储气库井油套环空压力影响因素分析

针对储气库注采井密闭环空带压问题,开展了储气库注采井在生产管柱内温度、压力变化时,密闭环空压力计算模型的研究。首先,根据储气库现场实际简化井身结构,建立了密闭环空分析模型。其次,采用管柱弹性力学平面应变理论、物质的热胀冷缩性质及流体PVT状态方程,建立了数理解析模型。最后,根据某井的基础数据得出储气库注采井生产管柱内温度变化是形成密闭环空压力的主要影响因素这一认识;在只考虑温度、压力变化对保护液影响的情况下,可以满足现场工程要求,误差小于5%,计算结果与现场数据吻合较好。计算方法便于现场的环空压力快速预估。     

密闭爆发器中体膨胀压力修正公式

本文就《内弹道学》一书中关于火药气体膨胀作功所引起的压力修正公式提出异议,并从弹性力学和材料力学出发,重新推导了密闭爆发器中由于火药气体膨胀作功所引起的压力修正公式.     

深水井环空圈闭压力管理方案研究

除油套环空外,深水油气井套管环空圈闭压力无法释放,易造成套管挤毁等事故发生,需对环空圈闭压力进行管理,保障油气井生产安全。计算深水井在温度差下的环空圈闭压力,优化分析适用于深水的环空圈闭压力防治方法,结合管柱强度校核标准,建立深水井套管柱强度校核方法,最终形成环空圈闭压力管理设计方法。对于深水油气井,适用的圈闭压力防治方法为A环空压力释放、通过地层进行压力释放和套管外安装可压缩泡沫;考虑环空圈闭压力时,套管柱强度优选应同时采用平衡法和非平衡法进行套管强度校核;综合考虑防治方法和油套管强度校核结果,最终确定A环空圈闭压力控制范围,深水井环空圈闭压力管理方案研究对深水油气井安全高效开发提供技术支持。     

考虑环空液体热力学特征的持续环空带压预测模型研究

气井持续环空带压已成为影响井筒完整性重要原因。为此,基于传热学及流体力学相关理论,充分考虑温压耦合作用对环空液体热膨胀系数、压缩系数影响,建立了持续环空带压预测模型。基于塔里木盆地克深气田高压气井-A井现场实测数据进行了模型对比分析,并利用所建模型对A井进行了环空压力诊断及可调控因素分析。结果表明：所建立模型预测数据更具参考价值,模型平均精度达96.06%;A井环空压力稳定值为82.22 MPa,漏点最大流量为1 931.23 m³/d,环空压力恢复过程中环空气柱高度随时间增加呈先增大后减小趋势;预留一定环空气柱高度、压力及降低环空温度有利于降低环空压力恢复速度,气柱高度变化量与初始气柱高度及压力呈负相关,与初始环空温度呈正相关。所建模型可为现场气井持续环空带压预测、管理提供有效指导。     

带油环凝析气藏地层压力预测方法

带油环凝析气藏气顶油环协同开发过程中,地层压力的不断降低导致气顶发生反凝析现象,油环中的溶解气不断逸出,同时还伴随着原生水蒸发、岩石流体膨胀、边底水侵入等变化。综合考虑以上影响因素,在烃类流体物料守恒原理的基础上,建立带油环凝析气藏地层压力预测方法。将该方法应用于某实际带油环凝析气藏中。计算结果表明:该方法得到的地层压力与关井实际测压数据吻合较好,具有一定的可靠性;在衰竭开采方式下,气顶采气速度和油环采油速度的增加都会加速地层压力的下降;在气顶孔隙体积大于油环的孔隙体积条件下,气顶采气速度的增加更容易加快地层压力的下降,从而气顶的采气速度不能太大以免地层能量过早枯竭。     

波动压力约束条件下套管与井眼之间环空间隙的研究

利用一维不稳定流动的基本方程,对套管与井眼环空间隙不同时的波动压力进行了计算,绘出了环空间隙与最大井底波动压力之间的关系曲线。根据此曲线及地层破裂压力的最大极限值,可以确定某种尺寸套管与并眼之间间隙的最小值。研究结果表明,在套管与并眼间隙相同的条件下,套管尺寸越大,井底最大波动压力也越大。从控制井底最大波动压力的角度考虑,在确定套管与井眼之间的环空间隙时,大尺寸套管应采用较大的间隙。从波动压力因素方面考虑,由浅井条件所确定的套管与井眼之间的环空间隙同样适合于深井条件。     

