發(fā)布時間：2020-06-06 19:52

【摘要】：砂巖稠油油藏水平井出砂嚴(yán)重是開采過程中普遍出現(xiàn)的問題。井筒內(nèi)的砂粒沉積在管線底部,造成管道以及設(shè)備的摩擦,砂粒進一步堆積形成砂床,影響采油速度,嚴(yán)重時會造成油井停產(chǎn)。泡沫流體作為沖砂液沖砂洗井,有效地把油層出砂粒子攜帶到地面。泡沫發(fā)生器是制備泡沫流體的關(guān)鍵性設(shè)備,目前少有適用于油井下的泡沫發(fā)生器。本文結(jié)合泡沫生成機理及稠油油藏現(xiàn)場情況,提出了多級擋板擾流泡沫發(fā)生器的設(shè)計思路,分析優(yōu)化發(fā)泡器的性能,為疏松砂巖油藏以及低壓中老油田沖砂洗井的工作提供支持。首先,針對稠油油藏水平井下狹小的作業(yè)空間與應(yīng)用條件的特點,在擋板式泡沫發(fā)生器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,結(jié)合文丘里管裝置和擋板渦流擾動的原理,提出了高效的多級擋板擾流泡沫發(fā)生裝置,以提高泡沫的穩(wěn)定性。其次,建立了多級擋板擾流泡沫發(fā)生器幾何仿真模型,并對擋板角度、擋板疏密程度和擋板間距關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,結(jié)果顯示:泡沫發(fā)生器內(nèi)擋板角度越大,發(fā)泡器內(nèi)氣液混合效果越好,形成的渦流擾動越劇烈,混合腔的氣泡含量越高,發(fā)泡效果越好;擋板的結(jié)構(gòu)采用等間距布置時,可以形成穩(wěn)定的泡沫流,且間距越大,氣液擾動程度越大,泡沫質(zhì)量越好。因此,泡沫發(fā)生器結(jié)構(gòu)為擋板角度α=90°,擋板等間距L=50mm時氣液擾流程度最大,混合腔內(nèi)氣相體積分布均勻,速度較大,有利于生成大量致密且穩(wěn)定的泡沫。最后,對發(fā)泡器發(fā)泡性能的影響因素進行室內(nèi)實驗研究可知:氣、液流量越大,泡沫流量越大;氣相入口壓力在一定范圍內(nèi)波動時,泡沫流量變化不大;增加發(fā)泡劑濃度,泡沫流量增大,當(dāng)發(fā)泡劑濃度達到一定程度時,泡沫流量不再發(fā)生變化。當(dāng)液體流量為22L/min,氣體流量為30m~3/h,氣體入口壓力為1個工程壓力,添加發(fā)泡劑濃度為1%時,得到最大泡沫流量621L/min。此外,對該泡沫法生器在不同井斜角管路下的泡沫流量變化進行實驗探究,結(jié)果表明:當(dāng)管路接近水平時,即管路傾角范圍在85°~90°時,產(chǎn)生泡沫流量大且穩(wěn)定性好。上述研究結(jié)果,為泡沫發(fā)生器內(nèi)部氣液兩相流研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論支持,具有重要的現(xiàn)場應(yīng)用指導(dǎo)價值。
【圖文】：

油井應(yīng)用泡沫流體解堵技術(shù)，有效解除稠油井防砂管柱和近井地帶復(fù)合堵塞，田低產(chǎn)低效井的增產(chǎn)具有重要的意義[15]。2016 年在大港油田礦場實驗應(yīng)用中體的密度低和暫堵特性，有效減小了入井液漏失，油層得到了保護，利用泡沫粘攜帶能力，大大提高了攜砂效率，減少洗井作業(yè)時間，效果明顯[16]。2 泡沫發(fā)生器結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀泡沫發(fā)生器是制備泡沫流體的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)直接決定著產(chǎn)泡性能和實施的結(jié)果內(nèi)外泡沫發(fā)生器種類很多，主要的結(jié)構(gòu)有渦輪式、螺旋式、孔隙式、網(wǎng)式、同射流泵式、擋板式等[17-19]。（1）渦輪式泡沫發(fā)生器渦輪式發(fā)泡器的結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。該發(fā)泡器是由渦輪組件構(gòu)成的，其內(nèi)部結(jié)鉆具中的轉(zhuǎn)子和定子相類似，在發(fā)泡器內(nèi)部流道的形狀和面積以及流動方向均同，因此加大了氣液兩相速度及變化的頻率；有三個不同入口，分別注入氣相表面活性劑，增加氣相、液相與表面活性劑的混合、碰撞的機會，增加發(fā)泡效泡器的優(yōu)點是可以生成高倍數(shù)泡沫，性能穩(wěn)定，但其渦輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求本較高，維修困難，，容易堵塞。

