油田井下作业HSE管理创新做法初探

1 塔里木油田井下作业特点 井下作业工艺复杂,安全级别高,风险大.塔里木油田多为深井、超深井,一般井深4 500～5 500 m,个别井超过6 100 m;普遍具有高温高压特点,温度通常在120～150℃之间;地层压力多为正常压力系统,压力系数一般为1.10～1.20,克拉二气田为异常高压,压力系数高达2.02.部分油(气)田含有H2S有毒气体.部分碳酸盐岩地层压力敏感,易漏易喷,甚至喷、漏、塌、卡危险同时存在,作业期间需采用"吊灌法"压井,控制难度大.     

袋式除尘器喷吹管设计参数对喷吹气量影响的计算分析

针对袋式除尘器的脉冲喷吹气流量不均匀性问题,利用CFD数值模拟建立含有结构参数、运行参数的脉冲袋式除尘器的喷吹气流分布模型,通过正交试验法研究了喷吹压力P、喷口个数N、喷口口径D、喷嘴管长H、脉冲时间T和喷口间距L对脉冲喷吹气流量不均匀性σ的影响程度,并拟合得到了各参数与σ的关系式。在设计压力条件下修正喷口管径,获得较好的气流量分布;对修正后的均匀喷吹管,得到在不同喷吹压力下其气流量不均匀性的变化情况。     

动水射流多参数优化耦合反演方法

通过数据驱动模型理论和变密度各项异性湍浮力射流模型的有机结合,提出了射流比和射流喷角多参数优化耦合反演的新方法:通过射流模型计算射流比和射流喷角多参数匹配设计的数值工况,构建计算水域内部观测点污染物浓度解集;以数据驱动模型理论建立状态变量(污染物稀释度)同控制变量(模型多参数)之间的非线性关系;将拟获得的稀释度带入关系中,进行模型多参数的组合优化反演研究,结果表明基于数据驱动模型理论的多参数反演方法可以获得最优的射流参数,有利于射流水体与环境水体间的掺混。     

基于量子神经网络的地层对比研究

针对油田开发井之间的地层对比过程中,砂体相变快、小层断失以及工作量大的问题,提出一种基于量子神经网络的地层对比方法。采用量子计算原理,利用朝阳沟油田长46区块6口井共计126个地层样本构造量子神经网络模型,然后对全区336口井进行地层对比工作。实验表明,三级小层对比的正确率最高可达88.48%。这说明了量子神经网络对于多开发井间的复杂地层对比具有良好的效果。     

气箱式脉冲袋式除尘器清灰技术

为了深入认识气箱式脉冲袋式除尘器的清灰机理,按可压缩气体绝热状态和等温状态分别计算了脉冲质量流量和气箱中气体压力、密度的变化,进一步推导出穿过滤袋的清灰气流速度方程和清灰剥离力方程.按照在袋式除尘器实验模型上所测定的粉尘剥离率与清灰剥离力之间的特性关系,确定了已知条件下的粉尘剥离率.若预先确定要求达到的粉尘剥离率,可以通过清灰气流速度方程和剥离力方程确定脉冲清灰系统的几何参数、脉冲喷吹压力、脉冲喷吹时间和分室内的过滤面积(或滤袋直径、滤袋长度和滤袋数量等).该理论和实验研究内容为气箱式脉冲袋式除尘器脉冲清灰系统设计计算提供了理论依据.     

