基于天然氣藏增產(chǎn)改造關(guān)鍵設(shè)備噴嘴的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：隨著對(duì)天然氣井的不斷開采,老井的生產(chǎn)率在不斷的下降。如何通過對(duì)老井的改造,提高產(chǎn)氣率是天然氣開采工業(yè)面臨的重要問題之一。目前主要采用的是聚能射孔彈技術(shù)進(jìn)行老井的改造,但是在一些情況下該項(xiàng)技術(shù)難以取得較好的效果,研究發(fā)現(xiàn)水力噴砂射孔技術(shù)可以有效地彌補(bǔ)該項(xiàng)技術(shù)的不足。作為水力噴砂射孔技術(shù)的關(guān)鍵部件噴嘴,當(dāng)結(jié)構(gòu)受到限制時(shí),工作性能難以達(dá)到最優(yōu)或是不能滿足要求,如何設(shè)計(jì)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)受到限制的噴嘴是水力噴砂射孔技術(shù)存在的主要問題之一。 本文依托國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體基金項(xiàng)目“高壓水射流破巖理論及其在地下工程中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究(基金號(hào):50621403)”,設(shè)計(jì)優(yōu)化了總長(zhǎng)度受到限制的水力噴砂射孔噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)噴嘴設(shè)計(jì)原理和方法,對(duì)噴嘴進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì),并采用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步的優(yōu)化分析;采用非接觸式測(cè)速方法(3DPIV)測(cè)試噴嘴出口處的速度場(chǎng),通過分析速度場(chǎng)對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化;通過實(shí)驗(yàn)室沖蝕砂巖的實(shí)驗(yàn),測(cè)試不同結(jié)構(gòu)噴嘴的沖蝕性能,最終確定噴嘴的優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。主要研究成果如下: 1.對(duì)噴嘴進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和優(yōu)化。主要設(shè)計(jì)包括噴嘴材質(zhì)和噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu),孔徑d,圓錐段收斂角θ,孔徑直線段長(zhǎng)度h,外徑D,噴嘴的總長(zhǎng)度H,噴嘴內(nèi)表面粗糙度;采用數(shù)值模擬的方法研究噴嘴進(jìn)口收縮角度和出口圓柱段長(zhǎng)度對(duì)射流速度場(chǎng)的影響,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的優(yōu)化分析。 2.根據(jù)初步設(shè)計(jì)和優(yōu)化結(jié)果,加工不同結(jié)構(gòu)的噴嘴,采用非接觸式測(cè)速方法(3DPIV)測(cè)試噴嘴出口流場(chǎng),在保持泵壓為20MPa的條件下進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明:噴嘴出口射流速度隨著噴嘴出口圓柱段長(zhǎng)度和收縮角的增加先增加后減小;當(dāng)噴嘴總長(zhǎng)度固定為17mm時(shí),進(jìn)口收縮角30°、出口圓柱段長(zhǎng)10mm的噴嘴,出口流場(chǎng)平均速度最大為106.29m/s,該噴嘴形成的射流沖蝕性能最強(qiáng)。 3.根據(jù)噴嘴的優(yōu)化結(jié)果,加工不同結(jié)構(gòu)的噴嘴,在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,保持泵壓為20MPa,保持磨料質(zhì)量濃度為10%,沖蝕抗壓強(qiáng)度為50MPa的致密砂巖,結(jié)果表明:進(jìn)口收縮角度為30°,出口圓柱段長(zhǎng)度為10mm的噴嘴,沖蝕效率最高,最終沖蝕深度最大為925mm,性能最好。 【關(guān)鍵詞】：水射流 噴嘴 磨料 沖蝕
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TE937
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 水力噴砂射孔技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 水力噴砂射孔噴嘴研究現(xiàn)狀10-13
• 1.4 論文研究思路和研究?jī)?nèi)容13-14
• 2 水力噴砂射孔噴嘴的設(shè)計(jì)研究14-35
• 2.1 水力噴砂射孔噴嘴設(shè)計(jì)原理15-16
• 2.2 水力噴砂射孔噴嘴的設(shè)計(jì)16-22
• 2.3 水力噴砂射孔噴嘴流場(chǎng)的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)22-33
• 2.3.1 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的建立22-26
• 2.3.2 幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分26-28
• 2.3.3 數(shù)值模擬計(jì)算及結(jié)果分析28-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 3 水力噴砂射孔噴嘴特性實(shí)驗(yàn)研究35-46
• 3.1 流量系數(shù)及流場(chǎng)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理35-36
• 3.2 噴嘴流量系數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)36-39
• 3.3 噴嘴出口流場(chǎng)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)39-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 4 水力噴砂射孔噴嘴沖蝕性能實(shí)驗(yàn)研究46-57
• 4.1 噴嘴沖蝕性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)46-48
• 4.2 砂巖力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)48-51
• 4.3 噴嘴最優(yōu)靶距和沖蝕砂巖性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)51-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 結(jié)論與建議57-59
• 5.1 結(jié)論57
• 5.2 建議57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 附錄63
• A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文63
• B.作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目情況63