小井眼钻井环空压耗计算与分析

环空水力学是小井眼钻井的关键技术,通过对钻井水力参数的分析和研究,结合小井眼钻井的实际情况,采用合适的流变模式来描述小间隙环空中的流动规律．并应用非牛顿流体力学的基本原理建立偏心环空螺旋流模型,对小井眼情况下的环空压耗进行了计算,进一步对小井眼环空中的压力损失进行了研究．所选择的模型层流时为偏心环空螺旋流模型,紊流时为考虑广义雷诺数、范宁摩阻系数、水力直径的模型．分别运用当量直径和水力直径,层流时通过迭代、积分,紊流时通过修正系数进行了求解,并与实验和现场数据相比较,经验证,此模型基本上满足现场需要．结果表明：①在小井眼钻井中,环空中的压力损失远大于常规井;②钻杆偏心及高转速对环空压耗的影响很明显;③在窄的环空间隙,需要建立准确的环空压耗模型来调整泥浆密度及钻井液的流变性能．     

深水环空圈闭压力的破裂盘泄压控制模型

井筒高温流体在生产过程中,向密闭环空传热引起的环空圈闭压力上升现象是深水油气开采面临的主要问题之一。为了保障井筒安全,结合深水油气井的生产实际,基于拟稳态传热以及耦合压力体积的环空压力计算方法,建立了多环空圈闭压力预测模型。根据破裂盘工作原理,建立了由内向外和由外向内的破裂盘打开阀值确定方法。以西非某井为例,对生产过程中井筒温度和环空压力进行预测。套管强度校核结果表明,正常生产过程中,表层套管和技术套管存在胀破风险;在生产套管的环空泄压或者掏空后,生产套管存在挤毁风险。采用破裂盘技术后,各层套管均满足校核的要求。因此,破裂盘技术可有效实现套管的保护,对深水油气资源安全开采具有重要意义。     

页岩气井环空带压临界控制值计算方法

页岩气井由于大规模压裂导致井筒完整性破坏而引起大量环空带压问题,严重影响页岩气井的安全生产。针对页岩气井环空带压问题,基于API RP 90-2环空带压临界控制值计算方法,考虑页岩气井储层压力、产量变化、腐蚀以及磨损等因素,分析实际生产中环空各组件承压能力随服役时间的变化情况,建立了页岩气井环空带压临界控制值计算方法及环空带压控制图版,并进行了实例计算。研究结果表明,页岩气井环空带压临界控制值在服役早期主要受井口装置、技术套管承压能力影响,到服役后期时,随着腐蚀及地层压力降低,主要受油管薄弱点抗外挤强度影响,且随服役时间、腐蚀速率增加而不断降低,当环空带压控制值小于地层压力时,需要对环空压力值进行监测并采取相应措施,以保证现场安全生产。     

偏心环空轴向流动的级数解及其流量计算

采用坐标变换和函数展开成傅立叶级数的方法,推导出了牛顿流体偏心环空轴向流动速度场的严格数学解析解.     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩孔隙演化研究进展

富有机质泥页岩是非常规油气领域重要的研究对象,揭示其孔隙演化特征对于研究页岩油气赋存机理具有重要意义,并为页岩油气资源评价以及勘探开发提供参数。热模拟实验结合扫描电镜,气体吸附和高压压汞等实验技术手段可应用于泥页岩孔隙演化的研究。相比于开放体系和封闭体系,半封闭半开放实验体系的设计是更接近地下真实地质过程,其更适用于孔隙演化的研究。富有机质泥页岩孔隙演化是有机质和矿物在高温高压及流体等多因素长时间共同作用的结果,基于热模拟实验条件下总结归纳了富有机质泥页岩孔隙演化特征(有机孔和无机孔两个方面)、孔隙演化主要控制因素(有机质生烃作用,矿物转化和压实作用)以及孔隙演化模型。尽管热模拟实验实现了对同一泥页岩样品全孔隙演化阶段的研究,但孔隙演化的研究还不够系统,问题在于:泥页岩样品在热模拟实验高温高压条件下易碎裂,导致样品制备上的困难;热模拟实验温压条件很难模拟地下真实成岩和生烃的过程;热模拟实验成本较高导致其不能大量开展,因此得到的样品和孔隙相关参数的数据也不够充足。如何系统地研究富有机质泥页岩孔隙演化也正是未来需要关注和研究的重点。     

火灾下钢结构的热响应模拟实验分析

采用10 kW的电阻炉模拟室内火灾标准温升曲线,DN20无缝钢管水平放置于电阻炉上方,高度分别为0.5、5、10、15 am,进行了裸管、钢管外涂防火涂料及钢管内填充混凝土3种情况下的温度热响应模拟实验研究.实验结果表明,当裸钢管最低点温度达到400℃时,内填混凝土和外涂防火涂料的钢管对应测点的温度分别为215和200℃.外涂防火涂料及钢管内填充混凝土的隔热和吸热作用,使钢管的耐火极限达到2 h以上.     