基于散射结构的脉冲流场与清灰压力动态特性分析

针对传统脉冲清灰中存在清灰不均匀的问题,应用上部开口散射器改善滤筒内部流场特性,从而改善清灰效果。通过数值模拟方法研究不同工况下滤筒内部脉冲流场及清灰压力的动态变化规律,探究清灰压力峰值形成机理。结果表明:脉冲喷吹气流以压力波的方式进入滤筒并向侧壁传递,而侧壁处气流径向速度与相同测点的清灰压力随时间等比例同步变化,两者存在直接关联。由于散射器对脉冲喷吹气流的分流和导流作用,相对无散射器而言,滤筒上部径向速度提高,清灰压力相应增大,其峰值由484 Pa增至744 Pa,增加了53.7%;滤筒中、下部,散射器的存在使脉冲喷吹流量和轴向速度减小,降低了脉冲气流对滤筒内部气流的压缩作用,滤筒中下部压力降低,滤筒下部清灰压力峰值由2175 Pa减小至1468 Pa,减小了32.5%。因此增设散射器可以在满足清灰要求的同时明显提高脉冲清灰的均匀性。     

考虑应力干扰的水平井分簇射孔破裂压力新模型及应用研究

众多研究者往往先在原地应力系统的基础上,将原三向主应力转化到斜井或水平井筒坐标系中,再转化到射孔眼对应的坐标系中,转换关系繁琐。笔者在研究上述模型的基础上,建立了一种直接从原应力场转化到射孔孔眼的应力计算模型,并在此基础上建立了水平井分簇射孔孔眼破裂压力计算模型,同时考虑应力诱导对原应力场的影响,建立了考虑诱导应力的射孔孔眼破裂压力模型。经过模拟计算发现:(1)不考虑应力干扰时,最先破裂的是位于或者位置接近井筒前端与后端的孔眼;裂缝初始破裂方向为水平状态。(2)考虑应力干扰时,第二波开启的射孔孔眼不是同一簇上的其他射孔孔眼,而是不同簇上的射孔孔眼;优先开启的仍然是前端与后端的射孔孔眼。     

基于排水交汇井液位演算下游管道流量方法的研究

针对利用交汇井液位计算出流量的需求,通过分析交汇井液位及其进出流量之间的关系,提出单井法计算模型;通过分析相邻两座排水交汇井液位和二者之间管道流量之间的关系,提出双井法计算模型。根据模型的边界条件,指出两种方法的适用条件及测试仪器需求。在TC交汇井案例中,根据实际情况,采用双井法建立计算模型,得出相邻两座交汇井液位差与二者之间管道流量的数学关系。     

低压脉冲长袋袋式除尘器清灰模拟

为考察下进风外滤式低压脉冲长袋除尘器清灰效果,对单条滤袋进行数值模拟。研究袋长(6,8,10 m)、喷吹压力(200,300,400,500 k Pa)、喷吹时间(60,100,150 ms)对清灰的影响。结果表明:喷吹初期袋内气流速度迅速增大,喷吹结束又急剧减小;袋长8 m的布袋袋底峰值压力大于袋长10 m,但小于袋长6 m的;壁面峰值压力随喷吹压力增大而增大;除喷吹时间40 ms时的壁面峰值压力偏小外,喷吹时间60,100,150 ms时,峰值压力曲线基本吻合。因此,袋长8 m,喷吹压力200 k Pa,喷吹时间100 ms为最佳喷吹清灰参数,可为其正常运行提供参考。     

低渗透潜水含水层抽水试验装置及其应用研究

渗透系数是衡量含水层出水能力及防污性能的一个重要的水文地质参数,常通过抽水试验获取,但对于低渗透性介质,由于其富水性差、出水量小,采用常规抽水试验会出现"一抽就干"的现象,无法获取计算渗透系数所需的参数。本文设计了一种由手动压力泵、缓冲瓶、容量瓶、电子天平、导管和出水管组成的抽水试验装置系统,该系统通过压力平衡原理维持恒定小流量抽水,抽水时含水层不易疏干,能够获得计算渗透系数所需的水位降深等系列参数值,并结合单孔非完整井稳定流公式,采用VB语言编写迭代计算程序,可快速计算出低渗透潜水含水层的渗透系数。最后通过实例,介绍了该装置的具体运用及其数据整理、参数计算过程,从而验证了该抽水试验装置在低渗透潜水含水层中的适用性。     

