凝析气井井筒流动压力分布计算方法

目前凝析气井井筒压力计算仍在沿用常规气井的方法,由于对井筒相态考虑不充分,计算精度无法满足动态分析和生产管理的需求。本文从凝析气井井筒相态特性出发,结合井筒温度分布,以气液相平衡计算为基础,建立了凝析气井生产过程综合考虑井筒温度、相态变化的压力计算模型,运用隐式差分格式并结合具体实例对凝析气井生产过程井筒压力分布进行了研究和计算。从计算结果看,该方法考虑了井筒温度及相态变化,因而井底压力的计算结果与实际情况更接近,可以解决压力计无法下入产层中部或不能正常测试的问题,作为凝析气井压力测试的替代手段,在仅进行井口参数测量的情况下能够帮助完成凝析气井常规的生产动态分析工作,从而节省测试所需的大量人力、物力。     

深层高温高压气井临界产量计算模型

基于热膨胀效应和环空体积变化效应这两种环空带压机理,结合气井生产过程中井筒温度-压力分布计算方法,考虑油层套管和油管的许可压力值,建立一个深层高温高压气井临界产量计算模型.运用迭代法求解模型,编制相关程序.结果表明:环空压力与主要受温度的影响,气井产量越高,井口温度越高,环空压力越大,油套管安全系数越低,因此需要考虑管柱安全性确定临界流量.利用新疆某深层高温高压气井的实际数据进行实例计算,结果可为深层高温高压气井的合理配产提供依据.     

考虑环空热膨胀压力分析高温高压气井井口抬升

对高温高压气井,井筒流体高速开采过程中产生的井口热应力和环空热膨胀压力会导致井口装置抬升,破坏气井井筒完整性。本文建立了环空热膨胀压力和井口抬升计算模型,结合某高温高压气井进行了实例分析。结果表明:环空热膨胀压力随着环空温差和流体热膨胀系数的增加呈线性增加,随环空流体等温压缩系数的增加呈线性减小;C环空热膨胀压力产生的井口热应力最大,A环空最小;单层套管存在自由段时,井口抬升随着环空热膨胀压力的增加呈非线性增加,当自由段长度相同时,井口抬升对C环空热膨胀压力最敏感;多层套管同时存在自由段时,环空热膨胀压力不会改变多层套管自由段长度对井口抬升高度的影响规律,但会导致井口抬升高度增大。     

泡沫混排解堵数学模型及数值模拟

建立泡沫井筒流动模型与泡沫地层渗流模型,得到完整的泡沫混排解堵数学模型;利用数值方法对模型进行耦合求解,得到泡沫压力,质量,密度在井筒中的分布及井口井底压力的变化规律.在固定井口回压情况下,得到井底压差的变化规律.结果表明:随着井深的增加,泡沫压力增加,质量减小,密度增加;固定井口回压,井底压差则逐渐变小.     

产水气井井筒温度压力计算方法

应用考虑气液相间滑脱与流体沿井筒截面非均匀分布的漂移模型,结合动量守恒、能量守恒和井筒传热学,建立考虑井斜变化的气井井筒温度、压力耦合预测模型,通过15口实测井数据对模型进行验证.结果表明:所建模型可以准确计算产水气井井筒的温度和压力,计算结果平均绝对误差3.60%,满足工程计算要求.     

井口声发射油(气)浸入检测定位中的信号多时间延迟估计

井口声发射井筒液油气浸入定位中,通过环空内压力传感器接收反射声信号的频域分析,求其协方差矩阵特征结构,本文提出了一种信号多时间延迟快速估计方法。计算机模拟实验证实了方法的有效性．     

液氢在节流件中的流动特性研究

采用计算流体动力学方法,对液氢流经节流件的流动特性进行了研究;分析了雷诺数、孔径比对节流件的流出系数和永久压降损失的影响规律。研究结果表明,在多孔结构平衡整流作用下,平衡型节流件的流场特性优于标准节流孔板;节流件的流出系数与雷诺数有关,但在一定条件下逐渐趋于稳定值,且平衡型节流件的流出系数大于标准节流孔板;增大节流件的孔径比可减小流体流动的压力损失;在相同工况下,平衡型节流件的永久压力损失显著低于标准节流孔板。     

注蒸汽井筒沿程热物性参数及热损失新算法

基于干度的定义,对传统蒸汽干度方程进行改进,计算井筒热损失速率时,既按深度分段又按注汽时间分段,并采用Hasan等提出的两相流漂移流动模型计算井筒压力降.结果表明:改进后的模型用新算法的计算结果与现场实测值吻合很好,比传统的Beggs-Brill算法更准确.另外,在相同井深处,随着注汽时间的延长,蒸汽压力、温度和干度几乎不变,但是热损失速率逐渐降低.新算法为准确计算井筒热损失提供了参考.     

