水平环空（共6篇）
水平环空 篇1
现阶段, 体积压裂工艺是长庆油气田提高产量的重要措施之一, 而在施工过程中, 水力喷射环空压裂技术逐步取代老工艺, 已经成为目前压裂生产的主要方法。本文以油管加砂技术为对照, 就环空加砂压裂的情况进行严格的对比。通过对比我们可以得出水力喷射环空加砂压裂技术通过喷砂射孔和环空加砂相互作用、合作, 能够拓展油管关柱所能到达的深度, 能够有效的提升喷嘴的使用时间, 加强施工排量, 在实际应用中具有较强的可操作性和实用性, 建议推广应用。
1 环空加砂压裂施工工序及优越性
1.1 环空压裂施工工序
工序一、将喷射工具放到目的层的位置处。
工序二、对第一段进行喷砂射孔操作, 直到裂缝出现起裂为止。
工序三、开始压裂操作
工序四、进行顶替放喷缓冲的操作
工序五、将管柱进行上提操作, 到达第二射孔层的位置, 开始冲洗管柱, 为第二次射孔操作做好准备工作。
工序六、重复第二步至第五步工序, 完成多层分压的操作。
工序七、采用冲砂的方式将井筒清理干净, 为投产做好准备。
1.2 环空压裂施工的优越性
通过实施, 我们发现水力喷射环空压裂技术比油管压裂方法更具有一定的优越性, 具体体现在以下几个方面:
1.2.1 能够有效减少摩阻, 提高排量=+
总摩阻=管柱摩阻+喷嘴摩阻
(1) 油管注入。水力喷射环空压裂技术的原理和常规压裂造缝原理存在这很大得不同, 这说明油井深井中, 所使用的油管传输压裂摩阻数值一定会非常大。过高的摩阻势必对深井井口设备和油管的参数要求非常高, 但是低排量会造成加砂浓度以及规模受到一定的影响, 无法完全改造储层。
(2) 环空注入。环空注入压裂的原理, 主要是通过地层破裂后, 通过油井的油管和套管环空注入携砂液进行实际操作处理的。这种环空方式的流动, 产生的通道, 要比连续油管大很多。而且因为携砂液不会流过喷嘴, 所以不会产生节流时出现的摩阻。这样一来就会避免了由于摩阻而造成的能量损失, 尤其当排量很小的情况下, 甚至可以忽略摩阻的影响, 这种方式为今后大排量施工提供了更大的应用空间。
1.2.2 环空压裂技术能够提高喷嘴的使用时间
在采用水力喷射压裂技术中, 喷嘴使用时间问题一直困扰着生产。在早期, 只有12.5至15T支撑剂喷嘴后发生了喷嘴故障问题。随着科技的不断发展, 工程技术的进一步改善, 目前喷嘴的使用时间可以达到25至30T支撑剂之间。因此, 在多层压裂的工序中, 喷嘴的使用时间还是一个应用短板。使用油管传输方式进行压裂的过程中, 支撑剂会通过喷嘴进入到地层, 此外由于施工时的排量过低, 导致携砂液对喷嘴持续打磨、切割, 一般在施工两段以后, 需要进行提管柱进行检查或者更换, 从而很大程度上降低了油田生产的效率, 增加了非生产的时间。但是, 在使用环空压裂技术后, 仅仅有120千克/平方米的射孔液经过射孔器泵入, 并且只是在喷射起裂的过程中出现, 因此, 很大程度的降低了对喷嘴的腐蚀性。所以, 利用环空压裂技术能够大大延长了喷嘴的使用时间, 而且还能够降低起下管柱的非工作时间 (约50%至100%) , 提高了油井生产的工作效率。
1.2.3 对压裂液性能要求得到了降低
(1) 摩阻。由于环控压裂技术对环形空间流动通道变大, 对压裂液的摩阻性能大幅降低, 使得普通的压裂液摩阻性能就能够达到进行施工的需要。