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

高壓水射流切割技術(shù)原理和應(yīng)用前景    朱派龍,周錦進(jìn),范曉光,劉翠華

高壓水射流沖擊壓力分布規(guī)律的研究    林府進(jìn);夏永軍;周衛(wèi)東;

超高壓乳化噴嘴數(shù)值模擬結(jié)果的理論分析    李光霽;潘家禎;

高壓磨料水射流切削    周志雄;李力鈞;

超高壓水射流切割技術(shù)及其應(yīng)用    董慶華

大流量可調(diào)噴嘴設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究    黨建軍,羅凱,張宇文,楊杰

磨料噴射微細(xì)加工應(yīng)用基礎(chǔ)研究——噴嘴設(shè)計(jì)及加工試驗(yàn)    閻秋生 ,張自強(qiáng),唐延輝

超高壓磨料射流切割噴嘴裝置研制及其應(yīng)用    陳明,傅仕偉,侯健,韓育札,朱明武

不同收縮角對(duì)噴嘴性能影響的數(shù)值模擬    趙偉民;馮欣華;胡長(zhǎng)勝;

超微氣流粉碎噴嘴設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)的研究    張林;

射流作用下巖石局部滲流壓力分布的研究    龍芝輝,汪志明,王小秋,陳文亮

空泡在水射流中初生和潰滅的數(shù)值計(jì)算    李倩;盧義玉;李曉紅;康勇;趙瑜;

低滯后刷式密封數(shù)值分析    王之櫟;梁小峰;宋飛;黃其武;

水射流動(dòng)力特性及破土機(jī)理    馬飛;宋志輝;

水射流擴(kuò)孔噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬    馬飛;張文明;

水射流土層擴(kuò)孔技術(shù)及影響因素    馬飛;高國華;王萍輝;王濤;張淼;

高壓水射流——切割復(fù)合材料的新技術(shù)    張運(yùn)祺;

孔隙流體耦合效應(yīng)對(duì)射流沖擊應(yīng)力分布的影響分析    廖華林;李根生;

船舶中央冷卻系統(tǒng)水力管網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬    賈志強(qiáng);董葳;

脈沖水射流破巖的數(shù)值模擬與分析    白志華;曹林衛(wèi);

超高壓水射流除銹機(jī)理試驗(yàn)研究    薛勝雄;浩軍;毅斌;陳正文;永強(qiáng);華清;于雷;

連續(xù)管鉆井技術(shù)在國內(nèi)非常規(guī)氣開發(fā)中的應(yīng)用    劉清友;瞿丹;黎偉;

非常規(guī)天然氣超音速脫水工藝與設(shè)備發(fā)展研究    艾志久;魏學(xué)華;馬海峰;胡文禮;

切入式旋轉(zhuǎn)射流流場(chǎng)特點(diǎn)及破巖效果    楊永印;裴建忠;劉天科;路飛;艾文斌;李新輝;孫偉良;

CFD仿真技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用    王美利;張洪波;焦偉偉;黃玉平;

應(yīng)用廢棄油氣井進(jìn)行地?zé)岚l(fā)電    卜憲標(biāo);馬偉斌;龔宇烈;

先進(jìn)的冷加工—高壓水射流切割技術(shù)原理和應(yīng)用前景—兼述水射流歷史、現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)問題和研究勢(shì)態(tài)    周錦進(jìn);朱派龍;范曉光;廖月明;劉翠華;

磨料水射流拋光工藝的試驗(yàn)研究    成建聯(lián);宋國英;李福援;

超聲清洗的作用機(jī)理及其應(yīng)用    鄧京軍;

前混合磨料水射流切割巖石的實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究    聶百勝;宮偉力;蘭日昌;王曉娟;孟筠青;

