同离子效应和温度场对裂缝中酸液有效作用距离的影响

酸液有效作用距离是酸压设计的重要参数,也是影响酸压效果的重要因素。酸液中的反应产场(同离子)和裂缝中温度分布对酸液沿裂缝流动时的有效作用距离影响很大。到目前为止,尚未见到研究同离子效应和温度场对酸液有效作用距离综合影响的文章。 本文从酸压设计计算的实际需要出发,考虑影响酸液有效作用距离的主要因素,建立裂缝中酸岩流动反应数学模型,并将该模型与裂缝中温度分布模型、速度场模型和表面反应动力学模型联立求解,编制电算程序,进行系统计算。分析对比,给出了同离子效应、酸液浓度、地层温度、反应生成热等因素对酸液有效作用距离影响的对比数据和图表。 本文所编制的计算机程序和得到的结论可供酸压施工和设计计算使用。     

酸液三维流动反应数值计算模型研究

酸浓度分析计算是酸压模拟设计的重要内容,传统的酸岩反应模型都是基于酸液的一维流动,认为酸液在裂缝中段塞式地推进,忽略了裂缝高度方向酸液流动及地层重向非均质等因素引起的酸岩纵向反应速度的变化。酸压裂缝的高度延伸过程中必然导致酸液的纵向流动,推导了了考虑酸液压裂缝中纵向流动反应的三维酸岩反应数值模型,该模型能模拟酸液在裂缝流动过程中沿裂缝长度,宽度及高度方向的浓度变化,比传统酸浓度计算模型具有更好的适应性。     

泡沫酸在动态裂缝中的流动计算

本文建立了动态裂缝中泡沫酸的温度、压力、流速及泡沫质量分布的计算模型,提出了变缝宽裂缝中确定此四参数分布的迭代计算方法。最后的计算结果表明,在泡沫酸酸压设计计算中必须考虑裂缝温度场的影响。     

酸压中液氮伴注对裂缝内降温作用研究

采用Fluent软件模拟了酸压伴注液氮时裂缝中温度分布,分析了酸压注入过程中裂缝温度场的变化规律,并对比了液氮伴注对缝内温度场的影响。模拟结果表明,酸液注入后降温作用明显,裂缝入口比裂缝尖端温度低近50℃;液氮比(液氮与混合液体积比)越高,裂缝中温度越低,液氮比高于13%后,增加液氮比,降温作用明显减弱,对于模拟使用的条件,推荐液氮比13%;液氮伴注降温作用明显,其它条件相同时,伴注液氮能造成约15 ℃温度差异,因此,液氮伴注能明显增加活酸作用距离。     

一种新的缝中温度场模型

在水力压裂和酸压设计中,需要计算裂缝中流体温度分布。本文推导出缝壁漏失速度为常值时的缝中流体温度场模型。该模型比Wheeler和Whitsitt的模型简便,与Wheeler模型具有相同的精度,能满足实际设计计算的要求。文中附有实例和计算曲线,可供使用时参考。     

基于流固耦合分析的干式变压器温度场数值分析

壁面空气对流换热分析是影响环氧浇注干式变压器温度场数值模拟准确与否的主要因素。为了模拟对流换热过程,摆脱气道参数对变压器温升计算结果的影响,从空气质量、动量、能量守恒方程出发,建立干式变压器流固耦合场数值模型,采用有限差分法对温度场进行了计算,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验吻合较好。考虑空气流场的流固耦合模型能准确分析干式变压器工作中的温升问题,可分析变压器内部温度分布规律及影响温度分布的因素,指导变压器优化设计。     

考虑水化度影响的混凝土面板温度裂缝数值计算

混凝土面板早期裂缝主要由温度应力引起,准确预测分析混凝土面板的温度场及温度应力变化过程,并研究混凝土面板温度裂缝的开裂过程,是关系到混凝土面板堆石坝安全的关键难题.基于热传导理论和弹性徐变理论,引入了水化度和等效龄期概念,编制了温度场及温度应力计算程序,对比分析了水化度及等效龄期对混凝土面板温度场及温度应力的影响,并进一步研究了混凝土面板温度裂缝的分布情况及扩展过程.研究结果表明:仅考虑水化度影响的模型温度场及温度应力的计算值偏低,而同时考虑等效龄期的影响,即可有效解决此问题.在混凝土面板温降过程中会产生较大的拉应力,从而引起面板开裂.裂缝主要集中在面板底部和中部,且多为水平裂缝,裂缝深度最终可达到面板厚度的75%,严重影响面板的耐久性,因此需做好相应的防护措施.     