(2) 耐高剪切性。当油管进行压裂过程时, 压裂液需要全部在高速的环境下, 通过仅仅有几毫米的喷嘴。所以, 会受到较为强烈的剪切损坏, 这时, 压裂液本身具备的耐高剪切性能发挥了至关重要的作用。特别是在携砂过程时, 如果耐剪切能力比较差, 则会造成砂堵引发施工的停滞甚至失败。在使用环空压裂过程时, 只是在开始阶段喷砂射孔过程中, 受到了高剪切的作用, 而且因砂比非常小, 仅为120千克每立方米, 并且不容易发生脱砂现象, 如果出现裂缝起裂现象, 环空注液将不会受到射流的高剪切作用, 从而可以极大的增加了压裂液的可用面积。
2 环空加砂压裂施工中存在的不足
2.1 在裸眼井使用中的局限性。
使用环空压裂技术射孔液经过射孔器泵入, 在喷射起裂时, 裸眼井的漏泄以及固体颗粒输送就会存在较大的风险性, 因此不适宜在裸眼井内使用。
2.2 对井口设备具有一定的腐蚀性。
油井的作业管柱外表面会受到携砂液的冲击。为了解决这种问题的出现, 我们可以通过以下方法给予处理:首先, 可以在油管与套管的环空处, 设置一些吸液口。其次, 在地面设备的四周采用直径较大的井口装置, 把冲击的速度减少到最慢。第三, 可以同时使用上述两种办法。
3 结语
3.1 通过使用环空压裂技术, 能够大大的提高流动通道的宽度, 减少管柱的摩阻, 加大了施工过程中的排量, 提升了加砂的强度, 扩大了加砂的规模, 拓展了油管的应用范围, 使压裂技术应用于深井大规模加砂。
3.2使用环空加砂压裂很大程度的降低了对喷嘴的腐蚀性。所以, 利用环空压裂技术能够大大延长了喷嘴的使用时间, 而且还能够降低起下管柱的非工作时间 (约50%至100%) , 提高了油井生产的工作效率。
参考文献
[1]许长春.国内页岩气地质理论研究进展[J].特种油气藏.2012 (01) .
[2]蒋恕.页岩气开发地质理论创新与钻完井技术进步[J].石油钻探技术.2011 (03) .
环空找水仪校验系统的设计 篇2
在进行阻抗式环空找水仪测井前, 有必要对仪器进行调试, 传统调试方法只是靠嘴吹涡轮检验流量计的状态, 靠看空气值判断含水率计的好坏, 靠给电机供正负电判断集流伞的性能, 只能定性判断仪器正常与否, 不能给出对仪器的定量调试。每只仪器经过多次的修理与磨损, 导致仪器的集流度、仪器参数K值、涡轮的启动排量、含水率计的技术状态均有所不同。因此, 每只仪器在进行测井前均应该对其进行准确性校验。本文将介绍一种能实现仪器校验的装置。该装置能定量的判断出仪器性能, 并且有成本低、数据实时显示、操作简单、适用于教学演示和实验等优点。
1 系统设计
该校验系统由有机玻璃井筒、密封筒盖、集流状态控制开关、流量计量系统、水路供应系统、气路供应系统和计算机采集控制系统组成 (图1) 。
2 工作原理
计算机通过控制水泵、气泵以及相应的线性调节阀来调节水流量和气流量。在控制水流量方面为保持恒定压力, 采取密闭压缩空气的方法来控制压力, 小于指定压力时启动水泵, 直到等于指定压力时, 水泵停止工作, 这样保持着恒定的压力。
该装置采用标准流量计和高度法来测量流量, 由于标准流量计存在流量测量下限, 因此对于小于涡轮启动排量的流量测量采取高度法。
高度法为在一定截面积的量筒内, 通过计算水流量充满指定体积所需要的时间来计算流量。
3 主要功能
3.1 检验集流器集流度
首先关闭集流状态控制开关, 迫使流体经仪器进液口进入, 出液口流出, 此时与集流器密封状态无关。然后, 通过主控机控制线性调节阀, 分别调节出10m3/d、40m3/d、80m3/d三种流量。并采集出仪器涡轮转数:N1, N2, N3。
打开集流状态控制开关, 将集流器打开, 模拟井下测井状态。重复调节流量并采集出涡轮转数:N1′, N2′, N3′。
通过计算N1′/N1、N2′/N2、N3′/N3得出在10m3/d、40m3/d、80m3/d下仪器的的集流度:d1、d2、d3。
