水平动载下桶型基础周围土体软化的离心机模拟

为了探讨海洋平台桶形基础在水平动载荷下的响应特性,为实际工程设计提供依据,本文以等效动冰载作用为例,对饱和砂土地基上桶形基础的动力响应进行了离心机实验研究.通过实验发现,沿深度方向,孔隙水压力从土体表层到土体下部逐渐减小,当土体表层已液化,下部土体(桶底面高程位置)的孔隙水压力增加还很小,桶的总承载力降低约17%.;沿水平方向,孔隙水压力发展从桶壁近区到远处逐渐衰减,在离桶壁3%桶直径处,液化指数(孔隙水压力除以初始有效应力)已为1.0,在离桶壁23%桶直径处,液化指数为0.4.随载荷幅值增加,土体软化、液化发展加快;在实验范围内,随压重增加,上部土体影响增加;在桶直径一定条件下,土体响应随桶高的减小而增加.     

水平动载作用下桶基周围砂层液化特性的数值模拟

针对水平动载作用下桶基周围饱和砂层中液化度的变化和液化后的残余强度进行了数值模拟,分析了动栽特性和土性参数对砂层中液化度的影响,以及动载作用下砂层中孔压的累积和轴向应变的变化特性。获得了砂层在不同轴向应变破坏标准下的液化强度曲线,以及桶基周围砂层不出现液化的临界动载振幅值、液化出现的应变门槛值等数据。通过与饱和砂层动三轴试验结果的比较,文中计算结果与试验结果接近。     

桶形基础采油平台循环稳定性三维有限元数值模拟

对大港油田桶形基础采油平台稳定性进行研究.通过三维有限元数值模拟,计算平台基础的静承载力,并将循环荷载作用效果等效为一种与地基土初始静应力有关的地基土强度的变化,计算平台基础的循环承载力.进而,对平台基础在自身工作荷载以及工作荷载和环境荷载共同作用下的稳定性进行评价.结果显示,该平台基础上的工作荷载仅为竖向静承载力的14%,按照平台基础所处的海洋环境,当不考虑海洋环境荷载的动力特性时,水平静承载力安全系数3.75;当考虑频率为0.1Hz规则的波浪荷载连续作用在平台基础上3个小时,水平循环承载力安全系数3.42.该平台基础偏于安全.     

钙质砂地基中桶形基础垂直动载响应实验研究

首先进行了垂直静极限承载力实验,为确定垂直动载荷幅值的选择提供参考。然后重点针对栽荷幅值和频率的影响进行了系列的室内小模型实验,并对结果进行了分析,获得了垂直动载下桶形基础在钙质砂地基中的响应特点。     

气流中液化天然气液滴破碎数值模拟研究

基于流体体积法和k-ε湍流模型对液化天然气单液滴在气流中的变形破碎情况进行模拟研究.研究不同We对液滴形态和破碎模式的影响,分析液滴形态变化过程中速度、加速度和阻力系数随时间的变化趋势,并研究不同流场下液滴变形破碎情况.结果表明,不同的We下,液滴呈现出不同的破碎模式,液滴发生剪切破碎的临界We为80左右,同一We下不...     

分体式吊装对导管架基础竖向承载特性影响的数值模拟

以庄河海域3 000吨级海上升压站为例,基于Abaqus有限元软件建立海上升压站导管架基础模型,进行海上升压站上部组块分体式吊装对导管架基础竖向受荷特征影响规律的数值模拟研究。结果表明：采用分体式吊装方案后,升压站基础总沉降量比整体加载方案小,但基础沉降不均匀;升压站基础承受的竖向载荷与整体加载方案相比差别不大;升压站基础桩身变形略大于整体加载方案,相对容易导致桩周土体发生破坏。 虽然分级加载方案与整体加载方案相比对导管架基础的承载特性有一定的不利影响,但考虑到施工成本,可采用分体吊装方式进行施工。研究成果可为海上风电类似工程提供参考。     

