动方向垂直于裂纹平面,从而提高裂纹修复效果。研究结果可为脉冲电流修复法在石油装备领域中的运用提供理论基础和工艺指导。 展开更多
关键词 高压弯头 多裂纹 裂纹修复 脉冲电流 数值模拟 温度场 热压应力
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多级压裂斜井段累积塑性应变数值模拟研究
16
作者 李韵竹 魏占军 +2 位作者 陈鹏羽 程木伟 席岩 《石油机械》 北大核心 2025年第5期94-101,共8页
多级压裂过程中交变载荷导致的水泥环界面累积塑性应变是微环隙产生的主要原因,斜井段因地应力偏转、套管不居中导致应力环境复杂,水泥环累积塑性应变发展规律鲜有研究。为此,考虑斜井段交变载荷、套管不居中及地应力偏转,结合水泥环损... 多级压裂过程中交变载荷导致的水泥环界面累积塑性应变是微环隙产生的主要原因,斜井段因地应力偏转、套管不居中导致应力环境复杂,水泥环累积塑性应变发展规律鲜有研究。为此,考虑斜井段交变载荷、套管不居中及地应力偏转,结合水泥环损伤本构模型,建立了交变载荷作用下斜井段累积塑性应变发展数值模型,分析了多因素耦合作用下套管-水泥环界面处累积塑性应变变化规律,研究了套管居中度、交变载荷幅值及水泥环力学参数对累积塑性应变的影响规律,评价了交变载荷作用下斜井段累积塑性应变沿程分布。研究结果表明:斜井段地应力偏转会导致塑性应变增量增加,套管不居中会导致初始塑性应变增加,进而增大井筒气体泄漏的风险;套管内压越大,水泥环产生的累积塑性应变越大;同等力学条件下,提高套管居中度、降低水泥环弹性模量有利于减小累积塑性应变,保障水泥环密封的完整性;同等交变载荷次数条件下,斜井段累积塑性应变随着井深的增加先增加后减小,最大累积塑性应变出现在井斜角60°处,最小累积塑性应变出现在造斜点处。研究结果可为斜井段水泥环密封完整性的保护以及钻井液类型的优选提供理论参考。 展开更多
关键词 多级压裂 斜井段 累积塑性应变 交变载荷 数值模拟 密封完整性 地应力偏转
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陶瓷膜过滤换热一体化元件余热回收性能分析
17
作者 付必伟 黄超 +1 位作者 马卫国 胡志强 《石油机械》 北大核心 2025年第3期68-76,共9页
我国油田采出水余热资源丰富,但目前采出水余热回收效率较低。为了提高采出水余热回收效率,提出了陶瓷膜过滤换热一体化元件,采用数值模拟方法开展了螺旋换热管结构参数和工艺参数对余热回收性能影响的研究。研究结果表明:与光滑换热管... 我国油田采出水余热资源丰富,但目前采出水余热回收效率较低。为了提高采出水余热回收效率,提出了陶瓷膜过滤换热一体化元件,采用数值模拟方法开展了螺旋换热管结构参数和工艺参数对余热回收性能影响的研究。研究结果表明:与光滑换热管相比,螺旋结构增强了采出水流动的湍动能,有利于破坏边界层,提高流体混合性能,强化换热管余热回收性能;当螺距为15 mm,流量比为0.6时,综合评价因子具有最大值1.041,强化传热效果最好,此时努塞尔数较光滑管提高了13.5%,摩擦因数提高了21.3%,吸热功率提高了16.3%,余热回收效率达到29.1%。研究结论可为提高开采余热回收效率提供理论参考。 展开更多
关键词 油田采出水 余热回收 过滤换热一体化元件 螺旋管 数值模拟 流场分析
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超高压尾管回接压裂工艺在塔里木盆地应用研究
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作者 李振 张昌铎 +3 位作者 张瑞 衡宣亦 郑杜建 谷磊 《石油机械》 北大核心 2025年第5期133-138,共6页