钻井液径向温度梯度与轴向导热对井筒温度分布影响

本文基于井筒与地层间能量平衡原理, 将井筒钻井液划分成不同径向单元网格, 建立了考虑径向温度梯度条件下钻井液层间温度模型; 同时引入钻井液轴向导热项, 建立了钻井液轴向导热温度模型, 将数学模型应用隐式有限差分法离散与求解. 计算结果表明: 钻井液径向温度梯度对井筒径向与轴向温度产生的误差分别为0.15 ℃和0.2 ℃左右; 而钻井液轴向导热对井筒温度分布几乎不产生影响. 因此, 通过建立的数学模型进行系统分析表明, 在建立井筒-地层耦合瞬态传热模型时可忽略两者对井筒温度分布的影响. 基于数学建模方法验证了以前学者模型假设条件的正确性, 为油气井与地热井井下温度分布规律深入研究奠定了可靠的理论基础. 关键词： 径向温度梯度 轴向导热 井筒温度 瞬态传热模型     

空间预冷型J-T节流制冷机热力学流程优化研究

预冷型J-T节流制冷机是深空探测普遍采用的制冷机,本文针对本实验室研制的三级脉冲管预冷J-T节流循环的复合式制冷机,对液氦温区J-T节流制冷机进行了系统的热力学分析。通过对理想节流循环的T—s图的分析发现,预冷温度和节流前氦气状态参数是影响节流制冷机性能的关键因素。通过合理选择预冷温度和节流前氦气的温度和压力,可以提高节流循环的制冷量和整机效率。在理论分析基础上,开展了相关的实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。     

Experimental Investigation on Heat Transfer Characteristics of a Gas-to-Gas Counterflow Microchannel Heat Exchanger

Heat transfer characteristics of a gas-to-gas counterflow microchannel heat exchanger have been experimentally investigated. Temperatures and pressures at inlets and outlets of the heat exchanger have been measured to obtain heat transfer rates and pressure drops. The heat transfer and the pressure drop characteristics are discussed. Since the partition wall of the heat exchanger is thick compared with the microchannel dimensions, a simple heat exchange model with constant wall temperature is proposed to predict the heat transfer rate. The predicted heat transfer rate using the constant wall temperature model agrees well with the experimental results.     

大气压力对激光辐照双层板接触传热的影响

考虑激光辐照下结构变形对双层板接触传热影响可以更真实地反映两板间的传热情况，通过实验和数值模拟分析了大气压力对接触传热的影响。结果表明:大气压力对接触热阻影响非常明显，当大气压力超过一定值后，双层板界面始终接触，后板中心的温升阶段成类抛物形状；当大气压力在某一范围内，大气压力与温度矩产生的靶板挠度相当，接触面时分时合，后板的温升阶段成振荡式类线性增加；当大气压力小于某一特定值时，后板温度有一突跃过程，通过适当的设计有可能观测到该现象。     

管内超临界压力水的混和对流换热

本文利用FLUENT6.0软件,数值研究了超临界压力下水在光管内作层流流动和换热特性,着重考察了重力引 起的二次流的影响。研究发现垂直管中由于浮力作用,速度曲线不再是抛物线,而成M状,并在壁面附近出现峰值;重 力作用下,物性的剧烈变化在水平管垂直流动方向引起了很强的二次流,从而影响了阻力特性和换热特性。     

低温冷冻靶微管燃料充注流动冷凝特性

低温冷冻靶是惯性约束核聚变装置的关键部件之一。冷冻靶靶丸位于黑腔内部,需要利用微管完成燃料充注。针对燃料在微管内发生气液相变后流入靶丸这一关键过程,研究了微通道流体与常规流体流动传热的差异。基于微通道特性对流体流动传热方程进行修正,同时建立了气液相变模型,对微充气管内燃料充注过程进行了数值计算分析。得到重力和表面张力的影响,在微通道中,重力作用可以忽略,表面张力起重要作用。得到了微尺度效应包括速度滑移和温度跳跃对流动传热过程的影响。对多种充气管结构进行比较分析,为选型提供指导。通过选择不同进口条件和出口条件,对充注量控制和充注条件选择提供了指导方案,实际充注时需要同时提高进口温度和压力,保证连续可控充注。     

Numerical simulation of laminar forced convection of water-CuO nanofluid inside a triangular duct

