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.     

掺稀质量对油井产出液降粘效果的影响

利用搅拌实验装置建立了油水混合液粘度测量计算式,初步解决了含水稠油井开采中普通同轴旋转 粘度计无法准确测得油水两相混合液粘度的问题。通过室内井筒温度场模拟实验,研究了不同掺稀质量下油井产 出液的流变性。结果表明,大量增加含水井的稀油注入质量,产出液将呈现形成W/O 乳状液的趋势,其粘度变化存 在峰值;不含水稠油井的降粘率随掺稀质量的提高而增大,其值可达99%以上,温度越低降粘效果越好。     

泡沫流体在井筒内流动时的耦合数学模型

基于均质平衡流模型,根据动量方程和能量方程建立了计算泡沫流体在井筒内流动时的密度、压力和温度分布的耦合数学模型,并进行了编程求解,给出了泡沫流体的压力、温度和密度沿井深的分布规律.计算分析表明,泡沫流体在井筒内流动时的密度、压力和温度是相互影响的.泡沫质量越大,泡沫流体的温度变化越大,而压力和密度变化则相对平缓.在将泡沫流体应用于深井作业时,不能忽略温度变化对泡沫参数及性能的影响,特别是在大泡沫质量下.由于考虑了传热和温度变化对泡沫流体的影响,该模型比常规计算方法的适用范围更广.     

基于支持向量机-CV的天然气水合物生成预测

天然气水合物的生成过程是一个多组分、多物态的系统,存在着复杂的结晶成核过程,需要考虑压力、温度、促进剂、搅拌速度等因素的影响,不但涉及动力学问题还涉及热力学问题,对其生成很难进行精确预测。基于支持向量机理论,结合实验数据,建立支持向量机预测模型来进行天然气水合物生成时的相平衡压力预测,采用平均平方误差、平方相关系数,以及平方绝对百分比误差和平均绝对误差等四种误差公式对预测精度进行评估, 结果分别为8.37008×10^-5、99.8976%、0.5424%、1.9900%,还对源数据进行了归一化([1,2])预处理以及利用交叉验证方法对核参数g(4)和惩罚因子c(1.4142)进行了优化。模拟结果显示,由支持向量机预测模型得到的相平衡压力与实际实验获得的相平衡压力基本一致,预测效果较理想,证明该模型具有较高的准确性和可靠性。     

大庆油田杏十二试验区活性水驱油体系优选研究

针对大庆油田L区块产水率高的问题,在杏十二试验区开展活性水驱油体系研究。结合区块油藏条件,选取合适的表面活性剂,通过室内物理模拟实验对活性水驱油体系进行优选。结果表明,表面活性剂能有效降低油水界面张力,提高石油采收率,且随着活性水注入质量分数的增加,注入压力增大。在室内驱油实验中,当1^# 活性水质量分数超过0.08%时,采收率增长幅度明显变缓。最终结合实验结果与经济评价方法,筛选出适合杏十二试验区的驱油体系,即甜菜碱型表面活性剂与地层水以质量分数0.08%配成活性水,最优用量为0.25PV。     

非离子Gemini表面活性剂与聚合物二元泡沫性能研究

在大庆油田油水条件下,利用界面张力仪、泡沫扫描仪及泡沫驱油装置,考察了非离子Gemini表面活性剂与聚合物二元体系的界面性能、泡沫性能及驱油效果。结果表明,二元体系可以与大庆原油形成超低界面张力,但随非离子Gemini表面活性剂或聚合物浓度增加,二元体系界面张力升高。二元体系的泡沫综合指数随非离子Gemini表面活性剂和聚合物浓度增加出现极大值,而后降低。非离子Gemini表面活性剂或聚合物浓度增加,二元泡沫复合驱采收率增加。随着气液体积比的增大,二元泡沫复合驱采收率先增大后减小。在气液体积比为1∶1时,二元泡沫驱采收率达到最大,气液体积比过大,易发生气窜。二元泡沫复合驱采收率随着压力升高而降低。     

固定床鼓泡反应器的混合特性

以空气-水为模拟介质,选用5种不同粒径的氧化铝球形载体作为填充颗粒,采用电解质示踪法考察在低气液比和微鼓泡条件下,操作条件和填料直径对固定床鼓泡反应器内停留时间分布以及返混程度的影响.研究发现,在实验条件下,平均气泡直径随着填料直径的增大先增大后减小;返混程度随着表观液速的增大而减小,随着表观气速的增大而增大,液速对返混程度的影响比气速显著;返混程度随着填料直径的增大先减小后增大.通过对多组实验数据的回归分析,提出Pe准数与气液两相雷诺数及填料直径的经验关联式,公式预测值与实验值的相对偏差在±20%以内.     