综合集流度:
综合集流度应大于80%, 低于80%返修集流伞。
3.2 检验涡轮K值
打开集流状态控制开关, 通过计算机调节出10m3/d、40m3/d、80m3/d, 并采集涡轮转数N1, N2, N3 (Hz) 。
集流度大于80%之后给出此时的K值, 否则含水率图版和K值将不适应该仪器。
3.3 检测仪器的启动排量
每只仪器涡轮流量计的启动排量是有差异的, 在测井过程中, 为确保准确、可靠的测量低产液层位有必要知道每只仪器的启动排量。
该装置采用标准流量计来计量流量, 由于标准流量计存在流量测量下限, 因此对于小于涡轮启动排量的流量测量采取高度法。高度法是在一定截面积的量筒内, 通过计算水流量充满指定高度所需要的时间来计算流量。
计算机控制水流量逐渐递减, 等到采集到的涡轮信号频率为0后保持整个循环系统流量稳定后关闭计量筒下方的阀门, 当页面到达探针I时, 计算机采集控制系统进行定时, 直到页面达到探针II后计算时间间隔T1, 同理到达探针III后计算时间间隔T2。
已知计量筒截面积为S、恒定高度H, 得出:
3.4 判定含水率计技术状态
集流状态控制开关呈开启状态, 计算机调出水流量10方/天、40方/天、80方/天, 并分次调节气源的线性调节阀, 控制气量, 观察仪器含水率输出与气量输入是否单调递增。
利用气体来模拟井下油相, 可实现一定含水率情况下含水率计技术状况的检验, 判定含水传感器是否达到要求, 是否应该更换。
3.5 检验环空井温仪技术状况
在有机玻璃井筒内内置一个与计算机数据采集系统连接的一个温度传感器, 这样可以与井温仪进行对比, 并且可以在水箱内加入热水或者冰块以校验井温仪技术状况。
3.6 检验仪器电路工作状态
该装置配有计算机数据采集系统, 能对阻抗式过环空组合测井仪进行在线调试。
3.7 仪器工作状态过程演示
水平环空 篇3
一、现状
多参数组合测井仪由流量持水分测仪、温度压力仪和加重杆组成 (见图1) 。 监测大队引进的多参数组合测井仪有脉冲式和遥测式两种, 由于生产厂家的不同, 仪器串的长度也各不相同。 在现场测试中, 发现如果下井仪器不连接加重杆, 会因为仪器重量轻从而在下井过程中遇阻, 无法下至测试层位, 完成不了资料的正常录取。 连接加重杆后, 会导致使仪器串过长, 达到4.0~4.6 米, 用人力不仅无法把测试仪器放入环空测试孔, 而且由于集流伞的中心杆较细 (见图2) , 在用人力举起仪器时, 易使位于仪器中部的集流伞弯曲, 造成仪器损坏, 从而无法完成资料的正常录取, 给生产带来很大的不利。
要想把连接了加重杆的仪器安全下入井内, 就需要吊车的配合 (测井公司在测取产出剖面资料时使用吊车进行配合) , 使用吊车, 就会增加测试成本。 能不能发明一种装置来替代吊车呢? 这种装置既不需要增加人员和设备, 又符合安全生产的要求, 使用人力很轻松就能把仪器安全地下入井内。
二、研制方向及思路
要想发明一种装置来替代吊车, 就要明白吊车在环空井产出剖面测试中各部分所起到的作用。 通过现场的仔细观察, 发现吊车由吊车主体、起重臂、钢缆和大钩组成 (见图3) 。 其中吊车主体起到承重和支撑的作用;起重臂伸出的高度大于仪器的长度, 以便于起下作业;钢缆穿在滑轮组上, 通过伸长或缩短从而把测试仪器下入和起出井口;大钩的作用是悬挂天滑轮及承载测试仪器。
明白了吊车各部分的作用后, 我们想, 如果能用四种物体来替代吊车主体、起重臂、钢缆和大钩, 并具备它们的功能, 那这四种物体组合起来不就相当于一辆吊车吗? 经过集思广益, 终于发明和发现了这四种物体, 并制作了仪器提升装置。