LNG沉浸式气化器的数值模拟

液化天然气调峰系统中常用沉浸式气化器。与普通换热器相比,LNG沉浸式气化器有很多特殊性。为实现LNG沉浸式气化器的合理设计,必须掌握其内的两相流动流场及其传热特性,而LNG沉浸式气化器内流体流动和换热方面的数值模拟尚未见报道。在分析、组合其他模型的基础上,建立了LNG气化器内流动与传热过程的物理和数值模型,用标准湍流模型描述流体的湍流流动,用混合物模型处理多相流动,用离散相模型描述射流气体与水浴的相间耦合计算,用UDF函数添加源项方法描述液体气化过程,对LNG沉浸式气化器进行了三维数值模拟。获得了管程LNG气化过程中气、液相分布和流动情况,讨论了换热管倾斜角、射流气体雷诺数、射流喷嘴与换热管相对位置对气化过程的影响。结果表明,换热管向上倾斜2°以上可避免产生气阻现象;喷嘴射流气雷诺数在50 000左右、喷嘴与换热管同位布置换热效率最高。     

缓蚀剂在输气管道中分布规律的数值模拟研究

基于流体动力学理论,建立U形管道气液两相流模型,采用数值模拟法分析了缓蚀剂在管道内的分布规律,探究了管径、入口速度、缓蚀剂体积分数、液滴直径、黏度对缓蚀剂分布规律的影响。实验结果表明,由于重力因素,缓蚀剂在水平管道顶部的含率逐渐下降,在水平管道底部的含率逐渐增加;在弯管处天然气会产生二次流动现象,在二次漩涡与重力共同作用下使缓蚀剂在下弯管顶部含率逐渐增大,在上弯管顶部含率逐渐减小;当管径、入口速度、黏度越大,缓蚀剂体积分数、液滴直径越小时,缓蚀剂沿着管道轴向方向含率变化相对较小,在径向位置处管道顶部与管道底部含率差值较小,有利于缓蚀剂在管道中均匀分布;在实际工程中,应通过控制缓蚀剂体积分数调整缓蚀剂在输气管道中的分布状况,这种做法操作简单,而且成本低、效果明显。     

应用数值模拟软件探究动滤失影响因素

利用数值模拟软件,模拟地层条件下钻井过程中的钻井液动滤失情况,研究了滤失时间、滤液黏度、压差、内泥饼渗透率、外泥饼渗透率对滤失量的影响。模拟结果表明,当地层渗透率为100 mD,外泥饼渗透率小于0.01 mD时,90%以上的压力被外泥饼消耗,外泥饼是控制滤失量的主要因素;当外泥饼渗透率大于0.1 mD时,外泥饼消耗的压力低于总压差的55%,内泥饼及原始地层的渗透率对钻井液的动滤失也有较大的影响。在模拟条件下,压力很快会传递到地层边界,随着时间的变化,地层中相同位置的地层压力逐渐增加,但增加的幅度很小,滤失速率基本为一定值。从模拟结果可以看出,滤失量与滤失时间、压差成正比,与钻井液滤液黏度成反比,同时,滤失量随着外泥饼渗透率的增加而增加,但2者不呈线性关系。      

射吸式液动冲击器内部流场数值模拟研究

在给出射吸式液动冲击器基本结构的前提下,利用Pro/Engineer软件建立了这种冲击器的流动实体,并对流动实体进行了网格划分。利用计算流体动力学对冲击器内部流场进行了数值模拟计算,得到冲击器内部流场的速度和压力分布;排量与卷吸作用的关系;冲击器各受力面的受力情况;喷嘴的直径和结构对工作参数的影响规律;同时也分析了冲程对冲击器工作参数的影响。模拟研究结果对指导冲击器的内部结构设计具有重要意义。     

海上自升式钻井平台新型筒型桩靴承载力

为了比较筒型桩靴和传统典型桩靴装配平台的不同受力性能,详细分析不同桩靴型武对于桩腿刚性度和平台整体承载能力的影响.通过Swipe和固定位移比的加载方法,绘制了复合加载模式下筒型桩靴和传统桩靴基础的垂向荷载-水平荷载、垂向荷载-弯矩荷载、垂向荷载-水平荷截-弯矩荷载受力空间的破坏包络面和循环荷载条件下2种桩靴基础的垂向静...     