原油常减压蒸馏过程流程模拟

在现有原油常减压装置基础上进行了扩容改造,为了验证扩容后的常减压装置能否满足工艺要求, 需要对流程进行调整。基于蒸馏原理,对常减压蒸馏塔建立包含质量平衡、相平衡、摩尔分数归一化和能量平衡等 方程构成的MESH 模型,在Pro/II平台上进行流程模拟,获得各塔侧线产品的温度和压力等关键参数,并与现场工 艺要求进行对比。流程模拟结果与现场工艺要求吻合良好,说明模型可靠,流程满足工艺要求。各蒸馏塔温度和气 液流量沿塔板数的分布侧形图反映进出口物料和中段冷却循环对蒸馏过程的影响。     

气锚分气效率的实验研究

为定量研究流动参数对气锚分气效率的影响,设计加工了实验用的气锚和相应的配套装置,对流动速度和气液比这两个影响气锚分气效率的重要因素及流体在气锚中的流动特,最进行了研究.实验结果表明:随气液比的增大,分气效率增大,但当气液比大于0.75时,分气效率受气液比影响不再明显;分气效率随流速的增大而增大,当流速较小时,由气液比的不同引起的分气效率的差别比较大,而随着流量的增大,这种差别呈逐渐缩小的趋势.理论计算与实验结果比较,验证了实验结果的正确性,对气锚分气效率的定量分析具有借鉴意义.     

直流电弧法制备金属铁、镍纳米粉体

在原材料块体Fe,Ni中加入高熔点金属钨(W)、钼(Mo),采用直流电弧等离子体法在H2+Ar混合 气氛中制备Fe,Ni纳米粉体。利用X射线衍射仪(X-ray)、透射电镜(TEM)、比表面积测定仪(BET)、氧/氮测定仪 和化学分析等手段对粉体的结构、形态及粒径等方面进行了分析。结果表明,原料中加入高熔点金属W,Mo后,使 Fe,Ni金属熔球温度提高及熔球表面的氧化层被破坏,Fe,Ni纳米粉收率提高50%。高熔点金属W,Mo在粉体中 的质量分数只有0.01%左右,纳米粉纯度几乎不变。同等气氛、压强及功率条件下,加入高熔点金属W 和Mo后所 制备的粉体的平均粒度略有增大,加入W 的收率高于加入Mo的收率。     

泡沫在井筒中流动的水力计算新方法

基于机械能守恒原理,考虑加速度压力梯度项,以Berthelot第二维里系数完善了泡沫流体的状态方程,结合了合理的假设,通过对理论公式推导和化简,得到了非牛顿流体可压缩流动的关于压力的常微分方程。对该方程采用Runge—Kutta方法进行求解,从而能够获得泡沫流体在井筒流动过程中的各水力参数。此方法物理数学意义明确,计算量小,编程方便,且不存在计算结果收敛性的问题。以泡沫正冲砂为例,此方法计算所得结果与文献计算方法所得结果一致,说明此方法具有较高的精度,能够满足工程需要。     

A new design of foaming agent mixing device for a pneumatic foaming system used for mine dust suppression

To overcome the drawbacks of the conventional foam technology used for dust suppression,including large pressure loss,high water pressure and low driving pressure,a new pneumatic foaming system is introduced.Then an original design of foaming agent mixing device is proposed,and its performance is investigated and evaluated under different pressure compensations.Experimental results show that the maximum absorption amount increases by 2.9-6.7 times at a pressure compensation of 0.04-0.2 MPa compared with no pressure compensation.The pressure loss and pressure fluctuation both reduce significantly with increasing pressure compensation.The critical outlet pressure increases by30.4-240%.Field application indicates that the proposed mixing device ensures the reliable addition of foaming agent used for foam dust suppression.The effect of foam on dust suppression is remarkable,and the economic cost of foam is low.Therefore,there is reason to believe that the new mixing device will greatly promote foam technology to be widely used for suppressing dust in underground coal mines.     

单程固定管板式换热器温差应力的计算

本文对单程固定管板式换热器，提出了采用冷、热流体的沿程积分平均温度代替算术平均温度来计算壁温和温差应力的方法，并从温差应力和内压应力共同作用的情况下考虑膨胀节的设置条件．导出了冷、热流体沿程积分平均温度的计算公式。并展示出．采用算术平均温差来计算温差应力，比采用积分平均温差，可能大出几倍至十几倍．     

A new adding method of foaming agent used for foam dust suppression in underground coal mines

To realize a stable addition of foaming agent used for foam technology, a new adding method using the jet cavitation was introduced, and its performance was investigated experimentally under different operating conditions. Experimental results show that the bubble region in the jet device has a constant vapor pressure, which creates a good condition for liquid absorption, while it shrinks with increasing outlet pressure. The liquid absorption amount keeps unchanged when the outlet pressure is lower than a critical value. The critical outlet pressure increases by 40% with decreasing cavitation absorption amount, which is especially suitable for mini-flow quantitative addition of foaming agent used for foam dust suppression. Its effectiveness on suppressing mine dust was evaluated in a heading face of underground coal mines. Field application indicates that the reliable and simple foaming system adopting the new adding method makes a marked dust suppression effect. The working environment of heading face is significantly improved, ensuring the safe tunneling and personal security.     