泡沫举升排酸过程井筒压力温度数学模型研究

泡沫流体举升排酸工艺能有效排出酸化后地层的残酸,根据质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,考虑环空泡沫流体与油管泡沫流体及地层之间的双重热传导作用,建立了泡沫流体在井筒内流动的温度分布和压力分布的数学模型,并给出了相应的边界条件和约束条件,该模型可以用于泡沫举升排酸的参数设计.利用数值方法进行了压力场和温度场的耦合求解,得到了泡沫流体温度、压力、密度在油管和环空内的分布.计算结果表明,随着井深的增加,泡沫温度、压力和密度都是增加的,泡沫举升排酸比氮气举升排酸启动压力和平衡压力都要小,随着酸排量的增加,循环点深度、启动压力和平衡压力逐渐增大.     

反循环压井井筒温度场计算与分析

反循环压井过程中,井筒温度场受环境及压井液物理性质等外部参数影响十分明显。从反循环压井工艺特点出发,以传热学基本理论为基础,通过理论推导,得到反循环压井过程井筒温度场计算模型。对影响反循环压井过程中井筒温度的因素进行分析,结果表明,在压井过程中,泥浆排量、泥浆比热、地温梯度、井深以及压井循环时间和泥浆入口温度对循环过程中井下温度分布的影响较大;调整泥浆排量和泥浆入口温度可以作为调节井筒温度的有效途径。     

压裂水平井支撑剂运移及产量研究

根据压裂水平井实际情况,首先建立了支撑剂在三维裂缝的运移分布和水平井压后产能预测模型;结合裂缝三维延伸模型、温度场模型和压裂优化设计方法研制了压裂水平井设计软件.其中支撑剂运移模型通过引入支撑剂对流质量传递方程,考虑了支撑剂对流、温度分布、压裂液滤失等因素对支撑裂缝尺寸的影响;产能预测模型考虑了水平井压后形成的多裂缝间的相互干扰、裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力、裂缝平面与水平井筒夹角等因素对水平井压后产能的影响.通过实例应用,模拟结果与实际情况吻合程度高,表明了模型的可靠性.     

裂缝性油藏酸液滤失模型研究

酸液在酸压裂缝内流动时,有少数较大的岩石孔隙或天然裂缝首先受到过量酸液的溶蚀而迅速增长形成蚓孔,使滤失主要在蚓孔内发生.因此研究天然裂缝性油藏酸液滤失,必须考虑酸蚀蚓孔的影响.基于裂缝性油藏酸压中酸液的流动反应特性,建立了酸蚀蚓孔的增长模型、酸液在蚓孔内流动反应模型和滤失的酸液在地层中流动模型,提出了便于现场应用的裂缝性油藏酸压滤失计算方法;就影响蚓孔增长及滤失的裂缝净压力、蚓孔密度和酸液粘度等因素进行了实例计算分析,对于现场酸压施工中有效控制酸液的滤失具有重要的意义.     

温度影响下动态裂缝几何尺寸的数值模拟

由Geertsma.Klerk.Perkins[1][2][3]等提出的几套二维动态裂缝几何尺寸的计算模型,都没有考虑温度的影响,这显然是不合理的。本文考虑到井底温度变化和地层原始温度的影响,首先建立了滤夫速度是温度、时间的函数的缝中液体温度场模型,然后建立了与温度相关的动态裂缝几何尺寸的两套数值计算模型,最后举例说明了上述模型的使用方法。本文提供的计算模型对生产实际有一定的实际意义,为计算机实时模拟动态裂缝的变化提供了有效途径。     

非人工干预条件下粮堆温度场的研究

为了研究地上仓和地下仓储粮期间粮堆温度场和微气流场的变化,基于多物理场数值模拟软件COMSOL,通过修改内置材料方程、质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒控制方程,对非人工干预条件下模型仓进行为期1年的模拟研究.改变边界条件模拟地上仓和地下仓两种不同储粮方式下仓内温度场和微气流场的变化.结果表明:地上仓受外界环境温度影...     

