地面低频大功率水力脉冲振动器的研制与水动力学研究

摘要

水力脉冲振动采油作为物理采油法的一种重要手段，在油田已得到广泛应用。但目前绝大部分水力振动器在工作前均需起下油气管柱安装井下振源。针对这一问题，本文提出了地面水力振动采油技术。
　　 基于地面振动采油技术，研制了一种新型地面低频大功率水力振动器。首先对其结构进行初步的设计，在此基础上建立了振动器一个周期内运动的数学模型，推导了振动器其他水动力学参数计算公式，并利用龙格库塔法建立了运动数学模型的解。其次，对振动器材料进行了相应的选取，同时建立了振动器结构参数的计算模型；针对川西浅层低渗气井对新型地面水力振动器进行实例设计，利用MATLAB优化软件对局部参数进行了最优化设计，并利用vb6.0对运动数学模型进行编程求解；之后对振动器运动状态、影响因素等进行了分析。最后，利用流体力学及水动力原理将地面波动参数转化为井底的波动参数，然后建立了压力波的数学模型，并对其进行了实例计算，分析了压力波对套管的影响。
　　 在以上研究的基础上，进行了川西浅层低渗气井水力脉冲波-化学复合解堵现场试验，试验效果较好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的目的与意义

1.2国内外发展现状

1.2.1低频振动采油的实验与理论研究

1.2.2低频振源的研制及现场试验

1.2.3低频振动采油提高采收率机理

1.2.4振动采油技术的不足和发展趋势

1.3题目来源

1.4研究内容、技术路线和创新点

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

1.4.3创新点

第二章新型水力振动器振源与施工工艺简介

2.1新型水力振动器振源

2.1.1新型水力振动器振源结构

2.1.2新型水力振动器工作原理

2.2现场施工工艺

2.2.1现场施工工艺原理

2.2.2施工工艺设计

2.2.3选井条件

第三章地面大功率低频水力振动器水动力学特性研究

3.1振动器数学模型的建立与求解

3.1.1运动过程分析

3.1.2活塞运动方程的建立

3.1.3摩擦力的计算

3.1.4重力及弹簧力的计算

3.1.5运动微分方程的建立

3.1.6初始条件

3.1.7地面大功率振动器数学模型的求解

3.2其它水动力学参数计算

3.2.1.水头损失的计算

3.2.2最高允许注入压力确定

3.2.3振动器实际工作压力及出口最大流量计算

3.2.4地面大功率水力振动器液压输出功率、水力功率及射流冲击力计算

第四章新型大功率地面水力振动器结构设计

4.1地面大功率水力振动器材料的选用

4.1.1 弹簧材料的选择

4.1.2中心管、活塞和套筒的材料选用

4.1.3 附件的材料选用

4.2振动器基本结构设计

4.2.1 中心管的设计模型

4.2.2活塞及套筒结构设计模型

4.2.3弹簧的设计模型

4.2.4振动器其他结构的设计

4.2.5地面联接管路设计

第五章实例设计、参数优化与结果分析

5.1实例设计

5.1.1 振动器工作压力与最大出口流量计算

5.1.2振动器基本结构设计计算

5.1.3 振动器结构参数优化

5.2振动器运动微分方程求解与结果分析

5.2.1 初始参数选取

5.2.2振动微分方程的建立

5.2.3 新型水力振动器振动参数计算及结果分析

5.2.4 振动器规格

第六章振动器地面波动参数转化与现场应用

6.1振动器地面波动参数的转化

6.1.1 新型振动器工作时压力波产生机理

6.1.2新型振动器产生的振动波分析与计算

6.1.3新型振动器产生的压力波计算举例

6.2现场应用

6.2.1 油田简介

6.2.2施工工艺设计

6.2.3施工结果

第七章结论

致谢

参考文献

附 录

攻读硕士学位论文期间发表的论文

附图