K341型裸眼水平井压裂封隔器研制

在水平井分段压裂时,常规封隔器存在中途坐封和不能承受高的坐封压力的问题.研制了K341型裸眼水平井压裂封隔器,设计有防中途坐封机构,保证封隔器能可靠坐封.单流控制阀关闭机构使该封隔器在坐封时免受高压力作用.室内及现场试验表明:该封隔器坐封可靠、承压能力强,满足水平井分层压裂工艺要求.     

煤层气井井筒煤粉运移规律研究

煤层气井排采过程中由于储层析出煤粉,现场经常遇到煤粉沉降堵塞井筒及煤粉卡泵问题,急需针对井筒内煤粉运移的分析预测方法。该研究建立了井筒内垂向和径向煤粉运移数学模型及求解方法,在此基础上分析了煤层气井井筒流体煤粉携出能力及煤粉径向浓度分布规律。研究结果表明,排水速度越快井筒流体携出煤粉能力越强,对于直径200μm以内的煤粉,排水速度超过3 m3/d (3.48×10~(-5)m~3/s)便可将煤粉全部携出。煤粉呈现向井筒中线聚集现象,距离井筒中线越近煤粉浓度越高,并且排水速度越快煤粉聚集现象越显著,当排水速度达到5 m3/d(5.79×10~(-5)m~3/s)时井筒中线煤粉浓度是壁面附近的10倍。相同排水速度下,颗粒粒径增大会使得煤粉在井筒中线附近浓度略微降低。     

The viscoelastic effects on thermal convection of an Oldroyd-B fluid in open-top porous media

The effects of two viscoelastic parameters on the thermal convection of a viscoelastic Oldroyd-B fluid in an open-top porous square box with constant heat flux are investigated. The results show that the increase of relaxation time is able to destabilize the fluid flow leading to a higher heat transfer rate, while the increase of retardation time tends to stabilize the flow and suppress the heat transfer. The flow bifurcation appears earlier with the increase of the relaxation time and the decrease of the retardation time, resulting in more complicated flow patterns in the porous medium.     

高含硫气井中的硫沉积规律

针对高含硫气井井筒硫析出、硫沉积预测难题,建立了高含硫气井井筒多相流动和传热数学模型,给出了多场耦合井筒硫析出、硫沉积判别准则和计算方法。计算结果表明,高含硫气井从井底至井口硫溶解度逐渐减小,呈非线性变化规律;井筒中伴随有硫析出,析出位置及析出量主要受温度梯度、压力梯度和硫化氢质量浓度等影响;井筒中的硫沉积主要受气体携带能力和局部流场扰动的影响。温度、压力下降越大,硫析出越早;在同一流压下,产气量越高,硫析出越早,析出量越大。该研究模拟了气井生产动态,给出了高含硫气井中的硫析出、硫沉积、压力及温度分布规律,计算结果可用于指导现场进行开发方案调整、生产参数优化,为制定硫沉积预防方案提供依据。     

中国陆相页岩油储层水平渗透率与垂直渗透率特征

目前,页岩油在北美地区已经实现了商业开发,中国页岩油的勘探开发也有了重大突破。在生产实践中发现水平纹层/层理发育层段产量高于其他层段,推测水平渗透率大于垂直渗透率。针对中国陆相典型页岩油储层渗透率,应用压力脉冲衰减法,对水平渗透率与垂直渗透的变化规律进行定量研究,结果表明：①常压条件下,当层理缝发育时,水平渗透率高于垂直渗透率可达5个数量级;当层理缝不发育时,水平渗透率比垂直渗透率高20～50倍左右;当储层发育切穿层理的构造微裂缝时,水平渗透率与垂直渗透率相差倍数小于1;②围压条件下,与海相页岩油储层相比,陆相页岩油储层的水平渗透率和垂直渗透率变化更为复杂,其中水平渗透率对围压的敏感性更明显;③就水平渗透率与垂直渗透率之比而言,纹层状灰质页岩/纹层状砂质页岩、层状页岩和块状页岩的变化范围分别为1.5～90.0,1.4～46.0和1.3～40.0;④潜江凹陷页岩油储层孔喉半径小,矿物组分复杂,发育硬石膏等特殊矿物,阻塞孔隙,使得江汉油田潜江凹陷页岩油储层渗透率比胜利油田济阳坳陷页岩油储层渗透率低10～100倍。     