水平裂缝井压后产量影响因素分析

针对目前对水平裂缝井产量的影响因素认识不够充分和增产效果评价不够完善,对水平裂缝井产量的影响因素和增产效果评价进行了深入的研究.结合油藏工程理论和数值模拟技术,考虑裂缝导流能力随时间的变化和地层弹性膨胀能等因素对压后产量的影响,以水平裂缝井在生产过程中的渗流特性为理论前提,采用二维柱坐标模型,建立了含水油藏水平裂缝井中油藏-裂缝系统的压力方程和饱和度方程,采用有限差分法对压力方程和饱和度方程进行差分离散求解.实例计算表明:建立的水平裂缝并压后产能预测模型,可以分析影响水平裂缝井产量的地层因素和裂缝因素,计算压后增产效果.对于优化浅层油气藏压裂设计方案具有一定的指导意义.     

预测钻井过程中井内温度分布的新模型

在钻井过程中,井内温度分布对钻井作业有较大的影响。在前人研究的基础上,考虑各种因素的影响,根据能量守恒原理,建立了循环和静止过程中井内温度分布的预测模型,并用有限体积法实现了该模型的求解。最后用现场试验数据对模型模拟结果进行了验证。该模型可用于计算井内钻井液的循环温度和静止温度,也可用于确定井眼周围地层的温度分布。     

不同保温形式墙体温度场数值模拟与分析

基于有限差分方法,建立了考虑太阳辐射和环境温度变化的建筑外墙实时温度场数值计算模型.利用该模型,计算了北京地区典型内外保温墙体的温度场.计算结果表明,建筑外墙温度分布受太阳辐射影响显著,影响程度与季节、朝向密切相关.墙体保温后外表面温度升高明显;保温层内温度变化剧烈,其中外保温比内保温保温层温度变化幅度更大.外保温墙体结构层温度均在零度以上,而内保温墙体结构层温度有时处于零度以下且承受正负循环.外保温墙体外防护层一年四季温度变化明显,年温度变化可达67℃.     

柴油掺水乳化油液粒燃烧模型探讨

从燃烧过程中的扩散方程、能量守恒方程、质量守恒方程出发，导出了掺水乳化油液粒的燃烧模型，并提出了根据过热极限温度来判断微爆效应的方法，通过以2105柴油机为例进行计算，说明该模型计算所得燃烧过程参数可用来解释发动机性能试验所测结果。     

地下冷冻墙形成过程数值模拟

采用数值计算方法,模拟地下冷冻墙形成过程。以含水的油页岩为研究对象,建立热传导过程的能量守恒方程,该方程包含水结冰时的热量传递过程。设计了冷冻墙施工方案,计算了冷冻井周围的岩石和水的温度下降过程,得到冷冻井周围的温度分布,地下油页岩温度随制冷时间的变化。计算结果表明,制冷时间180d时,可形成最小厚度为1.0m的冷冻墙。     

酸在裂缝中流动有效作用距离的计算

酸在裂缝中流动酸液的有效作用距离(L有效),是预测酸压增产效果和科学地进行酸压设计的重要参数。 本文采用数学物理模拟的方法,研究定常情况下酸在裂缝中流动时的有效作用距离。 采用平均滤失速度为常值的流动反应模式(图1),建立描述酸沿裂缝流动时浓度分布的数学规律,即对流扩散偏微分方程(1);我们采用有限差分法求解方程(1),给出电算数值解和确定灰岩酸液有效作用距离的实用图版。 我们采用预先在酸液中高压加入CaCO_3的办法,模拟酸压时酸岩反应的同离子效应,作出有效传质系数和酸浓度的关系曲线D_e=f(c),使所计算的酸液有效作用距离更符合实际。 本文在处理试验数据时,采用抛物线流的数值解,代替了文献[1]使用的柱塞流的解析解。因此,计算出的D_e值更准确。     

波箔气体轴承温度场计算与动静态性能分析

为计算波箔轴承的温度场分布,研究轴承的热特性,推导了考虑外部冷却条件时的平箔片内表面等效对流换热系数,将箔片一侧的导热换热模型耦合到气膜三维能量传递模型中.建立轴承套、转子的导热与对流换热模型,耦合求解非等温Reynolds方程、气膜能量传递方程、箔片变形方程.计算并分析轴承转速、载荷、外部冷却气流等因素对轴承温度的影响,分析了轴承的静动态性能.结果表明:转速对轴承温度影响很大,温度随载荷变化不大,冷却空气的冷却效率随流量增大逐渐降低.与等温条件相比,非等温模型的轴承承载能力较大,且具有较大的动态刚度与阻尼.