富含CO_2天然气井井筒偏差因子的计算方法与应用(英文)

以富含CO2的天然气为研究对象,选偏差因子（Z）作为修正参数,结合基于质量、动量、能量守恒原理及传热学理论的预测井筒流体压力、温度分布的数学模型进行了计算,通过实验数据筛选出验证计算偏差因子（Z）的状态方程并得出适合于富含CO2气井参数计算的模型,计算表明PK状态方程适用于CO2含量小于40％的情况,并以实验数据为基础,通过数值插值方法,即三次样条插值计算出不同压力、温度下的偏差因子,最后通过建立模型计算了在不同管径、不同C02含量、不同产量等情况下压力、温度、偏差因子在井筒中的分布情况,发现管径对各参数影响较小,CO2含量和产量对各参数有一定影响,进一步分析了流动气柱井筒各参数变化与地层传热等热平衡原理的相关规律．     

压缩天然气卸气过程的非稳态分析

针对CNG卸气过程以往存在的节流系数取值单一、设备配置粗略、成本及能耗较高等问题,文章基于适当简化的实际气体状态方程-RK方程和节流过程的绝热等焓假设,通过对CNG卸气这一典型非稳态过程的研究,主要探索了平均节流系数的影响因素以及卸气过程中压力、质量流量和加热功率随时间的变化规律.结果表明:CNG卸气减压过程的平均节流系数与压降大小和初始温度密切相关,调压器配置换热器时,宜采用不同运行工况的节流系数；CNG卸气质量流量及加热功率随时间的变化呈现一定的相似性.     

单组分液滴在快速降压环境下传热传质过程研究

为了对降压环境下单个液滴的蒸发过程进行研究,基于气液界面的捕捉模型,建立适用于快速降压环境下单个液滴的蒸发模型,利用纯水液滴蒸发的实验数据验证该模型,分析静止纯水液滴在相变过程中的形态变化以及液滴内部速度场、蒸汽分布等随时间的变化,模拟分析不同压力环境、液滴直径、初始温度等条件对液滴中心温度及蒸发速率的影响。结果表明:在降压蒸发过程中液滴形态和环境中蒸汽的分布会随速度场的变化而变化;液滴中心温度与最终环境压力成正比,液滴初始温度与液滴中心温度的回升速率成正比;最终环境压力对液滴初始阶段的蒸发速率影响较大;液滴初始直径和初始温度对其后期蒸发速率的影响较大。     

状态方程选取对天然气瞬变管流数值模拟的影响

采用一维非等温天然气流动模型对天然气输送管线中的瞬变流动进行数值模拟,将SRK,PR,BWRS和AGA8状态方程分别与管流瞬变模型耦合,采用特征线法对数学模型进行特征变换,应用逆步进法进行离散数值求解,算例结果说明4种状态方程对非等温流动模型所得压力和流量参数的精度影响较小,温度结果的偏差也在一般工程允许范围之内,计算速度略有差别,建议依据工程对计算速度和计算精度的不同需要选取适合的状态方程。     

流体中声速计算模型的开发和预测

针对目前声速模型存在参数难以确定,不能同时适用于气液两种相态等问题,通过分析压力、声速及温度三者的关系,基于PR状态方程开发了声速的新计算模型。在温度为273~364 K,压力为0.1~96.5 MPa的范围内,利用该模型对水介质中总共124个声速数据点计算的总平均误差为0.61%;乙醇介质中总共48个声速数据点计算的总平均误差为0.53%;对水和乙醇混合物中总共79个声速数据点计算的总平均误差为3.16%。通过和Wilson声速模型的预测误差对比,得出PR声速模型预测精度较好。     

食品减压冷冻保藏的理论与实验研究

在减压冷冻的环境中、通常用有限微分方程来模拟计算球体、无限大平板、无限长圆柱状食品中的非稳态的冷冻与传质过程。模拟计算涉及环境中水蒸气分压力、食品初始温度、水分子活性、食品表面及内部扩散力。食品中的含水量和温度变化可用这种方法预测、并又用实验验证了模型的准确性。     

对流条件下环境压力对液滴蒸发的影响研究

通过建立单液滴蒸发的物理数学模型,采用数值方法研究了对流环境中压力对液滴蒸发的影响.模型中考虑了蒸发过程中液滴与周围气流物性随温度、压力的瞬态变化.在比较验证计算程序可靠性的基础上,以正庚烷燃料液滴在氮气中的蒸发为例,模拟计算了弱对流与强对流热条件下,环境压力不同时燃料液滴半径与温度的瞬态变化,分析了液滴蒸发的环境压力影响.研究结果表明,对初始温度较低的燃料液滴,压力对蒸发的影响与热环境密切相关,在不同的对流热环境中,压力的影响作用明显不同.     