基于流线的聚合物驱热降解数值模拟

聚合物驱是化学驱提高采收率的主要方法之一。热降解是影响聚合物驱效果的重要因素,利用油藏数值模拟进行聚合物驱方案设计时,应考虑聚合物的热降解作用,但目前考虑热降解的聚合物驱数值模拟尚未完善。为此,基于准确反映热降解的粘度衰减模型,利用分时步更新流线及网格—流线场互相映射的方法求解降解时间,实现了聚合物驱热降解数值模拟。该方法物理意义明确,适用性强,计算结果准确,可以准确反映聚合物在流动状态下的热降解过程。利用该数值模拟方法进行了3组模型的研究,结果表明,聚合物驱过程中聚合物的降解时间小于在地层中的传播时间,聚合物驱达到稳定后,降解时间等于传播时间。热降解对地层中聚合物质量浓度分布基本无影响,但会造成聚合物粘度降低,延长聚合物驱见效时间,同时使含水率下降,漏斗变小,驱油效果变差,在聚合物驱方案设计时应充分考虑聚合物的热降解作用。     

半封闭空间LNG泄漏安全性数值模拟研究

为了定量评价液化天然气(LNG)加注船上"冷箱"内发生泄漏后的风险,利用计算流体力学软件Fluent对"冷箱"在有、无强制通风条件下发生LNG泄漏后扩散和爆燃的过程进行了模拟研究。结果表明,在无强制通风时,"冷箱"内发生连续泄漏后,箱内可燃浓度区域随时间先变大后减小,在泄漏后60s、90s、120s、150s分别点燃时,达到的最大超压依次为29kPa、89kPa、76kPa、70kPa,会对箱体和人员造成严重伤害;在有强制通风时,泄漏后箱内甲烷浓度场在约100s后达到稳定,在泄漏后60s、90s、120s、150s分别点燃时,达到的最大超压依次为1.8kPa、1.9kPa、3.0kPa、3.1kPa,超压损害很小,但在爆燃后继续燃烧,会对箱体及内部设备造成高温热辐射损害。计算方法和结果可应用于"冷箱"等半封闭空间泄压防爆的安全设计。     

水平井段高压水射流冲砂洗井数值模拟研究

在水平井段冲砂过程中砂粒容易沉积形成砂床,致使冲砂效率降低,排量和砂粒直径是其主要影响因素.利用CFD数值模拟软件,对水平井段高压水射流冲砂洗井进行了模拟研究,得到了在不同排量条件下、相同砂粒直径的固相体积分数云图,排量和砂粒直径与环空压耗的关系.结果表明,排量增大环空压耗增大,砂床高度降低;砂粒直径增大环空压耗增大,且粒径越大环空压力波动越大,悬浮稳定性越差,越易形成砂床.研究结果可为现场的水平井段冲砂洗井提供参考依据.     

曲流河点坝砂体层内侧积夹层数值模拟研究

利用Eclipse数模软件建立存在不渗透夹层的模型,并模拟这些因素对注水开发水驱效果和层内剩余油分布模式的影响,结合现场油藏条件认识单河道砂体层内剩余油分布特点,提出可行的挖潜措施,取得了较好的开发效果。     

