K418与42CrMo异种金属的激光穿透焊接

实验研究了连续波Nd∶YAG激光焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量对激光穿透焊接K418和42CrMo焊缝成形的影响。结果表明,K418与42CrMo激光穿透焊接有X形和T形两种典型的焊缝形貌,且焊缝形貌是不对称的。随着焊接速度的提高,焊接线能量降低,焊缝尺寸变小,且焊缝上部尺寸变化比下部尺寸变化慢,焊缝形貌由X形过渡到T形。当离焦量在瑞利长度范围内时,焊缝正面宽度变化很小;当离焦量超出瑞利长度范围时,在足够高的激光功率密度下,焊缝正面宽度快速增加。在激光功率为3 kW,侧吹保护气角度为35°条件下,通过优化焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量可以得到最佳焊缝质量。     

错位翅片板翅式换热器传热研究

紧凑式换热器的换热能力是通过翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定的,通过对错位翅片型板翅换热器的传热机理分析得出:错位翅片的相错排列翅片使流体在一个翅片上的边界层还未完全发展就被错位的翅片破坏,从而增强了流体的湍流能力。采用计算机编程对错位翅片型板翅换热器的传热固子、摩擦因子及翅片结构对传热性能影响进行了数值模拟对比研究。结果表明,错位翅片型板翅换热器是一种传热效率高、占用空间小、节省材料的新型换热器。在实际应用中为了有效的发挥错位翅片的作用,使其有较高的翅片效率,在需要较大传热系数的场合,选用高度小、翅片厚度大、有效长度短、间距小的翅片;相反,在需要传热系数较小场合以选用高度大、翅片厚度小、有效长度长、间距大的翅片为宜。     

油田注入水与地层水结垢程度评价方法

针对传统的垢物质量分析法(称重配伍性实验)只能表征注入水与地层水混合后悬浮物含量的变化,缺乏结垢程度定量评价的方法及标准,为改进传统的垢物质量分析方法,从定性、定量两方面研究了注入水与地层水结垢的类型及结垢强度,提出悬浮垢、沉降垢和总垢等概念,建立了油田注入水与地层水结垢综合评价参数和标准;以渤中28-2S油田馆陶组注入水与明化镇组地层水为例,利用X-射线衍射、扫描电镜和光学显微镜等研究垢的类型和含量。研究结果表明,渤中28-2S油田注入水与地层水严重不配伍,配伍程度评价综合指数为3.33;注入水与地层水混合后结垢程度综合指数为3.87,结垢程度为中等偏强,易形成CaCO_3垢;总垢实测垢量为27.5数94.0 mg/L,注入水与地层水混合体积比1∶1时的结垢量最大,沉降垢是总垢的主要来源。结垢程度评价方法具有科学性和客观性,可用于评价油田各类流体间结垢程度。     

倾斜式波纹翅片管传热及流动阻力性能比较试验

对新开发的空气冷却器倾斜式波纹翅片管与传统的国产平直翅片管的传热性能及流动阻力性能进行了对比试验,给出了相应的传热系数曲线和流动阻力系数曲线,并分析了产生该试验结果的原因及理论依据。当空气流经该新型倾斜式波纹翅片管时,由于该翅片管能使气流产生强烈的扰流,破坏气流的边界层,导致掠过翅片管束的气流紊流程度加剧,从而提高了翅片管外空气膜传热系数。由试验结果可知,该新型倾斜式波纹翅片管与平直翅片管的j／f值相比,有较大的提高,表明新型倾斜式波纹翅片管的传热及流动性能优于国产平直翅片管,具有较高的工程应用价值,因此新型倾斜式波纹翅片管具有较好的推广应用前景。     

沥青质沉积风险预测方法研究及应用

沥青质的沉积会发生在油气生产过程的各个环节中,在油藏内的沥青质沉积会增大油气开釆难度,影响产量,在井筒内的沉积会导致井筒堵塞,增加修井难度。目前,沥青质沉积的预测采用的是实验的方法,往往耗时长、效率低、成本高。本文针对目前沥青质沉积预测的研究不足,在大量调研国内外研究现状的基础上,通过模拟井筒的温度压力场以及沥青质沉积相图,建立了一套沥青质沉积预测模拟及风险等级评定方法。针对渤海油田的一口单井,进行了实例计算。此方法快速方便,准确性高且无需实验研究,节省投入,可作为沥青质沉积的一种快速预测手段,为油田投产前及油田开发生产过程中的沥青质伤害预防、伤害判断及伤害解除提供参考依据。     

K418和42CrMo激光深熔焊焊缝形貌预测及验证

激光深熔焊热源模型反映焊接熔池热流分布情况,模型的准确性决定模拟结果的有效性。针对K418与42CrMo特有的焊缝形貌,在综合考虑了材料的热物性参数随温度的变化、熔池相变潜热和焊缝正面等离子体附加热源效应,建立了锥形热源与峰值热流逐渐衰减的圆柱复合热源。采用ANSYS软件模拟了激光深熔焊接K418与42CrMo异种金属焊缝形貌。通过试验验证表明:数值模拟焊缝形貌与试验基本吻合,说明了模型的有效性。     

TC4激光熔覆Ti/7YSZ复合热障涂层实验研究

为提升YSZ隔热涂层的力学性能,阐明其组织形成过程及机理,优化激光加工工艺参数。方法采用YLS-3000型光纤激光系统利用激光熔覆技术在TC4表面制备了Ti/7YSZ复合涂层体系;通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和硬度仪分别表征激光熔覆Ti/7YSZ复合热障涂层的宏观形貌、显微组织、元素分布、物相组成及硬度分布。结果在不同激光扫描速度下,熔覆层表面呈不同程度黄色,微观组织均具有“上下细密、中间粗大”特征,其主要由针状α′马氏体、马氏体核心、α相集束、残余β相以及以TiC为代表的MC碳化物构成,Zr元素富集在基体与熔覆区的结合区;随着扫描速度的增加,Zr元素分布愈发不均匀,熔覆区内马氏体混乱、破碎程度加剧,显微硬度先增后减,7mm/s时熔覆层与基体结合良好,硬度水平达到峰值600 HV,达TC4基体的2.5倍,熔覆质量最佳。结论:优化激光扫描速度,可以显著提升熔覆层的质量与综合性能;熔材中Zr元素以ZrO2、ZrC以及固溶形式存在于熔覆区;马氏体间错位滑移阻力、TiC等增强相以及Zr元素固溶强化作用使显微硬度得以提升。     

海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术研究

渤海油田稠油资源丰富,多元热流体吞吐与蒸汽吞吐等热采技术试验效果较好,但需采用注采两趟管柱予以实现,导致热采开发成本较高。鉴于此,通过举升工艺优选、管柱设计、井下关键工具设计、专用井口装置设计及地面配套工艺优选等研究,形成了海上油田稠油热采井注采一体化工艺技术,实现了海上油田稠油注采一体化领域从0到1的突破。现场试验结果表明:该技术所用工具耐温性好,工作筒与机械式安全阀配合良好,打开灵活;工作筒下入顺利,内泵筒插入密封耐压20 MPa,符合技术要求。一体化工艺技术实施的总费用相比目前工艺降低幅度达60%,有助于实现海上稠油油田的规模化热采开发,经济效益与社会效益显著。