射孔完井高产气井井筒压力温度预测

正确计算井筒温度是进行气井流压计算、水合物形成以及凝析液析出等气井生产动态分析的前提.对于射孔完井的气井,气体从储层流入井筒的过程中所产生的压降要大于裸眼完井时的压降.正确计算节流压降和温降,对计算射孔完井井筒中的压力温度具有重要作用.研究建立相应的模型,得到节流压降及温降、井筒压力及温度布分的计算方法.对一口射孔完井高产气井进行实例计算,得到节流压降、节流温降以及压力、温度沿井深的分布情况,并对射孔参数进行敏感性分析.     

基于锥阀的新型井下智能节流系统

针对国内天然气井下节流器节流直径单一,不能够适应井下多变的压力与温度,导致节流出口处压强不稳定的问题,设计出一种基于传统井下节流器与锥形节流阀的井下智能节流系统。系统主要是通过改变流体的通流面积来降低井下压力。该系统通过由光纤传感器、信号传输光缆、解调仪组成的井下温度、压力监测系统以及通讯接口,将采集的数据传输给井上工控机进行分析处理。工控机发出信号遥控驱动井下电机,实时调节节流阀开度,从而达到稳定产量与出口处压力的目的。通过ANSYS对井下节流流场特性进行仿真分析,分析结果表明该井下智能节流系统中节流结构是可行的,为节流系统的建立奠定了理论基础。     

页岩气井返排液对产能评价影响的研究

涪陵页岩气水平井产能试井测试数据主要采用孔板流量计计量,节流上游温度和压裂液流量的数据质量相对较低或部分缺失,给精确计算气井节流临界流量带来了一定的难度。为解决页岩气分段压裂水平井试采期间不同节流嘴尺寸、不同压裂液返排量条件下的临界流量计算问题,建立适合于页岩气分段压裂水平井气-液两相节流临界流计算方法,对于研究返排液对产能评价的影响具有重要的现实意义。     

气井井下节流工艺的数值模拟

基于CFD理论并应用CFD软件建立了简化的全井段天然气井井下节流工艺的物理模型。考虑到地温梯度对井筒温度的作用,编写了关于温度梯度的UDF程序,对井下全井段流场与温度场进行了数值模拟。得到了井下气体温度、压强、流速关于井深的分布曲线并对节流处的参数变化进行分析。通过模拟发现,节流前后的温降较大,温度在节流口出口附近存在最小值。地热对节流后天然气起到了加温作用;模拟结果证实了井下节流工艺具有保温的特点,为合理确定节流嘴下入深度,使节流后天然气温度高于节流后压力下水合物生成温度,从而为预防水合物生成提供了一定的理论依据。     

点火通道对点火装置工作过程影响分析

基于气体动力学和计算流体力学的相关理论,采用FLUENT流场计算软件,对液体火箭发动机固体式点火装置在2种工况(Ⅰ为无点火通道、Ⅱ为经过点火通道)工作时的稳态流场进行了数值模拟,在此基础上分析了点火通道对液体火箭发动机固体式点火装置工作特性的影响。结果表明:在燃烧室压强为大气压时,点火装置在工况Ⅱ状态下,喉部燃气速度达不到声速,声速位置移到点火通道某一位置;出口处燃气速度、喉部处压强和温度相对于工况Ⅰ增加;燃气流量、出口处压强和温度相对于工况Ⅰ减小。在不同燃烧室压强时,两种工况下出口处速度、压强、温度和流量均有一个稳定段;工况Ⅱ的燃气流量小于工况Ⅰ。     

液压系统气穴起始模拟的Monte-Carlo法

本文从分析液压系统中节流区紊流场和气核运动过程及其平衡条件入手,提出了判别液压系统中节流气穴起始的数学模型,给出了轴对称节流区流场计算格式;采用Monte-Carlo方法模拟节流区脉动压力及气核初始平衡半径,将气核空化这一微观意义下的行为与节流区气穴这一宏观行为有机地联系起来;还提出了气穴起始的数值判据;对一轴对称孔板节流给出了数值算列,并与实验结果进行了比较。     