塔里木盆地塔中志留系砂岩油藏存在储层物性差、非均质性强、低孔低渗或特低孔特低渗的特点,为油田的开发带来很大困难。通过分析该区块水平井分段压裂面临的主要技术难题,提出了超高压尾管回接压裂固完井一体化管柱施工工艺;开展了超... 塔里木盆地塔中志留系砂岩油藏存在储层物性差、非均质性强、低孔低渗或特低孔特低渗的特点,为油田的开发带来很大困难。通过分析该区块水平井分段压裂面临的主要技术难题,提出了超高压尾管回接压裂固完井一体化管柱施工工艺;开展了超高压尾管回接压裂固完井工具的结构设计,并对其承载能力、锚定能力、密封能力进行了仿真分析及地面性能测试。研究结果表明:尾管悬挂器承载能力达1200 kN,回接锚定能力1100 kN,回接后整机密封能力105 MPa,可以满足塔中区块水平井采用连续管带底部封隔器或桥塞分段压裂工艺等储层改造技术、实施分段压裂改造的需求。在塔中16井区试验2口井,固完井作业顺利,压裂最高施工压力90 MPa。现场试验结果表明,尾管回接压裂固完井一体化技术满足低孔低渗储层改造的需求,可为低孔低渗储层油气的高效勘探和效益开发提供技术保障。 展开更多
关键词 分段压裂 尾管固井 回接锚定 储层改造 致密油气 塔里木盆地
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高温高压多场耦合下封隔器载荷变化规律研究
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作者 杨博远 刘怀亮 +3 位作者 张辉 刘宇 李军 席岩 《石油机械》 北大核心 2025年第1期80-88,共9页
封隔器作为关键的井下生产工具,在保护油气安全生产和提高生产效率方面发挥着重要作用,但在高温高压的复杂作业环境下,由于其承受的轴向载荷过大,容易出现失效情况。以封隔器轴向载荷对研究对象,考虑焦耳-汤姆孙效应建立了测试与生产工... 封隔器作为关键的井下生产工具,在保护油气安全生产和提高生产效率方面发挥着重要作用,但在高温高压的复杂作业环境下,由于其承受的轴向载荷过大,容易出现失效情况。以封隔器轴向载荷对研究对象,考虑焦耳-汤姆孙效应建立了测试与生产工况下的温-压耦合预测模型和温-压耦合作用下的封隔器载荷计算模型,分析了产量、封隔器下入深度及气体相对密度对封隔器承受载荷的影响。研究结果表明:焦耳-汤姆孙效应对高温高压井井筒温度和压力的分布有显著影响,考虑焦耳-汤姆孙效应的计算结果更符合现场实际情况;封隔器轴向载荷增加到极限值时,存在失效的风险,同时封隔器轴向载荷随着产量、封隔器下入深度和气体相对密度的增加而增大,产量从20万m^(3)/d增加到100万m^(3)/d时,封隔器轴向载荷增加152.33 kN;封隔器下入深度增加1500 m时,封隔器轴向载荷增加140 kN;气体相对密度增加0.08时,封隔器轴向载荷增加9.83 kN。研究结果可为高温高压井封隔器优化设计提供理论基础。 展开更多
关键词 高温高压井 多场耦合 封隔器 焦耳-汤姆孙效应 轴向载荷预测
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压裂泵V形组合柱塞动态密封性能分析
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作者 赵明博 侯勇俊 +1 位作者 杜海波 李华川 《石油机械》 北大核心 2025年第1期106-112,共7页
压裂泵柱塞密封性能直接影响到压裂泵的工作效率和可靠性。为研究V形密封圈在准静态和正弦速度运动下的密封性能,以V形组合柱塞密封圈为研究对象,通过建立二维轴对称有限元模型,运用有限元数值模拟方法对其密封性能进行深入分析。研究... 压裂泵柱塞密封性能直接影响到压裂泵的工作效率和可靠性。为研究V形密封圈在准静态和正弦速度运动下的密封性能,以V形组合柱塞密封圈为研究对象,通过建立二维轴对称有限元模型,运用有限元数值模拟方法对其密封性能进行深入分析。研究重点包括准静态密封和正弦速度运动下过盈量和介质压力对密封性能的影响。研究结果表明:在动态密封工况下,V形密封圈靠近柱塞一侧更容易发生失效,密封圈的唇尖部位会产生明显的应力集中。当过盈量δ<0.1 mm时,吸液行程中主密封面上的接触压力小于介质压力,当过盈量δ≥0.1 mm时,其最大Mises应力、摩擦力、剪切应力都大幅增加,选择0.1 mm的过盈量可使密封圈的受力处于合理水平;当介质压力p为60 MPa时,在排液行程初始阶段,主密封面的摩擦力会减小,在吸液行程向排液行程过渡阶段,剪切应力会出现跳跃式增加。研究结果可为优化V形密封设计、提高密封系统可靠性提供重要参考。 展开更多
关键词 压裂泵 V形密封圈 过盈装配 动态密封 密封性能
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