三、结构及工作原理
经过多次观察, 发现可以使用抽油机的底座和主体来替代吊车的主体;用抽油机的游梁来替代吊车的起重臂, 通过抽油机配电箱里面的启动和停止按钮以及抽油机的刹车装置可以控制游梁的上升和下降;用尼龙绳制成的提拉绳替代吊车的钢缆, 用吊滑轮替代滑轮组来减少阻力;用自制的仪器吊卡替代吊车的大钩来悬挂和承重测试仪器。
从作业队起下油管和使用的油管吊卡得到启发, 用破为两半的1 寸钢管制成内筒, 其一端与19 毫米的开口扳手焊接在一起, 另一端打有通孔, 通过系在通孔上的油丝绳与长度为10 米的尼龙绳相连, 内筒长130 毫米 (见图4) 。 外筒由1.5 寸的钢管制成, 在其上开一宽度为10 毫米的通槽, 用以通过直径为5.6 毫米的测试电缆, 外筒长度为100 毫米 (见图5) , 完成图见图6。
仪器吊卡完成后, 在室内进行了模拟实验, 先把带扳手槽的内筒卡在电缆头上的扳手槽上 (见图7) , 再把外筒穿过电缆头套在内筒上加以固定 (见图8) , 完成图见图9。
使用一个滑轮, 其上端用螺杆和U形卡子 (见图10) 焊接在一起, 使滑轮可以任意方向转动, U形卡子与一段绳扣 (见图11) 相连, 绳扣两端接头处由一活动卡子 ( 见图12) 相连, 卡子摘卸方便, 全部完成后组成一个吊滑轮 (见图13) 。
工作原理:经过多次现场考察, 发现目前我厂大部分抽油机光杆冲程在4~5 米之间, 再加上井口盘根盒到环空测试孔一般有1 米的高度, 这样从抽油机驴头上止点到井口的高度就有5~6 米左右。 我大队的下井仪器串长度在4.0~4.6 米, 这样正好可利用这一高度对下井仪器进行起下施工作业。 通过配电箱里的停止按钮把抽油机停在下死点, 把穿过提拉绳的吊滑轮挂在悬绳器上方的方卡子上, 通过配电箱和刹车把驴头停在上死点, 这时游梁处于最高位置, 相当于吊车的起重臂伸到足以完成仪器起下的高度, 用替代吊车大钩的仪器吊卡卡住下井仪器, 用人力拽动提拉绳 (相当于吊车收紧钢缆) 使仪器逐渐升高, 直至能完全下入井内时的高度, 松放提拉绳 (相当于吊车下放钢缆) 把仪器从环空测试孔下入井内, 完成提升过程。 当完成测试仪器起至井口后, 重复以上动作即可把仪器从井内取出。
四、现场应用情况
仪器提升装置制作完成后, 我们在饶阳工区楚28-6 井进行了现场试验, 使用时先把抽油机停在下死点, 把连有吊滑轮的绳套穿过悬绳器上方的光杆, 用活动卡子固定好吊滑轮 (见图14) , 再把尼龙绳制成的提拉绳穿在滑轮槽内, 启动抽油机停在上死点 (见图15) 。
把电缆马龙头与多参数测井仪连接好并用专用工具紧固, 再把加重杆挂在仪器下端的万向接头槽内, 用内筒焊接有扳手的一端卡在电缆头或仪器的扳手槽内, 再用外筒穿过电缆套在内筒外用以固定内筒 (见图16) , 用人力拽动提拉绳使仪器慢慢升高 (见图17) 。
当仪器升高至从环空测试孔下入井内时, 放松提拉绳把仪器下入井内 (见图18) , 把测试电缆套在井口滑轮上, 取下外筒和内筒 (见图19) 。 最后把抽油机停在下死点取下提拉绳和吊滑轮, 完成提升过程。 当完成测试仪器起至井口后, 重复以上动作即可把仪器从井内取出。 图20 及图21 为测井公司与监测大队测试现场对比图。
五、结论
一种环空电缆头缆芯连接装置 篇4
目前, 环空电缆头缆芯连接采用缆芯金属芯缠绕连接, 外部由耐温、耐压、耐腐蚀、绝缘胶布保护。这种连接结构具有明显的缺点:接芯的时候, 费时;在出现故障需要排除时, 胶布的清理过程十分费时费事;而且, 胶布在高于80℃的时候, 很难保证性质稳定, 导致缆芯之间不绝缘, 给测井带来困难。