筒型基础平台浮筒拖航静稳性分析

以渤海某油田总体开发方案筒型基础平台为研究对象,讨论了浮筒形式、尺寸和捆绑高度对平台静稳性的影响,对于实际工程应用有一定的参考作用。     

油砂SAGD开发后期转火驱数值模拟

当蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发进入平台期末时,日产油量降低,汽油比急剧升高,在蒸汽腔发育的楔形区域存在大量剩余油,造成热量的损失,并降低了开发的经济性。文中提出了SAGD开发后期转火驱的接替方式,基于加拿大某油砂区块储层、流体特征建立数值模拟机理模型,将蒸汽腔波及至油层顶部边缘位置时作为转火驱的开发时机,利用在SAGD井两侧添加的垂直注气井排与原水平生产井分别作为火驱开发的注、采井,对转驱开发进行油藏数值模拟研究。结果表明:转驱开发分为4个阶段,即气驱次生水期、火驱见效期、火驱稳产期以及产量递减期;转驱采出程度达到20.9%,平均空气油比仅为788 m~3/m~3,最终采收率达到82.1%。该研究对于油砂高效开发具有积极的推动作用。     

稠油出砂监测器安装位置数值模拟及实验验证

非侵入式的稠油出砂监测技术是通过安装在管壁的传感器接收砂粒撞击信号实现出砂监测,为获得最优的砂粒撞击振动信号,保障出砂数据的可靠性和准确性,需要找到传感器在90°弯管处的最优安装位置。在室内条件下,建立了油水砂三相流的弯道流动模型,通过Fluent软件模拟了含砂油流在90°弯管中的运动轨迹,确定了砂粒在弯道流动的撞击管壁速度最大位置在弯管下游约管道直径2倍处,同时,通过建立的多相含砂流体出砂监测实验平台,对安装在不同位置的传感器的出砂监测信号进行了对比分析,验证了多相流条件下的理论模拟结果。研究表明,在弯管下游约2倍管径处安装传感器可以得到最可靠的出砂信号,该模拟研究结果为现场应用过程中传感器的安装提供了重要理论依据,保障了出砂监测数据的可靠性。     

液态烃分离装置扩能改造分析

为扩大液态烃的处理能力,提高精丙烯产量,中国石化洛阳分公司宏力化工厂对液态烃分离装置进行了扩能改造。结果表明,采用B型导向浮阀塔板替换原F1型浮阀塔板,脱乙烷塔顶冷凝由内回流改成外冷凝加外回流,扩大丙烯脱水等改造措施,可使装置处理能力由原来的6．6万t／a提高到13万t／a,丙烯纯度达99．52％,高于设计指标值;加工损失率为2．9％,各项技术指标均优于改造前。     

天然气水合物试采中节流螺旋管段微米级砂粒运移沉积规律数值模拟

海洋天然气水合物（以下简称水合物）开采过程中需要考虑储层微米级砂粒突破井筒防砂设施后对井筒设备造成的磨损问题，而对于微米级砂粒（粒径小于44 μm）随地层流体进入井筒后的运移、沉积、堵塞方面的研究尚未见到有文献报道。为此，以水合物降压开采法中输送水流的节流螺旋管段的砂粒为研究对象，建立流道几何模型，进行数值模拟，研究微米级砂粒运移沉积规律，获得了不同条件下微米级砂粒临界不沉积水速。研究结果表明：①微米级砂粒主要堆积在复杂管路螺旋段，沉砂情况随着水速的增加而逐渐改善，其中螺旋段上部的砂粒清洁难度要大于螺旋段下部；②临界不沉积水速随着砂粒粒径和出砂浓度的增大而逐渐增大；③应用Buckingham-Π定理，对变量进行无量纲化，利用OriginPro 2019非线性拟合工具可以得到水合物试采局部复杂井段井筒沉砂浓度预测模型；④提出的砂沉积浓度比概念，结合沉积预测模型可方便计算微米级砂粒临界不沉积水速及判断井筒内沉砂情况。结论认为：提出了一种确定水合物试采局部复杂井段微米级砂粒临界不沉积水速的方法，得到了3种粒径、3种出砂浓度下微米级砂粒的临界不沉积水速；该项研究成果可以为安全合理安排水合物生产制度、降压幅度等提供依据。