PV型旋风分离器的分离性能改进实验和分析（Ⅰ）——环形空间

针对PV型旋风分离器环形空间存在的顶灰环问题,从实验和流场两个方面探讨了顶灰环产生的机理和形成的条件,同时进行了有关顶灰环对旋风分离器效率影响的分离性能实验。实验结果和流场分析表明,顶灰环产生于旋风分离器环形空间的二次涡流,顶灰环的存在导致了颗粒向内旋流的扩散和逃逸,造成旋风分离器的效率下降,最后提出了抑制顶灰环对旋风分离器分离效率影响的改进方向。     

三旋单管防返混技术研究

返混是影响第三级旋风分离器分离效率的主要因素之一.三旋单管在排尘口存在返混现象的根本原因是旋风分离单管内部存在的强旋涡从排尘口深入到灰斗(集尘器)内,并在排尘口中心位置形成低压区.该旋涡把排尘口和灰斗中的粉尘重新旋起,使之随气流由排尘口中心的低压区再次进入单管内部,造成分离效率下降.在VAS型的三旋分离单管排尘口处加装止旋器制止出口处的旋涡,消除低压区,从根本上解决返混问题.理论分析及实验表明该方法完全能够达到预期目的.     

催化裂化装置三旋存在问题分析及改造措施

针对中国石油化工股份有限公司洛阳分公司100万t/a重油催化裂化装置再生器第三级旋风分离器效率低的问题,对三旋运行状况进行了工艺核算,认为单管数量不在单管最佳处理范围、单管防返混锥标高相差较大以及集尘室净空尺寸偏小是造成三旋分离效率低的主要原因,从减少单管总数、扩大临界流速喷嘴口径、三旋内部结构优化等方面提出了改造措施,改造后的三旋运行状况良好,分离效率明显提高,满足安全生产需要。     

基于DPM模型的旋风分离器内颗粒浓度场模拟分析

为了研究旋风分离器内部颗粒浓度场的分布规律,采用RSM模型和颗粒随机轨道模型,对旋风分离器进行气 固两相流动数值模拟,并从浓度分布和停留时间两方面对顶灰环及壁面磨损现象进行分析。结果表明,壁面处的颗粒浓度呈螺旋状灰带分布,灰带的宽度和螺距不同;从径向看,除壁面附近浓度较高外,其他部位浓度较低;从轴向上看,在分离空间下部,螺旋灰带的宽度加大,螺距减小,颗粒浓度增大。在环形空间顶板下方有大量颗粒聚集,存在顶灰环现象,而且顶灰环分布不均匀,具有一定的准周期脱落特性。这不仅造成颗粒的逃逸,降低旋风分离器的分离性能,而且也会对壁面造成冲蚀磨损,严重时能够使分离壁面磨穿,造成设备失效。     

基于CFD-PBM模型的井下油水旋流分离器结构优选

针对高含水低产量稠油井井下油水分离和同井回注技术，设计了小直径井下油水旋流分离器。基于CFD-PBM耦合模型，对旋流器内液液两相流动规律和油滴破碎机理进行了数值模拟，采用正交试验方法，对旋流器关键结构参数进行了优选，并对优选后的结构进行了处理量变化和油相黏度变化对旋流器分离性能影响的研究。研究结果表明：对旋流分离器溢流口质量效率影响的主要因素由大到小依次为小锥段锥角、溢流管直径、大锥段锥角和尾管长度。处理量变化对旋流器分离性能影响较大，随着处理量增大，油滴破碎概率增加，油水分离效率呈先增大后减小的趋势；油相黏度在40～160 mPa·s范围内，黏度变化对分离性能影响不大，但黏度超过160 mPa·s后，旋流器分离效率快速下降。研究成果可为碳酸盐岩缝洞型油藏开展稠油井井下同井注采工艺提供技术支撑。     

水泥环径向膨胀收缩实验研究

固井水泥环径向膨胀收缩特性是影响固井界面胶结质量的关键因素之一。围绕水泥环在实际工况下膨胀收缩特性测试的技术难题，通过对测试仪釜体的升级改造，使测试仪不仅具备了传统方法测试水泥石轴向膨胀收缩的能力，而且具备了水泥环径向膨胀收缩的测试能力。应用固井水泥环径向膨胀收缩评价装置和评价方法，对川渝地区在用的韧性防窜水泥浆体系和柔性自应力水泥浆体系的膨胀收缩特性进行评价，找出了水泥浆体系的体积变化特性。同时，在不同温度压力下，对水泥浆的膨胀收缩临界点测试，为不同井段的水泥浆设计时的体系选用提供了重要的实验依据，为保障川渝油气田固井质量提供参考。      