滨425区块结垢机理及防治措施研究

针对滨425区块油井结垢问题,分析了作业井数据、油井垢样和油井产出液油水乳化状态,并开展了结垢影响因素和高矿化度水垢晶生长及成垢速度等实验研究,得出了滨425区块低含水油井及地层的结垢机理:地层压力下降,导致CO2分压逐渐降低,从而产生碳酸盐垢。根据结垢机理提出了井下挤注防垢剂技术作为防治措施,进行了配伍性、静态防垢率、最低有效防垢浓度及动态吸附-解吸等试验研究。实验结果表明,优选的防垢剂防垢率达到90%以上,最低有效浓度20mg/L,且吸附解吸性能较好。     

土壤及地下水原位注入-高压旋喷注射修复技术工程应用案例分析

南京、宁波、青海等地诸多工业污染场地修复工程项目中采用了原位注入-高压旋喷注射修复技术,以原位化学氧化/还原修复技术为代表,根据不同场地污染物的特性、污染程度、污染分布及修复场地水文地质情况,设计了原位注入-高压旋喷注射修复系统及修复工艺,通过大量工程实践获得了系统施工参数,验证了系统的修复效果。最终工程实施结果表明:所采用的原位注入-高压旋喷修复技术对主要污染物苯、氯苯、对/邻硝基氯化苯、苯胺、多环芳烃、石油烃等VOCs/SVOCs及重金属(六价铬)的修复效果显著,所修复的土壤/地下水均达到修复目标,相比现有Geoprobe水力压裂、注入井等原位修复技术,解决了注射压力不足、注射效率低、药剂扩散半径偏小、饱和层修复注射难以保证注浆量影响扩散效果等问题,且彻底解决了异位修复噪声、大气环境二次污染问题,为我国工业污染场地土壤及地下水原位修复问题解决提供了新思路,具有广阔的应用前景和工程借鉴价值。     

文丘里对脉冲滤筒除尘系统清灰影响的实验研究

借助自制脉冲喷吹实验台,在不同喷吹压力和喷吹间距下,分别采用两种喷吹形式(Ф13 mm单喷吹孔与Ф13 mm单喷吹孔+滤筒外置文丘里)对Ф325 mm×660 mm滤筒进行脉冲喷吹清灰实验研究,通过压力峰值和压力上升速率对其最佳组合参数的结果进行对比分析。结果显示:加装文丘里后在0.6 MPa高压下,上、中、下三测点的压力峰值分别提高了63%、72%、39.5%,压力上升速率提高了16.83%、55.15%、-10.92%,即加装文丘里后可以明显提高滤筒上部和中部的清灰强度;进一步解释了文丘里可以延缓气体出流,积聚气流在滤筒内的作用时间。实验证明了加装文丘里能有效改善滤筒清灰效果。     

基于多流域生态网络模型的用水系统结构特征演化分析

以黄淮海流域为案例,将其涵盖生态环境和社会经济用水的水资源利用系统作为研究对象,构建多流域生态网络模型,从系统整体角度自上而下对其进行描述并开展生态网络分析,通过系统整体分析指标的计算,对黄淮海流域在2003~2014年期间系统结构特征的演化进行了分析.研究结果表明,2003~2014年期间,通过"十一五"、"十二五"规划所开展的多项水资源可持续利用措施的实施,系统受到来自外界环境的压力和干扰有所减小,系统逐渐趋于稳定,但却仍存在着生态用水量严重短缺的问题,系统的可持续性还有待进一步研究和提高.     