In this article, distilled water and CuO particles with volume fraction of 1%, 2% and 4% are numerically studied. The steady state flow regime is considered laminar with Reynolds number of 100, and nano-particles diameters are assumed 20 nm and 80 nm. The hydraulic diameter and the length of equilateral triangular channel are 8 mm and 1000 mm, respectively. The problem is solved for two different boundary conditions; firstly, constant heat flux for all sides as a validation approach; and secondly, constant heat flux for two sides and constant temperature for one side (hot plate). Convective heat transfer coefficient, Nusselt number, pressure loss through the channel, velocity distribution in cross section and temperature distribution on walls are investigated in detail. The fluid flow is supposed to be one-phase flow. It can be observed that nano-fluid leads to a remarkable enhancement on heat transfer coefficient. Furthermore, CuO particles increase pressure loss through the channel and velocity distribution in fully developed cross section of channel, as well. The computations reveal that the size of nano-particles has no significant influence on heat transfer properties. Besides, the study shows a good agreement between provided outcomes and experimental data available in the literature.     

微尺度换热器的研究及相关问题的探讨

本文对微风度换热器产生的背景、研究现状及存在的问题进行了综述和初步分析。对在微小槽道内流体的流动和传热与常规尺度下的差异的原因和机理进行了简单分析。发现有些用气体所做的实验研究，很有可能是处于有速度滑移和温度跳跃的滑流区。速度滑移和温度跳跃致使阻力系数减小、传热减弱。对微小槽道和多孔介质对传热的强化效果进行厂比较。多孔介质对传热的强化效果更好，但同时压力损失也更大。     

超临界LNG在错列S形翅片微通道的流动传热特性研究

作为一种新型微通道换热器,印刷电路板式换热器(Printed Circuit Heat Exchanger, PCHE)因比表面积大、耐高压和低温、海上适应性强以及便于模块化等特点,近年来逐渐成为浮式LNG接收站和浮式储存及再气化装置的主低温换热器首选。针对改进后的错列S型翅片,对超临界LNG在翅片通道内的流动传热特性展开数值模拟,并重点探析拟临界工况附近的对流换热特征。结果表明,错列S形翅片能在保证良好的传热性能下获得较低的阻力压降;在LNG-丙烷中间介质气化器内,随着超临界LNG压力的升高,能带来更高的出口温度,沿流通长度方向上定压比热的变化也趋于平缓,而变化过渡区也会逐渐趋于温度更高的流场区,同时定压比热变化的极大值也会大幅缩小;入口段的温度场变化梯度明显,且变化梯度会随着压力提高而进一步增大;在靠近拟临界压力处,超临界LNG在翅片流道中会由于物性剧烈变化而出现传热异常行为。     

压水堆冷凝回流特性的研究

利用高压汽水两相流试验系统模拟压水堆小破口失水事故中冷凝回流传热模式,进行了传热、流动及不凝结气影响的试验。实验表明：冷凝回流传热是一种十分有效的传热模式,它在很小的一、二次侧温差时就能排放大量堆芯余热。冷凝回流系统在正常情况下流动阻力很小且稳定,但在达到回流流动极限后出现不稳定。不凝结气的存在将大大降低蒸汽发生器的传热能力,但一般情况下,系统能自动增加一次侧压力而达到排除余热的目的。     

高温吸热管内超临界CO2传热特性的数值模拟

研究超临界CO2在高温吸热管内的传热特性是将其应用于聚光太阳能热发电技术中的基础.本文对此进行了数值模拟研究,分析了流体温度、流动方向、系统压力、质量流率和热流密度对对流传热系数和Nu数的影响.结果表明:高温区(800—1050 K)的对流传热系数和Nu数受流动方向和系统压力的影响均很小,但都随着质量流率的增大以及热流密度的减小而明显增大;而随着流体温度的升高,对流传热系数近似线性增大,Nu数则近似线性减小.另外,本文研究发现在高温区可忽略浮升力对传热的影响,而由高热流密度引起的流动加速效应会明显恶化传热.最后,选取了八种管内超临界流体传热关联式与模拟结果进行对比,发现使用基于热物性修正的关联式对高温区传热数据预测的结果优于使用基于无量纲数修正的关联式得到的结果,且其中预测效果最优的关联式得到的计算结果与模拟结果之间的平均绝对相对偏差为8.1%.     

强化对流传热场协同唯象机制及其控制

根据对流传热强度与流体中存在的各种内场及其外场的关系,从唯象上阐明了降低温度边界层厚度、增加流体扰动和增加近壁面速度梯度的强化对流传热方法的物理机制,其本质是控制流体中内场及其外场之间的相互协同。给出了当流体中存在内场和外场时强化对流传热场协同控制方法,以此可指导发展强化对流传热单元的新方法。