基于超高壓純水射流的船壁除銹除漆關(guān)鍵技術(shù)與爬壁試驗(yàn)研究    王興如

鋁合金型材擠壓的數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究    潘健怡

進(jìn)口預(yù)旋條件下渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)波瓣射流摻混機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究    雷志軍

氣體鉆井環(huán)空流場(chǎng)分析及巖屑對(duì)管柱的沖蝕特性研究    姚建林

海洋順應(yīng)式結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力響應(yīng)分析    沈紀(jì)蘋

渣漿泵固液兩相三維湍流及沖蝕磨損特性研究    吳波

集礦機(jī)牽引性能若干影響因素研究    吳鴻云

MOCVD設(shè)備工藝優(yōu)化理論與低溫InP/Si晶片鍵合機(jī)理的研究    鐘樹泉

綜采工作面人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)安全研究    翟國棟

基于非達(dá)西滲流的飽和黏土一維固結(jié)試驗(yàn)與理論研究    孫麗云

前混合水射流噴丸強(qiáng)化數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究    呂國慶

義安礦水力沖孔卸壓增透消突技術(shù)研究    李波

淮南礦區(qū)典型煤層水力沖孔技術(shù)參數(shù)研究及消突效果考察    趙文武

糙率變化對(duì)圣維南方程組數(shù)值解的影響    蔣晶晶

交匯式溢洪道模型試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬    姜英芳

多級(jí)除塵器氣動(dòng)性能分析    李鐵軍

高壓水射流深穿透水平射孔技術(shù)研究    孫龍勇

基于有限體積法的液滴撞擊固體平壁數(shù)值模擬    王宗鵬

淺水流動(dòng)及其挾沙狀態(tài)下的數(shù)值模擬    郭頌歌

LED彩色打印機(jī)內(nèi)部溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算    崔廣云

微乳液體系作為藥物載體的研究進(jìn)展    劉杰,劉少杰,呂峰峰,李干佐,鄭利強(qiáng)

青藏高原凍土帶天然氣水合物的形成條件與分布預(yù)測(cè)    陳多福,王茂春,夏斌

海底天然氣水合物層界面反射AVO數(shù)值模擬    阮愛國;李家彪;初鳳友;李湘云;

水力噴砂破巖技術(shù)應(yīng)用于油井?dāng)U孔的試驗(yàn)研究    邰英樓,張永利,章夢(mèng)濤,楊琳,朱福寶

水射流切割理論研究進(jìn)展    張永利,張彥路,李成全

超微粉制備技術(shù)及其進(jìn)展    杜仕國

應(yīng)用CFD消除氣流脈動(dòng)    蘇永升;王恒杰;曹利軍;

海洋天然氣水合物的地震識(shí)別方法研究    馬在田,耿建華,董良國,宋海斌

沖繩海槽天然氣水合物穩(wěn)定帶特征及資源量評(píng)價(jià)    唐勇,方銀霞,高金耀,李軍

超高壓水射流切割技術(shù)及其應(yīng)用前景    湯燮銘

水噴嘴壁厚對(duì)水氣兩相射流的影響分析    張彬;甘行平;黃建喜;宋志彬;

井底射流的能量計(jì)算及分析    龍之輝;

某型噴嘴流量特性的數(shù)值模擬    徐初力;唐傳忠;

不同收縮角對(duì)噴嘴性能影響的數(shù)值模擬    趙偉民;馮欣華;胡長(zhǎng)勝;

RESS法制備微細(xì)顆粒的噴嘴流動(dòng)模型    劉燕;王威強(qiáng);曲延鵬;靳勇;邢曉偉;

過濾系統(tǒng)脈沖反吹噴嘴優(yōu)化設(shè)計(jì)    李海霞;鐵占續(xù);高丙光;劉志超;

高速電弧噴涂霧化過程的數(shù)值模擬    陳永雄;梁秀兵;劉燕;白金元;徐濱士;

可調(diào)式噴射器流場(chǎng)數(shù)值分析    張琨;劉佳;沈勝強(qiáng);

噴霧除塵霧化噴嘴流場(chǎng)仿真與分析    戚厚保;趙繼云;徐展;張德生;王振興;

Optimix~(TM)原料噴嘴在3.5Mt·a~(-1)重油催化裂化裝置的應(yīng)用    于兆臣;熊新軍;趙振盛;

超臨界流體制備超細(xì)顆粒的流動(dòng)過程數(shù)值模擬    劉永兵;易健民;趙媛媛;

蒸汽蓄熱器充熱噴嘴型式探討    董茂林;劉旭;