气动系统管路流场计算中边界条件的处理分析

为了深入研究气动系统的运动状态和各项参数的分布规律,根据气动系统运动的实际情况和运动过程,利用特征线法对气动系统的管路进行一维非定常流场计算,对管路进、出口处的节流口的流动状态进行合理简化,在边界条件的处理上引入压力回复模型和等压模型对节流口处的流动进行处理,并给出了两种模型的适用条件和范围。通过计算结果和实验结果的对比,验证了该方法的正确性,从而为处理气动系统的管路的进、出口边界条件问题提供了一     

调节幅值影响铸嘴型腔出口速度、出口温度分布的研究

本文研究了不同速度调节幅值对铸嘴型腔流场和温度场的影响，通过仿真分析，结果表明：入口速度变化幅值越大，型腔出口处熔体速度、温度过渡到稳定速度、温度的时间越长。这就为找出布流调整可行域，实现铸嘴型腔流场和温度场的在线调节提供了依据。     

防止水合物生成的井下节流机理研究

建立气井井筒压力温度及井下节流温降模型,预测节流前后井筒沿程压力、温度的分布。结合水合物预测模型,对防止水合物生成井下节流工艺进行设计。     

微孔节流气体静压止推轴承的静态特性研究

针对微孔节流气体静压止推轴承的静态特性,利用CFX、Solidworks等软件分别对微孔节流、小孔节流、环面节流气体静压止推轴承进行模型建立、网格划分及迭代求解。通过对比分析气膜厚度、节流孔深度等对3种节流类型轴承的承载力、刚度的影响,以及3种轴承的流场流线图,得到如下结论:微孔节流气体静压止推轴承与小孔节流、环面节流气体静压止推轴承相比,具有较好的刚度;微孔节流气体静压止推轴承的气膜厚度为8～11μm、节流孔深度为3～5mm时,轴承静态特性较好;气体从微孔节流器流出后的压力值小于气体从小孔节流器以及环面节流器流出后的压力值,但微孔节流器的耗散效应小于小孔节流器以及环面节流器的耗散效应。     

气体喷射器的一维数学模型分析

建立了气体喷射器的一维数学模型,利用理想气体对模型进行了求解。对在混合段拥塞现象的发生和其对喷射器喷射系数的影响进行了分析。结果表明:在混合段发生拥塞现象之前,喷射系数随着工作流体进口压力的增加和出口压力的降低而增加,混合气体出口压力随着工作流体进口压力的增加和喷射系数的降低而增加;在发生拥塞现象之后,喷射系数与工作流体进口压力和混合气体出口压力的变化无关;混合段发生拥塞时喷射系数达到最大,此时喷射系数随工作流体进口压力的增加和混合气体出口压力的降低而增大。     

气井井下节流器压降模型的建立

井下节流器在天然气生产中有着重要作用,在气田尤其是苏里格气田有着大规模应用.节流器可以减少水合物生成,避免生产管线堵塞,降低井底压力激动,能有效提高气流携液能力并简化地面设备.与其他水合物预防方法相比,井下节流器成本较低,具有很好的经济效益.但同时也给生产带来一些不便,比如无法将压力计下到节流器以下,导致获得压力数据与实际井底流压相比存在节流压差,影响生产动态分析和试井解释的结果,导致解释结果有误差甚至错误,从而影响决策的正确性.以能量守恒为基础,假设气体通过节流器为等熵绝热过程,采用Peng-Robinson状态方程描述天然气节流的相平衡过程状态方程,结合其他经验公式建立井下节流器压降计算模型,并通过编程实现,化计算压差,经过实际案例验证,结果精确度较高.     

井下智能节流及智能节流器系统开发

井下智能工具是支撑智能完井和数字化天然气田发展的一种关键基础设备装置.针对天然气井井下智能节流工艺技术需要,构建了适用于远程控制的井下智能节流体系结构及节流器系统,阐述了井下智能节流控制的算法原理;详细论述了基于CAN总线技术的电机控制系统设计、基于CAD/CAE的机械系统结构设计、数字化井下温度压力采集与处理以及模块化分层软件设计等智能节流器系统设计的关键技术;最后对整个系统进行了试验运行和分析.结果表明,所研发的智能式井下节流器系统具有实时监测节流参数和远程控制节流的特点,能为井下智能节流工艺技术的实施提供设备支撑,对相关智能化井下工具的研发具有参考意义.     