单程固定管板式换热器温差应方的计算

本文对单程固定管板式换热器提出了采用冷、热流体的沿程积分平均温度代替算术平均温度来计算壁温和温差应力的方法,并从温差应力和内压应力共同作用的情况考虑膨胀节的设置条件,导出了冷、热流体沿程积分平均温度的计算公式,并展示出,采用算术平均温差计算温差应力比采用积分     

换热系数准则式在燃气涡轮耦合计算中的应用

为节省涡轮叶栅气热耦合数值模拟时间及提高计算结果准确度,将应用较为广泛的迪图斯-贝尔特和格尼林斯基管内对流换热系数准则式应用于NASA-MarkⅡ高压燃气气冷涡轮叶栅气热耦合换热计算中,换热系数准则式引入温度差和入口效应等考虑涡轮内冷腔几何及工况的修正因子.采用商用软件CFX11.0的不同湍流模型进行数值模拟计算,计算...     

Properties of water blown rigid polyurethane foams with different functionality

Water blown rigid polyurethane foams with different functionality were prepared. The physical properties of rigid foams were measured with rotational viscometer （NDJ-1 ）, universal testing machine （Instron3365）, scanning electron microscope （SEM） and differential scanning calorimeter （DSC）. The results show that the viscosity of polyether polyol increases exponentially from 62 mPa s to 6 000 mPa s with the increase of functionality from 2 to 5.6, respectively. The overall density of foam increases slightly from 31.7 kg/m^3 to 37.4 kg/m^3 with increasing functionality while core density exhibited little difference. Compressive strength of foam shows the similar behavior with density except for 2-functional sample. At the same time, dimensional stability becomes better with increasing functionality except for 5.6-functional foam that has worse stability than 4.8-functional foam. From the SEM results, the functionality is not an important factor in determining distribution of cell size of foam. According to the results of thermal analysis, the glass transition temperature （T） shifts to a higher temperature from 128.9 ℃ to 166.3 ℃ for the 2 to 5.6 functional foam, respectively.     

Thermal conductivity measurements on xonotlite-type calcium silicate by the transient hot-strip method

The experimental results of the thermal conductivities of xonotlite-type calcium silicate insulation materials were presented at different temperatures and pressures.Two appropriative surroundings,i.e.an elevated temperature surrounding from ambient temperature to 1450 K and a vacuum surrounding from atmosphere pressure to 10-3 Pa,were designed for the transient hot-strip (THS) method.The thermal conduetivities of xonotlite-type calcium silicate with four densities from ambient temperature to 1000 K and 0.045 Pa to atmospheric pressure were measured.The results show that the thermal conductivity of xunotlite-type calcium silicate decreases apparently with the fall of density,and decreases apparently with the drop of pressure,and reaches the least value at about 100 Pa.The thermal conductivity of xonotlite-type calcium silicate increases almost linearly with T3,and increases more abundantly with low density than with high density.The thermal conductivity measurement uncertainty is estimated to be approximately 3% at ambient temperature,and 6% at 800 K.     

泡沫驱油中起泡剂W-101的筛选与评价

对河间东营油藏泡沫驱油的起泡剂类型、质量分数、抗压、抗温、抗盐、抗油等性能和高低渗双管驱替进行了研究。结果表明,WaringBlender法筛选出的最佳泡沫体系为质量分数0.1%的W-101;当压力为0.1~15MPa时,起泡体积和泡沫半衰期都随着压力的增高而增加,但压力超过5MPa时,压力对W-101起泡剂溶液的起泡能力和稳泡性影响不大;随着温度的升高,W-101起泡剂溶液的起泡能力先增大后减小,稳泡性逐渐减小;当矿化度为2 500~10 000mg/L时,随着矿化度的增加,起泡剂W-101的起泡能力逐渐减小,稳泡性先降低后小幅增大;剂油体积比越大,起泡剂W-101的起泡能力和稳泡性能越差。高低渗双管驱替实验表明,泡沫能有效封堵高渗管,扩大低渗管的波及体积,入口压力从水驱结束时的0.3 MPa升至空气泡沫驱结束时的1.8 MPa,低渗管采收率提高16.89%,高渗管采收率提高9.30%,综合采收率提高12.3%。     

煤矿深部开采煤层气含量计算的解析法

针对矿井深部煤层中地温和地应力梯度对煤的孔隙率和煤层渗透率的影响以及煤的吸附特性参数受温度影响变化的特点 ,在矿井深部煤层气压力解析算法的基础上 ,提出了考虑地温和地应力梯度影响的煤层气含量计算的新方法 .现场实测煤层气压力和理论计算的煤层气压力及煤层气含量的对比分析表明 ,该计算方法能较准确地反映现场实测结果 ,从理论上进一步完善了矿井深部煤层煤层气含量的计算方法 ,并对其分布规律的预测具有重要理论价值 .