圍壓下噴嘴空化起始能力的實(shí)驗(yàn)研究    易燦;李根生;張定國;

壓縮/噴射混合制冷循環(huán)噴射器噴嘴設(shè)計(jì)方法探討    劉敬輝;陳江平;陳芝久;

噴嘴對(duì)高壓射流的影響    林風(fēng);洪國軍;王健;

催化裂化提升管進(jìn)料段內(nèi)油劑兩相流動(dòng)混合的優(yōu)化及工業(yè)應(yīng)用    范怡平;楊志義;許棟五;盧春喜;時(shí)銘顯;徐春明;

高參數(shù)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴防治顆粒沖蝕技術(shù)及其優(yōu)化機(jī)制    王順森;毛靖儒;豐鎮(zhèn)平;

Si_3N_4/TiC納米陶瓷水煤漿噴嘴的制備及其損壞機(jī)理研究    丁澤良;曾曉紅;鄒永生;周書助;

矢量控制技術(shù)在優(yōu)化CS型FCC進(jìn)料噴嘴中的應(yīng)用    范怡平;陳維;許棟五;

噴嘴對(duì)能量回收用沖擊式膨脹機(jī)性能的影響    馬靜;趙遠(yuǎn)揚(yáng);李連生;束鵬程;

如何讓墨滴更圓、更精確？    羅峻

鐵水預(yù)處理和純鎂粒噴吹脫硫技術(shù)    馮朝榮

水力噴砂壓裂首獲成功    通訊員 許忠 謝銀娣 張堅(jiān)平 李麗紅

首次實(shí)施水力噴砂深穿透射孔    記者 石軍　通訊員 李文漢

華北地區(qū)首次水力噴砂射孔壓裂施工成功    通訊員 魏樹娟　張鳳英

演練：為了實(shí)戰(zhàn)    撰文 冷春放　周澤山 薛梅 閔曉娣

玉門油田破解儲(chǔ)層改造難題    記者 石軍　通訊員 玉龍

“三步”管理覓效    蘇嬋娟

衛(wèi)22—側(cè)11井成功應(yīng)用水力噴射壓裂技術(shù)衛(wèi)    李英　文敏安

經(jīng)受“烤”驗(yàn) 煉就真金    實(shí)習(xí)記者 薛梅

水煤漿噴嘴的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究    杜聰

噴氣紡紗噴嘴內(nèi)三維旋轉(zhuǎn)氣流場(chǎng)及柔性纖維運(yùn)動(dòng)的研究    郭會(huì)芬

可調(diào)式噴射器性能分析與過程研究    張琨

新型B_4C基復(fù)合陶瓷噴嘴研究開發(fā)及其沖蝕機(jī)理研究    孫軍龍

梯度陶瓷噴嘴的設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用研究    劉莉莉

流化床氣流粉碎分級(jí)技術(shù)的研究與應(yīng)用    陳海焱

旋轉(zhuǎn)水射流噴嘴內(nèi)部流動(dòng)及沖擊壓強(qiáng)特性研究    胡鶴鳴

Hartmann共振管及超音速氣體霧化噴嘴流場(chǎng)數(shù)值模擬    李博

直通式旋流細(xì)水霧噴嘴霧化理論分析及滅火實(shí)驗(yàn)研究    劉志超

氣液旋轉(zhuǎn)渦輪分離器的研究    王天祥

七氟丙烷滅火系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及噴嘴數(shù)值模擬研究    高廣振

雙機(jī)架平整機(jī)組噴淋流場(chǎng)數(shù)值模擬與分析    肖曉琳

基于天然氣藏增產(chǎn)改造關(guān)鍵設(shè)備噴嘴的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究    趙艷萍

聚丙烯發(fā)泡板材表面噴涂機(jī)理研究    顏繼忠

粒子沖擊鉆井鉆頭噴嘴實(shí)驗(yàn)研究    許魯楠

旋切式噴嘴的霧化機(jī)理及其工業(yè)應(yīng)用研究    祝愛娟

內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑油噴嘴的設(shè)計(jì)與加工技術(shù)研究    席洪艷

水煤漿氣化噴嘴冷態(tài)?；囼?yàn)研究與新型噴嘴開發(fā)研究    胡瑩超

離心式噴嘴流場(chǎng)特性的實(shí)驗(yàn)和模擬研究    劉麗娜

水煤漿氣化噴嘴加壓霧化實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬    李波