转炉环缝洗涤器两相流动阻力特性数值模拟

针对转炉煤气环缝洗涤器内复杂两相流动和换热问题建立了三维物理、数学模型,进行了大量的数值模拟计算,得到不同煤气流量、环缝行程以及水气比工况下转炉环缝洗涤器内多相流动和传热的阻力特性数据,揭示了转炉环缝洗涤器内多相流场特性和各个影响因素对阻力特性的影响规律,推导出转炉环缝洗涤器阻力特性计算的经验关系式.     

热膨胀法测量陶瓷烧成温度模拟实验研究

热膨胀法古陶瓷测温中升温速率、烧结程度、判断曲线的选择、分析方法等因素会影响测温精度。为提高测温精度,通过不同升温速率对各种具有已知烧成温度模拟样品的测温实验,建立了一套热膨胀法古陶瓷测温的参考程序。此外,根据测量值与实际烧成温度之间的定量关系,利用线性拟合的方法推算出了用于减小测温误差的校正公式。实验结果显示:校正公式在指定的温度范围内可大幅提高测温精度。     

静压桩桩端扩张压力分析

为分析桩端扩张压力,对现有计算方法进行了改进;根据静压桩贯入机理,分析了静压桩的贯桩过程;在模拟桩体贯入过程的基础上,建立了基于半无限圆孔扩张的压桩静力平衡方程,并求得了弹性条件下桩端扩张压力的理论解答,同时进一步分析了桩端扩张压力与压入深度的关系.     

基于固—气耦合物理相似模拟的实验装置研究

采动裂隙演化与卸压瓦斯渗流耦合的物理相似材料模拟实验是研究采动影响下煤岩体渗透率变化规律及分布特征的基础,文中通过研制"固—气"耦合物理相似模拟实验台,设计耦合实验中的开采系统、充气系统和测试系统,进行了相似模拟实验及渗透率测定。开采系统保证箱体气密性的同时实现了煤层的模拟开采,测试系统验证了试验箱内气体在岩层中的流动规律符合达西定律,进而验证了实验装置的可行性,从而为研究采动裂隙场时空演化与卸压瓦斯渗流耦合规律的相似模拟实验奠定实验基础。     

深水钻井隔水管段大尺寸环空压耗数值模拟

深水钻井过程中海水段隔水管环空中的水力学特性与常规井有较大差别。运用理论分析的方法对海洋深水钻井隔水管段大尺寸环空中的压力损失进行了研究,分析了环空泥浆返速、钻杆旋转速度、钻井液性能和环空尺寸等对压耗的影响,并与常规井眼环空压耗进行了对比。研究结果表明:在大尺寸环空中,对于幂律流体,在层流状态下环空压耗随钻杆转速的增加而减小;随着环空尺寸的增大,环空压耗急剧降低;随钻井液流变指数和稠度系数的增加,环空压耗呈指数增大和线性增大。本文可为研究隔水管环空螺旋流携岩规律提供帮助。     

高速电主轴热特性仿真与实验研究

对高速电主轴温度场分布随转速的变化规律进行了研究。通过在外壳上布置一定数量的温度传感器,对不同转速下的外壳温度进行实时测量,并将实验结果与ANSYS的模拟结果进行对比,验证了采用在电主轴外壳上布置多个测点测量与仿真相结合的方法来预测电主轴内部温度场分布的可行性;另外还分析了在不同转速下,高速电主轴关键部位的温升,仿真结果表明:主轴在6000~10000 r/min时,温升呈线性增加,在大于10000 r/min后,温升以指数规律增加。     

仿云杉多层环形塔状立体车库结构稳定性

为了满足提高立体车库结构稳定性的要求,根据植物结构特征建立了生物模型,从仿生学角度将植物结构应用于立体车库,从而达到提高立体车库稳定性的目的。云杉整体结构呈现为塔状,其主干粗壮,侧枝分层,根据云杉的上述特点并结合工程应用设计仿云杉多层环形塔状结构升降式立体车库。根据仿生立体车库结构建立其多自由度力学模型,利用传递矩阵方法建立力学模型频率方程并进行模态分析,接着运用MATLAB模拟对比仿生立体车库和直筒型立体车库在外界激励下的响应。结果表明：两种结构立体车库受到相同外界激励时,仿生立体车库各阶固有频率均大于直筒型立体车库,而且其各层振动位移、速度的幅值、标准差相较于直筒型立体车库对应位置均更小,验证了仿生立体车库抵抗外界激励的能力更强,结构更加稳定。