2 实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种环空电缆头缆芯连接装置, 从而解决上述背景技术中的问题。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种环空电缆头缆芯连接装置, 包括连接管、胶墩、内芯和堵头, 所述连接管的一端设置有插接头, 所述连接管和插接头的内部均设置有用以穿插所述内芯的空腔;所述内芯插装于所述空腔内且端部延伸至所述插接头外部, 所述内芯的另一端部顶触设置有胶墩;所述连接管利用螺纹安装有堵头, 所述堵头将所述胶墩顶压于所述连接管内;所述胶墩和堵头的中心均设置有通孔。
作为一种改进, 所述插接头的外壁设置有一圈环状凸起, 所述环状凸起的半径为0.75mm。
很显然, 本实用新型的连接管、胶墩和堵头均采用耐温、耐压、耐腐蚀的制成。一般选用耐温、耐压、耐腐蚀橡胶挤压膨胀配合耐温、绝缘硅脂实现绝缘。
由于采用了以上结构, 本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型在使用时, 利用插接头可以快速的和缆芯配接, 而堵头则能够快速与双头Φ8塞配接。
因此本实用新型安装省时, 方便缆芯的连接和排除故障时拆卸;减少胶布的废弃物产生, 从而减少固体垃圾;减少清洁汽油的使用;也进一步提高缆芯间绝缘的稳定性。
3 具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解, 下面结合具体图示, 进一步阐述本实用新型。
参见图1和图2, 一种环空电缆头缆芯连接装置, 包括连接管1、胶墩2、内芯3和堵头4, 所述连接管1的一端设置有插接头5, 所述连接管1和插接头5的内部均设置有用以穿插所述内芯3的空腔6;所述内芯3插装于所述空腔6内且端部延伸至所述插接头5外部, 所述内芯3的另一端部顶触设置有胶墩2;所述连接管1利用螺纹安装有堵头4, 所述堵头4将所述胶墩2顶压于所述连接管1内;所述胶墩2和堵头4的中心均设置有通孔。连接管1、胶墩2、堵头4和插接头5用耐温、耐压、耐腐蚀橡胶挤压膨胀配合耐温、绝缘硅脂实现绝缘。
本实施例中, 所述插接头5的外壁设置有一圈环状凸起7, 所述环状凸起7的半径为0.75mm。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解, 本实用新型不受上述实施例的限制, 上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理, 在不脱离本实用新型精神和范围的前提下, 本实用新型还会有各种变化和改进, 这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
结语
一种环空电缆头缆芯连接装置, 包括连接管、胶墩、内芯和堵头, 所述连接管的一端设置有插接头, 所述连接管和插接头的内部均设置有用以穿插所述内芯的空腔;所述内芯插装于所述空腔内且端部延伸至所述插接头外部, 所述内芯的另一端部顶触设置有胶墩;所述连接管利用螺纹安装有堵头, 所述堵头将所述胶墩顶压于所述连接管内;所述胶墩和堵头的中心均设置有通孔。本实用新型安装省时, 方便缆芯的连接和排除故障时拆卸;减少胶布的废弃物产生, 从而减少固体垃圾;减少清洁汽油的使用;也进一步提高缆芯间绝缘的稳定性。
参考文献
[1]乔贺堂.生产测井现场操作[M].北京:石油工业出版社, 1992.