压力对油气体系石蜡沉积温度的影响

蜡质,胶质,沥青质等固相沉积问题普遍在于油气生产的各个环节,对油气生产造成严重影响。采用状态方程和溶液理论相结合,建立气－液－固三相平衡热力系模型。根据正规溶液理论校正相混合物的非理想性,采用状态方程描述气和液相的相态。对某一油气体系统进行了蜡固相沉积模拟计算,结果表明,压力对蜡沉积点温度有较大的影响,压力对蜡沉积点温度在低于饱和压力下比高于饱和压力下的影响更大。     

粘弹性统计裂纹模型的炸药安全性分析

为更好的模拟炸药装药在发射环境下的安全性问题,本文基于粘弹性统计裂纹模型,结合JWL状态方程,采用有限体积法自编程序计算了炸药在模拟的弹底压力作用下内部的应力和温度的变化情况,及在不断增大的弹底压力加载下炸药的起爆情况,确定了起爆的临界弹底压力,并初步估算了炸药的点火温度。计算表明:由于考虑了炸药内部的裂纹,炸药模型在弹底压力的加载下会产生裂纹损伤功,使炸药整体温度升高;炸药内部的应力变化与弹底压力的变化趋势基本一致,说明计算结果是可信的;炸药模型不变,不断的增大弹底压力,在初始压力为0. 505 MPa,峰值压力为1. 635 GPa的弹底压力作用下,在反应17 ms左右时温度突然急剧增大,说明炸药发生了点火反应,从而确定了该弹底压力为炸药起爆的临界弹底压力,并初步估算了炸药的点火温度在700～800 K。研究结果表明:本文提出的算法初步确定了炸药点火的临界弹底压力,并初步估算了炸药的点火温度:可为炸药的安全性评估提供参考。     

温度对承压顶板约束力影响的试验研究

通过温度对冻胀试验装置中承压顶板约束力的影响试验研究,分析在不同初始压力条件下降温过程中承压顶板应变、约束力随温度的变化规律。结果显示：承压顶板降温导致自身产生收缩应变和约束力减小;最大应变值可达到-727με,且与初始压力无关;初始压力越大,降温对承压顶板约束力的相对影响越弱。提出了承压顶板约束力的温度补偿公式。     

基于FLACS的食堂天然气泄漏爆炸事故后果模拟

针对食堂的特点,利用FLACS软件对某大学食堂进行三维建模,在考虑喷射方向、障碍物等因素的基础上,模拟天然气的泄漏及爆炸情况,研究了特定场景下气体云团的扩散过程、爆炸冲击波和温度的发展规律。结果表明,当天然气垂直向上泄漏时,因食堂屋顶的阻碍作用,天然气在小型摊位发生堆积;当天然气水平泄漏时,天然气在用餐区域体积分数较高;爆炸初期,首先出现以点火点为中心的爆炸压力冲击波,压力冲击波以圆弧形向外传递,泄漏方向对爆炸产生的最大超压影响较小;温度分布受泄漏方向的影响较大,垂直喷射时高温集中在小型摊位处,水平喷射时温度沿喷射方向由高到低分布。     

预混气体爆轰波传播定性仿真建模研究

借助定性仿真,建立预混气体爆轰波的传播定性模型,推理分析不同初始压力下,预混气体爆轰波传播速度,研究预混气体爆轰波爆轰过程中传播速度与初始压力的关系,且采用定量的实验验证定性的建模推理分析结果.结果表明,定性推理分析的结果与实验结果是一致的,即随初始压力的逐渐增大,爆轰波的传播速度逐渐加大.爆轰波传播定性建模推理分析对安全传输可燃性气体和管道阻火器的安全使用具有重大意义.     