固态流化单喷嘴破碎水合物深度预测新模型及验证

为提升固态流化开采中喷嘴对天然气水合物的射流破碎效率，推动固态流化开采规模化、商业化应用，基于CFD和现有单喷嘴射流破碎实验结果，开展了射流压力、收缩段长度和喷嘴直径对锥直形单喷嘴射流速度分布的影响规律研究，并建立了固态流化单喷嘴破碎水合物深度预测新模型。研究结果表明：(1)锥直形喷嘴射流核心段长度与喷嘴直径呈正相关关系，而与射流压力、收缩段长度无关；(2)射流基本段速度衰减与喷嘴直径和射流压力呈负相关，而与收缩段长度无关。进一步结合非成岩水合物临界破碎速度方程，初步建立了极限破碎深度随单喷嘴直径和射流压力变化的数学模型，并基于单喷嘴射流破碎实验结果进行了模型验证与修正。结论认为：(1)建立的极限破碎深度模型是正确的，修正后模型的计算结果与实验值的最大偏差为7.7%，能够满足固态流化实际工程对水合物破碎的要求；(2)建议开展组合喷嘴极限破碎深度模型研究，分析多个喷嘴组合情况下布置夹角和布置间距对极限破碎深度的影响，最终形成一套水合物高效破碎工具设计方法。     

底水油藏直井水锥形态的定量描述新方法

直井依靠天然能量开采底水油藏必然形成水锥,为了分析直井周边水淹状况和剩余油分布情况,有必要对水锥形态进行定量描述。根据渤海某底水油藏实际地层参数建立油藏数值模拟机理模型,考虑垂向渗透率与水平渗透率比值、油水黏度比、直井避水高度、油层有效厚度和含水率为影响水锥形态的主要因素。首先利用机理模型定量分析单因素对水锥形态的影响,然后建立五因素四水平的正交设计实验,利用多元线性回归方法对实验结果进行回归,得出多因素影响下的直井水锥形态定量描述公式。以渤海某底水油藏1口直井为例进行公式验证,结果表明定量描述公式计算结果满足矿场需要。     

基于FLUENT的水力喷砂射孔器喷嘴优化设计

针对水力喷砂射孔器上常用锥直形喷嘴射流性能不佳以及冲蚀磨损严重问题,基于锥直形喷嘴能量损失机理,对喷嘴入口收缩段结构进行了优化设计;借助FLUENT软件,通过射流特性和耐冲蚀磨损2方面对比分析,优选出性能最佳的喷嘴结构。分析结果表明:喷嘴射流性能不高的关键在于入口收缩段处的局部水头损失;在相同来流条件下,等变速形喷嘴射流能量损耗低,耐冲蚀性能佳,综合性能最优。综合射流特性和喷嘴冲蚀考虑,等变速形喷嘴的最佳结构参数为:出口直径6 mm,入口直径12 mm,圆柱段长度18 mm,收缩段长度10 mm。所得结论对喷嘴结构优化具有一定的指导意义。     

PV型旋风分离器的性能改进实验和分析（Ⅲ）——灰斗结构

针对PV型旋风分离器灰斗中的旋转灰环问题,从实验和流场两个方面探讨了旋转灰环的形成机理和存在的条件。实验结果和分析表明,灰斗中的旋转灰环产生于灰斗中的二次涡流,旋转灰环的存在导致了颗粒向内旋流的扩散和逃逸,造成了旋风分离器的效率下降。通过将灰斗的水平顶盖改成锥形过渡段,消除了旋转灰环,又经旋风分离器性能对比实验,证明改进措施是有效的。     

用单相流复合图版解释油水两相流试井数据

建立在对单相流控制方程进行分析求解基础上的试井方法一直在试井领域占据着主导地位。自80年代压力和压力导数复合图版问世以来，使试井解释清度得一以了很大的提高，随着试井曲线测试及解释软硬件性能提高，参数的解释已逐步完成了由手工图版拟合向自动图版拟合和自动拟合的过渡，解释速度和精度大大提高。     

催化裂化装置第三级旋风分离器的改造

介绍了胜利炼油厂现有三旋的概况和存在的问题 ,并以近几年新开发的PSC型高效旋风管为基础 ,通过计算确定了现有三旋的改造方案。提出的改造方案 ,不仅满足了工艺要求 ,而且使三旋内构件动改量较小 ,大大节约了改造费用。     

排气结构对导叶式旋风管分离性能的影响

 通过改变导叶式旋风管排气芯管下端安装的导流锥开缝面积、下口面积及开缝型式等考察了导流锥结构参数对旋风管的压降和分离效率的影响规律，提出了开直缝与开斜缝的组合缝导流锥结构。对安装组合缝导流锥的旋风管的分离性能试验结果表明，旋风管在入口体积流量为1 930 m3/h时，平均分离效率达到91.60%，压力损失仅有8.25 kPa，比较适于工程实际应用，为解决目前旋风管压降较高的问题提供了新途径。     