SVE技术中抽提真空度及相关参数的应用分析

土壤气相抽提(SVE)技术在污染土壤修复中得到越来越广泛的应用。结合不同区域的地层条件,通过不同梯度的抽提真空度试验,分析了各因素的影响关系,并确定了相关参数来进行SVE系统设计。试验结果表明:抽气流量随抽提真空度提升而增大,但超过40 k Pa后,增大趋势缓慢;在地层均质情况下,试验井真空度与径向距离呈正相关,但非均质时,有可能出现距离远真空度反而高的情况;当抽提真空度为35 k Pa时,试验井真空度整体效果达到最优;利用公式法和直线图解法分别确定试验区土壤空气渗透率及影响半径,计算结果在经验值范围内,且符合试验区地质条件。对土壤气相抽提技术在实际应用层面进行了说明,为以后类似地层条件下污染场地的原位修复工程提供了技术及工艺参数参考。     

滤筒脉喷清灰过程中尘饼剥离对喷吹性能的影响

以滤筒除尘器的脉冲喷吹清灰为研究对象,考察脉冲清灰过程中尘饼剥离对喷吹性能的影响,运用CFD软件构建脉冲喷吹的数值模型,对清灰气流流场进行分析。结果表明:脉冲喷吹在滤筒中下部区域形成的压力显著高于顶部区域;与尘饼固定情形相比,尘饼剥离情形下脉冲喷吹强度更小、喷吹均匀性更差、穿过滤筒的气流更大;随着初始总过滤阻力ΔP_t（<1000 Pa时）的增加,喷吹强度和喷吹均匀性提高,穿过滤筒的气流量降低,ΔP_t>1000 Pa时则达到稳定。所得结论可为脉冲喷吹清灰除尘器的研究与设计提供理论参考。     

基于量纲理论的煤层瓦斯压力计算模型的优化

煤层瓦斯压力预测对煤与瓦斯突出和煤层安全开采意义重大。在陈连省等基于量纲分析建立的煤层瓦斯压力计算模型的基础上,通过重新进行量纲分析以及MATLAB数值模拟分析,利用已有的实测数据,针对其所建立的煤层瓦斯压力计算模型进行了重新建模和优化,新模型为整体的一个数学模型,避免了原分段数学模型带来的误差,使得煤层瓦斯压力的预测计算更为准确,可为煤层瓦斯压力的预测提供参考。     

高炉渣和粉煤灰制备矿渣纤维试验研究

根据CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-FeO-Na₂O-K₂O多元体系的液相线温度和黏度的计算结果,以高炉渣和粉煤灰为原料,用喷吹法转型制备了矿渣纤维。热力学计算结果表明,混合熔体制备矿渣纤维是可行的。经过1450℃时的喷吹实验,高炉渣比例为80%~60%时获得了细长、均匀的棉絮状高质量矿物棉纤维。系统研究了高炉渣配比、喷吹温度、喷吹压力等因素对纤维直径的影响。1450℃时,当高炉渣比例从20%增加至60%时,纤维平均直径从18.08 μm降低至6.03 μm;当高炉渣比例从60%增加到80%时,纤维平均直径为5~7 μm,单纤维平均拉伸强度约为1085 MPa;但是当高炉渣比例>80%时,喷吹产品以玻璃球为主。喷吹温度越高,喷吹压力越大,获得的纤维直径越小。从实际生产的角度出发,控制高炉渣比例为60%~80%,喷吹温度控制在1400~1500℃可以获得高质量的矿物棉纤维。     

井口监测压力分析在M气田低渗气井中的应用

为了解决海上低渗气井测试资料品质差造成试井解释结果具有较大不确定性的问题,提出了井口监测压力分析技术。该技术以井口监测压力为研究对象,在关井压力恢复测试时,建立井口监测压力实时诊断曲线,对井口监测压力进行实时分析,从而确定实时关井压力恢复测试资料的质量和恢复测试时间。井口监测压力分析技术成功应用于崖城M气田M9低渗气井,大大地提高了试井解释精度,最大限度地节约了测试时间,且降低了测试作业成本,提高了生产实效。     

二氧化碳灭火系统误喷事故分析及预防措施探讨

根据二氧化碳灭火系统在工程中的实际应用,系统分析灭火系统误喷事故原因,建立引起二氧化碳灭火系统误喷事故树。通过事故树计算各基本事件的结构重要度,确定基本事件对误喷事故产生的影响程度,最后为防止误喷事故发生制定了预防措施。