水平环空 篇5
一、钢丝缠绕油管柱的常见故障
在环空测试中出现的钢丝缠绕油管柱的常见故障大致有以下四类: (1) 过油管缠绕, 即指下井仪器从油套环形空间进入井底套管中, 然后又回到油套环形空间时形成的缠绕; (2) 环空缠绕, 即指下井仪器在出油套环形空间之前就已经形成的缠绕; (3) 多圈缠绕, 即指钢丝缠绕油管量大于一圈或者钢丝在井底出现打结的现象; (4) 假性缠绕, 即指在下井仪器提升到井口时在月牙形空间截面的尖部被卡死而导致下井仪器很难一下就被提出井筒的现象。
二、钢丝缠绕油管柱的主要原因
钢丝缠绕油管柱是由各种各样的原因引起的, 结合现场施工经验, 总结出了造成钢丝缠绕油管柱的七种主要原因:
(1) 下井仪器的外径过小。一般的, 下井仪器的外径过大时会导致相关人员无法下井, 但若下井仪器的外径比油管柱出现完全偏心时的月牙形空间截面的窄缝更小的时候, 将很可能导致钢丝缠绕油管柱。
(2) 下井仪器的质量过小。下井仪器的质量过小, 会导致钢丝不能被拉直, 另外, 钢丝扭力的作用经常会使下井仪器落入月牙形空间截面的尖部而被卡死进而形成假性缠绕。
(3) 钢丝的粗细和新旧程度的影响。现场施工经验表明, 新钢丝的扭力较大, 很容易导致缠绕。较粗的钢丝因为难于穿越月牙形空间截面的窄缝而不易形成钢丝缠绕, 但缠绕如果发生将很被难解除。
(4) 起下操作的影响。起下下井仪器的速度并不是平稳的, 钢丝和下井仪器的摆动较大, 下井仪器将冲击油管箍, 导致下井仪器的油套环形空间发生跳槽, 即从月牙形空间截面的一侧跳至另一侧, 进而导致环形空间缠绕形成。
(5) 液流上升速度的影响。井筒流体的流速并不平稳, 这主要是由于抽油井的抽汲作用与流体举升特性导致的。而产液量大、油气比高的油井, 钢丝运动的速度与下井仪器不同步的“顶占”现象时有发生, 从而形成多圈缠绕。
(6) 油管柱伸缩与摆动的影响。在抽油井抽油的过程中, 抽油管柱的伸缩与摆动, 也是导致过油管柱被钢丝缠绕的一个重要原因。
(7) 测试孔的位置选择不合适。测试孔的位置理论上应选择在和井斜方向的同一轴线上, 否则, 下井仪器被卡死的现象将时有发生。
三、钢丝缠绕油管柱的常见排除方法
钢丝缠绕油管柱的故障排除是环空测试技术应用于起下下井仪器工艺中的必备技术之一。本文结合多年现场施工经验, 总结出了以下三种常见而有效的故障排除方法。
3.1多次活动法
一般的, 下井仪器尚处于井底而提升负荷较大的情况, 常被认为是发生了钢丝缠绕, 而且极有可能是多圈缠绕。在此情况下, 若突然加大下井仪器的提升力, 则很可能会导致钢丝被拉断、下井仪器掉入井中等恶性事故的发生。笔者认为, 这种情况下采用多次活动法比较有效, 即反复起下下井仪器。具体做法是:开停抽震动, 或者结合碰泵的方法来排除钢丝缠绕, 或先开抽生产几天, 待到液面下降、负荷变小之后再上起仪器, 进而顺利起出下井仪器。
3.2转动井口法
经验表明, 采用转动井口法来排除假性绕是非常有效的, 即把测试孔转向与停在井筒中的下井仪器的处于同一轴线上即可排除缠绕。转动井口法有两种, 即直接转动法与小钩法。