圖 1.2 螺旋式泡沫發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖（3）網(wǎng)式泡沫發(fā)生器網(wǎng)式泡沫發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。網(wǎng)式泡沫發(fā)生器具有兩個入口，氣液兩相入口注入，液體流入管道經(jīng)噴嘴霧化后以液膜狀態(tài)噴出，吸附在發(fā)泡網(wǎng)上，另通入風(fēng)流，氣相吹到發(fā)泡網(wǎng)上與液膜產(chǎn)生泡沫。該發(fā)泡器的優(yōu)點是可以產(chǎn)生均沫，但發(fā)泡過程中風(fēng)壓流速不好控制，影響泡沫質(zhì)量，且井下細(xì)小雜質(zhì)多，發(fā)生堵塞，影響發(fā)泡倍數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE358.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉建剛;董濤;趙亞杰;;水平井負(fù)壓旋流泡沫常規(guī)油管連續(xù)沖砂技術(shù)的研究和應(yīng)用[J];石化技術(shù);2015年10期

2 陳舉師;蔣仲安;姜蘭;王明;;露天礦潛孔鉆機泡沫發(fā)生器及其流量特性的實驗研究[J];煤炭學(xué)報;2015年S1期

3 王振平;吳林峰;王偉峰;孟清華;劉庚;;綜掘面新型泡沫除塵裝置的研究與應(yīng)用[J];煤礦安全;2015年03期

4 陳洋;張行榮;尚衍波;劉龍利;;起泡劑性能測試方法及影響泡沫穩(wěn)定性的因素[J];中國礦業(yè);2014年S2期

5 王群星;李軍霞;;基于FLUENT的泡沫發(fā)生器內(nèi)部流場數(shù)值模擬研究[J];礦山機械;2014年11期

6 萬里平;何保生;唐洪明;孟英峰;趙峰;周華;;沖砂泡沫流體室內(nèi)攜砂規(guī)律研究[J];石油機械;2013年06期

7 萬里平;何保生;唐洪明;林鐵軍;趙峰;;沖砂洗井泡沫攜砂規(guī)律數(shù)值模擬研究[J];西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年04期

8 李兆敏;李冉;史江恒;安志波;;泡沫在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用及展望(Ⅰ)——起泡劑及泡沫流體在井筒中的應(yīng)用[J];油田化學(xué);2012年04期

9 陸新曉;王德明;王和堂;胡方坤;任萬興;;氣液兩相混合發(fā)泡降塵新技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2012年11期

10 張傳干;王麗;李建軍;;文丘里管射流器在調(diào)剖施工中的應(yīng)用[J];中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2012年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 韓方偉;弧扇泡沫射流高效除塵技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

2 任萬興;煤礦井下泡沫除塵理論與技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 袁穎;低含液氣液兩相流在文丘里管內(nèi)的流動特性研究[D];西安石油大學(xué);2018年

2 李慧芳;泡沫發(fā)生器不穩(wěn)定流動規(guī)律研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)選[D];東北石油大學(xué);2016年

3 王群星;掘進工作面泡沫除塵及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2015年

4 楊鋒苓;擺動式攪拌流場與混合過程的數(shù)值模擬[D];山東大學(xué);2007年

5 趙國慶;泡沫表觀性能研究及在稠油開采中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2007年

本文編號：2700177