黃富春

(中石化西南石油工程有限公司固井分公司,四川德陽 618000)

影響石油固井下灰車平均卸灰速度因素的研究

黃富春

(中石化西南石油工程有限公司固井分公司,四川德陽 618000)

本文簡單闡述了石油固井下灰車平均卸灰速度以及工作壓力相關內(nèi)容,分析了卸灰壓縮空氣流量,重點研究了流態(tài)化裝置設計及計算,同時提出了幾點其它影響因素,旨在減輕干擾因素對石油固井下灰車卸灰速度的影響,提升石油開采效率。

石油固井下灰車 平均卸灰速度 影響因素

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,石油資源表現(xiàn)出了逐漸增大的需求量,繼而對油田開采提出了更高要求。卸灰速度是固井下灰車的性能判斷標準,下灰車的運輸距離一般是從儲灰?guī)斓骄畧鲋g,其運作的距離較短,在其總耗時中,燃油消耗、卸灰時間占據(jù)了很大一部分。所以想要提高下灰車的運行效率,必須要對下灰車平均卸灰速度進行研究。本文以此為主線,針對石油固井下灰車卸灰速度相關參數(shù)以及速度控制展開研究,研究結果如下。

1 平均卸灰速度

下灰車的平均卸灰速度是指所卸料粉的質(zhì)量與所需時間之間的比值。該指標能夠很好地反應下灰車的工作效率,當然影響平均卸灰速度的因素有很多,其中最主要的包括下車灰的構造、卸灰壓縮氣體的壓力與流量。該指標也對卸灰過程中的管內(nèi)固氣二相流的濃度存在著一定的影響。經(jīng)學者研究表明,額定的工作壓力、額定的供氣量、固氣二相流的平均質(zhì)量濃度三者和平均卸灰速度之間都是成正比例關系的,所以想要更好地提升下灰車的平均卸灰速度,一方面要將空壓機的工作壓力和供氣量進行定量的確定,另一方面,創(chuàng)新流態(tài)化裝置的設計方案,使其能高效運作。

2 工作壓力和工作壓力的確定

為了能夠更好地提高下灰車的工作效率,一般會選取較高的平均卸灰速度。如此一來,流態(tài)化的氣力的輸送效率能夠得以提升,但與此同時也會損失較大比例壓力。所以,在選取氣源時,必須要具備較高的工作壓力,這樣才能更好地應對粉粒體在運動的過程中所產(chǎn)生的壓力,當然此種壓力只要比卸料過程中所產(chǎn)生的各種壓力之和大一些即可。如何計算粉粒體壓力的損失,目前還沒有一個較為科學的方法。但是據(jù)多名學者的實驗研究表明,只有當大多數(shù)的粉粒輸送壓力在200kPa左右時,固氣二相流的值才能保證在50-310之間,繼而能夠順利地完成卸料程序。所以下灰車額定工作壓力選擇在0．3MPa左右即為合理,但是當運輸?shù)木嚯x過長,或者運輸?shù)臐舛冗^高時,則需對其額定的工作壓力進行調(diào)整。

3 卸灰壓縮空氣流量分析

卸灰壓縮空氣流量主要是考察平均卸灰速度、流態(tài)化與管道的氣力輸送三個方面的要求。經(jīng)研究表明,管內(nèi)固氣二相流的混合比例與氣力輸送的環(huán)境和流態(tài)化裝置是分不開的,其中氣力輸送的環(huán)境主要包括管壁之間摩擦程度以及所設定的工作壓力。所以想要更好地提升下灰車平均卸灰速度,必須要從卸灰壓縮空氣流量入手,只有卸灰壓縮空氣流量增加了,才能保證其平均卸灰速度。

4 流態(tài)化裝置設計及計算

通過上述的分析可知,下灰車的平均卸灰速度與壓縮空氣流量有著十分直接的關系。所以提高平均卸灰速度的有效途徑就要優(yōu)化流態(tài)化裝置的設計,流化床和滑料板是該裝置最為重要的組成部分。

4.1 滑料板

滑料板是對稱設計的,它主要的功能在于能夠讓粉粒體逐步進入流化床中。另外管壁可以和滑料板一起來組成一個氣室,同時將滑料板與水平面之間的夾角要進行特定的設置,保證其不會讓粉粒體滯留在上面。經(jīng)試驗表明,該夾角設為41-43度最為合適?？梢酝ㄟ^三維的設計軟件來計算出滑料板的外部尺寸,將其確定以后,再選用鋼板來進行制作,其中鋼板的厚度不得低于5mm。如果所要制作的滑料板較大,那么就要選擇分塊焊接的辦法。

4.2 流化床

流化床是影響下灰車運轉(zhuǎn)的關鍵部位。流化床涉及到的參數(shù)主要包括流化床氣流速度( vf),粉粒體氣流速度( vt),流化床面積S。其中dp表示水泥直徑, ρ表示水泥真密度,gρ表示的是氣體的密度,η表示氣體的動力粘度。當計算出 vf值時,就是進入流化床狀態(tài)的時刻,然后再根據(jù) vf和 vt的兩個值來計算出流化床的面積S。流化床面積s是根據(jù) vf和 vt的兩個值計算得出的,流化床的面積S越大,粉粒體的液態(tài)化速度要比氣流速度也會更大一些,這樣可能會對其液化狀態(tài)產(chǎn)生不良影響,在輸送的過程中則存在困難因素,造成床面上出現(xiàn)殘留物,繼而減少了流化床可流動的面積。而當粉粒體的液態(tài)化速度要比氣流速度小一些時,就會導致其液化過度,這樣就會導致床面的操作失常。 vf和 vt的計算公式分別為如下所示:

5 其他影響因素分析

其它的影響因素還包括空壓機的選擇、輸料管路的設計等等。特別是在空壓機的選擇上,我們很容易發(fā)現(xiàn),如果采用無油擺桿式的空壓機,將會比回轉(zhuǎn)式的空壓機清潔得更為干凈,保證無殘留,這樣便能很好地保護透氣元件,保證各個輸送管道不被堵塞,從而使下灰車能夠更加高效地工作。

6 結語

通過以上的研究我們可以發(fā)現(xiàn):下灰車的結構、卸灰壓縮空氣流量、空壓機的選擇、輸料管路的設計等等都是影響石油固井下灰車平均卸灰速度的主要因素,對其運轉(zhuǎn)速度有著決定性的作用。在速度提升上,應以固氣體混合裝置以及流態(tài)化裝置的優(yōu)化為主,將固氣二相流平均質(zhì)量濃度提升。

因此,只有將流態(tài)化的裝置和流化床設計得更為先進合理,才能夠提高壓縮空氣流的質(zhì)量濃度,保證下灰車工作的性能,這是設計下灰車的關鍵環(huán)節(jié),對其工作性能起到直接影響。另外,想要找到各個參數(shù)最為合適的值,必須要經(jīng)過多次的反復試驗,從而全面地衡量各因素的影響指數(shù)(如實驗外界環(huán)境的濕度、溫度),提高下灰車的平均卸灰速度。

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