煤矿巷道瓦斯爆轰理论分析和参数计算

应用Ｃ－Ｊ爆轰理论和质量、动量、能量守恒原理,针对煤矿巷道瓦斯变绝热指娄建立了雨贡纽方程和瑞利方程,在此基石上分析了煤矿巷道瓦斯爆炸的条件和可能过程,建立了煤矿巷道瓦斯Ｃ－Ｊ爆轰参数计算公式,提出了激波点燃瓦斯混合气的条件的最小理论马赫数Ｍｍｉｎ的表达式。计算了煤矿恭和种瓦斯浓度情况下爆压、爆温、煤速等爆轰参数玫相应的点燃瓦斯混合气的量小理论马赫九Ｍｍｉｎ。     

基于快速压缩机的甲烷着火延迟期的研究

为了研究甲烷( CH4)的燃烧特性,在初始温度288 K、驱动压力0.25~0.65 MPa、初始压力0.06~0.10 MPa、当量比0.57~1.33的实验条件下,利用快速压缩机( RCM)研究了驱动压力、初始压力和当量比对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期的影响.利用CHMKIN软件进行了上止点温度对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期影响及与实验相同初始压力、当量比条件下的模拟计算及敏感性分析.结果表明：一定驱动压力范围内,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期在较小范围内波动,驱动压力过高时,混合气着火延迟期略有延长,而驱动压力过低时,混合气着火延迟期明显延长;随上止点温度升高,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期呈缩短趋势;不同当量比下,随初始压力的增加, CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈缩短趋势;不同初始压力下,随当量比的增加,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈延长趋势.     

考虑能量方程影响的燃气管道流动特性分析

采用特征线法对高压燃气长输管道非稳态流动的数学模型进行了数值求解,考虑能量方程和城市用气规律,对燃气管网非稳态流动问题从理论上进行了分析,解决了由于忽略能量方程所带来的计算精度低的问题,编制出了用户负荷随时间变化时,压力、温度、流量沿管线分布的动态模拟程序,并给出了计算实例。     

水合物法分离烟道气中CO2的实验及模拟研究

利用四氢呋喃（T HF）作为热力学促进剂对水合物法回收烟道气中的CO2进行了分离实验。结果表明,温度为279．15K,压力为1．6MPa时,利用摩尔分数为6．0％ THF水溶液,进行单级水合物分离,模拟烟道气中CO2的回收率可以达到48．55％,在同一温度下,随着压力的增大,平衡气相和水合物相中CO2的摩尔组成呈现下降的趋势。之后采用气-水合物闪蒸模型计算平衡气相和水合物相中CO2的摩尔组成,并与实验值进行了比较,计算结果的精度有待进一步提高。     

高地应力下砂岩力学参数和波速变化规律试验研究

基于波动方程,提出一种砂岩的纵波波速与静水围压关系的数学模型。在岩石常规三轴试验的基础上得到不同静水围压下砂岩的静弹性模量、静泊松比和纵波波速,并分别拟合得到静弹性模量-静水围压和静泊松比-静水围压关系的拟合曲线和拟合公式。试验结果表明,砂岩的静弹性模量和静泊松比随静水围压的增大而增加,且静弹性模量增加速率缓慢减少。基于波动方程求解得到纵波波速-静水围压关系的数学模型,利用数学模型计算得到的纵波波速可知,砂岩的纵波波速随静水围压的增大而增大,且增加速率逐渐变缓。计算得到的纵波波速与试验测得的纵波波速进行对比验证,误差范围为7.0%~8.3%,故基于波动方程求解的砂岩纵波波速-静水围压关系的数学模型可靠性和准确性较高,对高地应力下岩石的物理力学参数和波速变化规律的分析判定具有指导意义。     

原油管道启动压力波速的宏观表征

以大型埋地试验环道为依托,对原油管道启动过程中压力波的传递进行了测量和分析。通过正交试验分析了3种波速影响因素对波速传递的影响规律以及影响重要程度。以此为基础,首次提出了温度影响系数的概念,从宏观的角度量化表征低温原油的收缩性和结构性,避免了对初始启动压力波速进行传统微观影响因素的分析,经环道两管径的现场试验,建立的新经验公式数据吻合程度较好。     

Thermo-hydro-mechanical coupled mathematical model for controlling the pre-mining coal seam gas extraction with slotted boreholes

Drainage influence radius is the basic parameter for borehole arrangement, while the effect of high pressure water jet slotting technology on borehole drainage influence radius has not been studied systematically. In this paper, a fully thermo-hydro-mechanical(THM) coupled model which represents the non-linear responses of gas extraction was implemented to demonstrate the reliability of this model through history data matching. Based on this model, the susceptibilities of gas extraction with single slotted borehole, including the permeability, the gas pressure, the temperature, the coal adsorption characteristics and the radius of slot, were quantified through a series of simulations. The simulation results revealed that increasing the permeability, initial gas pressure and temperature could develop the influence radius of single slotted borehole. This finite element model and its simulation results can improve the understanding of the coal-gas interactions of underground gas drainage and provide a scientific basis for the optimization of drainage systems.