平面静压气浮轴承超音速流场的研究

为了全面快速进行平面气浮轴承超音速流场的计算分析,对原有的简化建模方法进行了改进和完善.建立了包括供气孔在内的完整轴承流道,依据壅塞状态时轴承质量流量不变的条件,推导出流道各部分气流速度、马赫数、雷诺数和压力分布的计算公式.计算结果表明,激波位置、马赫数、雷诺数和气膜内压力与供气压力、气膜间隙、供气孔径大小有关.通过与实际的测试结果相比可以发现,随着供气压力的增大,采用改进后的简化模型的方法得到的压力与实验测试结果基本一致,而且简化模型得到的最大恢复压力位置与实验结果也基本一致,可从本质上反映出流场内受力状态.但由于简化模型将进气孔处的激波假设为正激波,忽略了气体粘性,导致求解的压力最小值与实测值误差较大.     

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。     

管壳式换热器壳程特性的数值模拟研究

利用FLUENT软件对一管壳式换热器壳程流场进行了三维数值模拟,分析研究了折流板数目、进口流速和折流板缺口高度对换热器壳程压降、出口温度的影响,结果显示,随着折流板数目增加,壳程压降和出口温度逐渐增大：随着进口流速增大,壳程压降逐渐增大且趋势加快,而出口平均温度下降,但是温度下降不大;随着折流板缺口高度增大,壳程压降和出口平均温度逐渐减小,但是压降减小逐渐趋于缓和：相同的压降条件下,通过改变折流板数目提高出口温度比改变进口流速和折流板缺口高度更有效。     

超燃冲压发动机进气道内激波/边界层干扰研究

外界存在多种因素引起隔离段反压增加，将直接影响到进气道内波系的结构和强度，进而影响到因激波诱导而分离的边界层情况．在设计状态下，建立二维的进气道模型，运用RSM湍流模型，对单个超燃冲压发动机进气道隔离段内复杂流场进行数值模拟．得到对应不同反压时，超燃冲压发动机进气道的激波与边界层相互作用情况．研究发现，反压为0时，隔离段内分离区较大，出口马赫数较低，尾部波系较弱，为燃烧室稳定燃烧提供有利条件．随着反压的增加，即使总压恢复系数有所增加，但隔离段尾部的气流稳定性降低．因此，要合理调节隔离段反压大小，以便更好地协调总压损失和尾部气流稳定性的矛盾，对于进气道工作最优化的控制起到一定的参考作用．     

喷管/飞行器后体一体化数值模拟

采用NND格式,进行了喷管／飞行器后体一体化数值模拟,分析了喷管膨胀比和外流马赫数对后体阻影响,通过和实验数据对比,表明本发展的计算方法是可行的,可以用来模拟喷管的内外流场和计算喷管的性能。     

合理性准则在气阀设计中的应用

根据Davis判别式对气阀弹簧力的要求,提出在设计进排气阀时选取适当的马赫数并根据平均压力损失来确定弹簧力的方法,使初设计的气阀不必再经回代计算就能满足Davis判别式的要求。     

发动机叶栅的实验研究和数值预测

在暂冲式跨音速平面透平叶栅风洞上对某叶栅进行了吹风试验。通过数值预估实验叶栅流场,提供了流场大体结构,设计了实验方案。为选择压力传感器量程和布置测点位置提供了依据。实验测量得到了设计安装角及变工况下叶片表面压力、叶片表面等熵马赫教及波系结构随叶栅进口气流角的变化,并对叶栅内部及出口流场进行了纹影照相。数值预测与试验结果相比较,在大部分情况下,吻合得很好,说明了计算程序的可靠性。反过来,试验结果又可用于检验和改进N.S方程计算程序。