雾化液滴掺混稠油的实验和数值模拟研究

稠油开采过程中,由于稠油的黏度较高和流动性差,掺稀降黏是近年来使用的主要技术手段之一。为达到稀油较为均匀的分布效果,该文提出将一个气体辅助式雾化喷嘴安装在模型套筒一侧的方法,使得稀油液滴雾化并与稠油进行掺混,通过实验和数值模拟的方法,重点研究液滴在二次破碎雾化后的物理性质,模拟雾化的滴变化后形成的液膜与底部的液压油的掺混过程,同时给出了掺稀携带量的变化规律。结果表明,液滴速度减弱后聚并现象加强,在整个流场内形成较为均匀分布的液膜和液滴,同时底部多相掺混搅动降低了混合液的黏度,当通过10.8 m3/h的气雾化1.08 m3/h的水,最终可以携带底部2.92 m3/h的油,大大提高了携带效率。研究结果验证了雾化液滴掺混稠油方法的可行性和实用性。     

非均匀等离子体覆盖下目标流场的透射特性研究

分析等离子体对电磁波的透射特性时, 一般可以对等离子体鞘套进行分层处理, 根据各层的媒质特性大致确定测控信号相位和幅度的变化, 该方法通常只能处理空间结构分布相对简单的媒质, 无法精确地分析复杂绕流流场. 针对覆盖于目标的非均匀等离子体鞘套, 采用色散媒质的时域有限差分方法较为准确地计算和分析了等离子体鞘套对不同频段测控信号的透射特性的影响. 该方法具有计算精度高、可移植性强等优点; 同时, 所得到的数值分析结果对实际工程应用有一定的参考价值.     

粘弹性流体在开口多孔介质中的热对流启动

对底部等温加热、上端开口多孔介质中粘弹性流体进行了线性稳定性分析。使用了修正后的Darcy定律用于描述粘弹性流体在多孔介质内的流动特征,并引入了等压边界条件描述开口特征。使用了特征松弛时间（λ）和延迟时间（ε）表征粘弹性流体性质,并选择了4组不同的（λ）和（ε）作为算例对热对流启动时的临界瑞利数进行了数值求解。结果显示,松弛时间的增大会使得流体更易失稳,从而提前热对流的启动;而延迟时间的增大则会起到稳定流动的作用,使得热对流启动推迟。流动模式仅与延迟时间有关。扰动温度等值线图显示,其样式与边长（a）和弹性参数有关。     

新疆深层稠油井筒掺稀降黏举升摩阻分析

新疆深层稠油在井筒举升过程中,由于温度的降低,原油会逐渐失去流动性。掺稀油是有效降低井筒摩阻的方式。根据现场掺稀工艺建立室内模拟测量装置,模拟了掺稀过程中稠油和稀油的动态混合过程,并测量得到沿井筒温度降低过程中混合物的黏度变化;结合井筒传热及流动模型,模拟分析了不同掺稀比条件下的井筒摩阻。分析结果表明,掺稀比的增加能有效降低摩阻,但是单位稀油对摩阻降低的贡献随掺稀比增加而降低。     

Numerical simulation of thermal convection of viscoelastic fluids in an open-top porous medium with constant heat flux

This paper makes a numerical study of the buoyancy-driven convection of a viscoelastic fluid saturated in an open-top porous square box under the constant heat flux boundary condition. The effects of the relaxation and retardation times on the onset of the oscillatory convection, the convection heat transfer rate and the flow pattern transition are investigated. It is shown that a large relaxation time can destabilize the fluid flow leading to an early onset of the thermal convection and a high heat transfer rate, while a large retardation time tends to stabilize the flow and suppress the convection onset and the heat transfer. After the convection sets in, the flow bifurcation appears earlier with the increase of the relaxation time and the decrease of the retardation time, resulting in more complicated flow patterns in the porous medium. Furthermore, with the increase of the ratio of the relaxation time to the retardation time, the fluid may be blocked from flowing through the open-top boundary, which may be caused by the viscoelastic effect. Finally, the comparison of our results with those under isothermal heating boundary conditions reveals that the heat transfer rate corresponding to a constant heat flux boundary is always higher.