本文重点介绍直接转动法。其工作原理是:使下井仪器从月牙形空间截面的窄缝部位硬挤过去进而解缠。操作的具体步骤是:在深度准确计量的情况下, 将下井仪器放置于离井口4~5m的位置, 转动井口, 如果钢丝进入井筒则此转动的方向就是钢丝缠绕的方向, 然后由人来拉紧钢丝, 顺着钢丝缠绕的方向使井口继续转动, 则处于井筒中的油管柱将围绕套管中心轴线而转动, 但其自身并无转动, 由于油管柱具有挠性, 下井仪器可从月牙形空间截面的窄缝部位硬挤过去从而达到解缠的目的。
3.3抬井口法
若采取以上两种方法都无法成功解缠, 则采用抬井口法必然是最有效的。即只要用作业机把偏心井口提升离开套管法兰就可顺利解缠, 但在实际操作中, 这种方法是最不经济的。
结论:实践经验表明, 在环空测试中出现油管柱被钢丝缠绕的现象时有发生, 其原因也是多方面的。而在实践中, 我们总结出的排除钢丝缠绕油管柱的方法也有不少, 在实际应用过程中只能具体问题具体对待, 这样才能成功的解决钢丝缠绕油管柱这一在采油厂中具有现实意义的难题, 进而确保环空测试工作的顺利推进。
参考文献
[1]盛国富.环空测井技术及其测试工艺流程[J].国外油田工程, 2007, (04) .[1]盛国富.环空测井技术及其测试工艺流程[J].国外油田工程, 2007, (04) .
水平环空 篇6
偏心环空中的流体流动问题非常复杂,研究偏心环空中的流体流动规律主要依靠实验归纳法和半解析半数值模拟的方法[1],Snyder[2]、Tosun[3]、Jonsson[4]等通过理论和实验研究了偏心环空流场中层流和湍流的摩阻问题;Yamada[5]给出了一个适用于小间隙环空并在忽略环形管曲率、雷诺数大于10 000时计算摩擦压降的半经验半理论关系式;陈家琅、刘永建、岳湘安[6]等对偏心环空中钻井液螺旋流以及钻井液携带岩屑时的两相流问题进行了半解析半数值模拟的研究,钻井液和水泥浆等流体大都属于赫-巴流体,而目前对赫-巴流体的研究非常少见,现针对赫-巴流体在偏心环空中的流动问题应用FLUENT数值模拟的方法对其流动规律进行研究,对今后钻井工程中遇到的液体流动问题的研究具有借鉴作用。
1 基本方程
1.1 本构方程
赫巴流体本构方程如式(1)。[6]
式(1)中,τ0为屈服应力;K为稠度系数;n为流性指数;T为偏应力张量;AI为一阶夫林-埃里克森张量;Ⅱ为AI的第二不变量。
偏心环空流动的数值计算中假设计算流场为定常、等温流场,在数值计算时紊流计算模型仍采用k-ε方程,在三维直角坐标中,相应的控制方程为[7,8]。
1.2 连续性方程
1.3 动量方程
1.4 动能方程
式(5)中
1.5 能量耗散方程
式(6)中x为轴向长度,m;p压力,Pa;ρ为密度,kg/m3;k为单位质量湍动能,m2/s2;u、v分别为轴向和径向速度,m/s;ν为流体的分子黏性系数;ε为单位质量能量耗散率,m2/s3;μeff、μt、μ分别为有效黏性系数、湍流黏性系数,动力黏性系数。k-ε模型常数分别为:Cμ=0.09,C1=1.44,C2=1.92,σk=1,σε=1.3。
2 模型及网格划分
在GAMBIT中建立了偏心环空流道的物理模型,并采用结构化网格,如图1所示(以偏心度e=0.6为例)。在整个计算区域中共计有326 028个节点,307 800个六面体网格。
3 结果分析
应用FLUENT软件计算时,采用有限体积法离散上述基本方程组,为减少数值扩散,针对流动控制方程的特点,连续性方程、动量方程、湍动能方程和湍动能耗散方程均采用二阶迎风格式离散计算;通过SIMPLE算法导出压力修正方程,求解出修正压力,以此来修正压力场和速度场。