具有变井储的双孔介质典型曲线的识别──以克拉玛依夏子街油田为例

夏子街油田属低渗透带气顶的断块饱和油藏,由于构造及油气水关系复杂,给生产井压力恢复曲线解释带来了很大的困难,以致不能准确地掌握地下油气水运动规律及油气藏的动态变化。为此,以常规试井分析方法为基础,依据双孔介质油气藏渗流理论,提出了具有复杂内外边界条件的双孔介质油气藏典型试井曲线的识别方法。对早期压力曲线出现的“驼峰”及不呈45°直线的问题,进行了分析验证,解决了此类油田长期存在的试井分析难题,为认识改造油气藏提供了可靠的依据。     

双管井嵌舌形半封和全封两用封井器的研制

针对目前油田在双管井上没有配套修井封井器以及正在使用的单管井封井器存在的不足,研制了双管井半封全封两用封井器。封井器采用2孔（2管）各自独立封闭方式的4个闸芯成对配置,主要由闸芯、组合推进器、密封部分、结构式壳体及装配定位装置组成。既能进行2根油管双提双封作业,又可实现单提双封、单提单封作业。具有设计独特、封井效果好、封井速度高、质量轻、造价低、对工作环境要求不高、应用前景较好等特点。     

内压作用下偏心异径管的应力分析

为了对异径管的设计、生产提供理论依据和计算方法,对异径管中的偏心异径管进行了分析研究,得到了其应力分布规律,确定了危险点。为了减少应力集中的影响,在异径管的大小端分别加了一段直管,在对称面上施加对称约束,在大端直管端面施加轴向和径向约束。分析结果表明,偏心侧内外壁的环向应力曲线总体趋势相似,大端的应力要比小端的应力大;在同样壁厚等级和相同的公称压力下,当异径比增大时,环向应力和相当应力的极值出现位置都有由大端朝小端移动的趋势;适当增加偏心异径管的长度能减小危险点的应力集中程度。     

基于双剪强度准则的拉压异性材料厚壁圆筒的极限分析

本文运用双剪强度屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒进行了极限分析,得到了依赖于材料拉压比的弹性极限载荷和塑性极限载荷公式,分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构承载能力有一定的影响,所得到的极限载荷公式可供设计人员参考。     

定向井有杆泵抽油系统的有限元分析

定向井和水平井的井下装置发生故障的可能性比直井要大得多。如采用对直井的故障诊断技术对定向井进行诊断,势必带来较大的误差,甚至无法诊断。已有的一些对定向井有杆抽油系统力学分析中或只考虑杆管液三个系统的垂向一维振动,或只考虑抽油杆一个系统的三维振动。本文根据定向井井身为空间三维曲线的特点,考虑抽油杆、油管和环空液柱三个系统在生产过程中的三维空间振动藕合,对三个系统进行一定的简化,分别建立力学模型,全面分析,采用有限元法和有限差分法相结合的方法统一迭代求解,由井口实侧光杆示功图计算出较为准确的抽油泵的井下功图,为对其进行故障诊断提供了准确的依据。分析诊断结果与检泵结果符合良好。     

钢管水压机放气阀结构的改进与应用

API SPEC 5L标准和客户技术条件均要求对每根油气输送钢管进行静水压试验,且在焊缝和管体上不得渗漏。钢管水压机是钢管静水压试验的关键设备,放气阀是水压机的关键部件之一。针对放气阀使用中存在密封不严等问题,分析了放气阀密封不严的原因,并改进了原来的设计结构,将原来的锥面密封改为Y形密封圈进行径向密封。改进后放气阀密封性良好,密封圈使用寿命增长,降低了钢管静水压试验错检误报的几率以及加工和装配成本,提高了机组的作业率。     

J55钢级SEW管坯焊缝压扁开裂问题研究

为了解决J55钢级SEW管坯生产中焊缝压扁开裂问题,对压扁开裂的原因进行了分析,同时针对性的对喷水控冷工艺进行了研究,对管坯卷板化学成分进行了改进并批量试制。分析表明,管端出现回火马氏体和微量贝氏体等脆性组织是造成SEW J55管坯焊缝压扁开裂的直接原因。研究结果显示,在管坯控冷前增加风冷环以减少管坯西端内壁进水量、降低管坯入水冷环前的温度和控冷水量,可改善管坯的压扁性能。批量试制结果说明,Ti元素是SEW J55管坯控冷工艺生产中管坯压扁开裂的主要影响因素;在卷板生产时增加Nb含量、控制并降低Ti的含量,能够解决管坯控冷后压扁开裂问题。