3.1 偏心度对流场的影响
设出口压力为0,取n=0.6,K=0.45 Pa·sn,τHB=5 Pa,在Re=8 000的条件下对不同偏心度的环空流场进行了计算,速度分布云图如图2所示,速度沿径向变化情况见图3,轴向压力分布情况如图4所示。
由图2和图3可以看出,宽间隙处比窄间隙处的流速高。图3还表明,随着e的增大,宽间隙处的流速增大,窄间隙处的流速减小。宽间隙处与窄间隙处的极值流速随e的变化情况如图5所示。
由图4可以看出,随着e的增大,压降减小。表明阻力随着e的增大而下降。图6压降随e的变化曲线。
3.2 稠度系数对流场的影响
为研究稠度系数K对偏心环空流场的影响,取n=0.7,τHB=5 Pa,在e=0.4,Re=8 000的情况下,取不K值对流场进行数值计算。对速度的影响如图7所示。
从图7中可以看出,随着稠度系数K的增大,流场中的宽间隙处的最大速度逐渐增大,窄间隙处的最大速度逐渐减小。
将宽、窄间隙处的最大速度比值绘制出随着稠度系数K变化的变化规律曲线,如图8所示,从图中可以看出随着稠度系数的增大,宽、窄间隙处的比值也逐渐增大。
计算后得到流场中轴向压降随着稠度系数的变化关系如图9所示,从图9中可以看出,轴向压降随着稠度系数的降低而降低。
3.3 动切力对流动速度的影响
取e=0.4的环空流场,取Re=8 000;稠度系数取为K=1.789 4×10-5Pa·sn;n=0.7。取不同的动切力进行数值计算。
得到动切力对流场中速度分布的影响关系如图10所示。从图中可以看出,随着动切力τHB的增大,流场中的宽间隙处的最大速度逐渐增大,窄间隙处的最大速度逐渐减小。
将宽、窄间隙处的最大速度比值绘制出随着动切力变化而变化的规律曲线,如图11所示,从图中可以看出随着动切力的增大,宽、窄间隙处的最大流速比值也逐渐增大。
计算后得到动切力对轴向压降的影响关系如图12所示,从图中可以看出,流场中轴向压力随着动切力的降低而降低。
4 结论
通过本文对赫-巴流体偏心环空流场的数值计算,可以得到如下结论:
(1)赫-巴流体在偏心环空流场中,宽间隙处的流速随着偏心度的增加而增加,窄间隙处的流速随着偏心度的增加而减小,压降随着偏心度的增加而逐渐降低;
(2)随着稠度系数的增加,宽间隙处的流速越大,而窄间隙处的流速越小,宽、窄间隙处的比值也逐渐增大,轴向压降增大;
(3)流体动切力逐渐增大,流场中宽间隙处流速增大,窄间隙处流速减小,宽、窄间隙处的最大流速比值也逐渐增大,轴向压降逐渐增大。
摘要：针对钻井工程中经常遇见的钻井液、水泥浆等赫-巴流体在偏心环空中的复杂流动问题,应用FLUENT软件在紊流条件下进行数值模拟计算和分析,得到了不同参数下的赫-巴流体偏心环空流场特性。给出了偏心度、稠度系数、动切力等主要因素对速度和压力分布影响的规律性。结果表明,偏心度对偏心环空流场的速度分布影响很大,而稠度系数和动切力对流速影响不是很大,对轴向压力的影响较大。数值模拟对钻井工程以及其他领域中此类问题具有现实意义。
关键词：赫-巴流体,偏心环空,数值模拟,FLUENT
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