基于热示踪法的井下流量测量系统设计

根据热示踪方法的流量测量原理,采用C8051F360单片机、热源发生器及温度传感阵列等器件,设计一种基于热示踪方法的井下流量测量系统。该系统利用热源发生器对井下流体加热,当加热的流体经过传感器阵列时即可根据热示踪方法测出油水两相流的流量,并将数据传输给由LabVIEW设计的井上上位机系统,实现了井上地面计量站对井下数据的实时监控,解决了井下流量测量难、实时监测难、数据量大的问题。     

流体物性对井温测井的影响分析

井筒内流体温度是个复杂的温度场,影响井温测量的因素也较多。本文主要研究井筒内流体测试温度与产液量、含水等流体物性因素的关系,通过对井下测试数据的分析加以验证,这对认识井内温度变化规律的掌握,以及对于流体根据井温的定量分析等有着重要的意义。     

利用分布式温度传感器数据成功获取气井流量剖面

分布式温度传感器（DTS）配有一个温度-压力模拟器,在多产层复合生产气井中应用,成功获得了流量剖面。该技术能够定量评价每个独立层对气井产量的贡献和进入井筒的水量。本文分析表明,典型流量剖面所需的一些关键参数能够从生产和关井时DTS所获取的瞬态剖面提取。这些参数通常不能通过常规温度测井获得,包括：①地温剖面;②井筒和近井地带的焦耳—汤姆逊效应;③流体和地层的热力学性质。厚的非产层在校正局部流量和验证流体和地层性质时尤其有用。该流量剖面模型采用解析-数值方法建立,压力-温度模拟器用来预测井筒温度剖面,这个温度剖面是对每个独立层流量和生产层流入井筒流体温度的函数。此外,使用交互式错误最小化技术来拟合模拟温度与实际DTS数据。     

多晶硅还原炉底盘温度场均匀性分析

针对一种24对棒多晶硅还原炉底盘的冷却模式,应用Fluent对多晶硅还原炉底盘内流体进行模拟分析,得出底盘的上花板温度分布图,并引入平均算数温度和均匀系数的概念分析底盘温度场的均匀性。总结概括出温度场均匀性分布随冷却液进口流量的变化趋势,提出判别温度场均匀化的判据,提供合适的流量参考。     

电控井下钻孔器钻进监测系统研究

电控井下钻孔器通过电缆下入井内油层位置,从地面向井下发送控制命令和传输电能,井下钻孔器伸出柔性钻杆和微型钻头,从井筒内向目的层钻出2000～3000mm的泄流通道,可显著提高近井地层渗流能力,实现增产增注,有效弥补传统火药射孔穿透距离短及压实效应等问题。为实时监测和控制井下钻孔器工作状态,研制了钻进监测系统,采用布满磁柱的滑块随同柔性钻杆移动,当滑块上的磁柱经过霍尔传感器时,霍尔传感器会产生脉冲电信号,通过识别和累计脉冲信号,监测钻进进尺和钻进速度,与监测电路上的压力、温度等传感器配合,实现地面对井下施工钻进状态实时监测,为地面控制钻孔施工提供了可靠参考依据。     

稠油火驱M型和N型井网温度场数值分析

利用SCDM建立了M型井网和N型井网的物理模型,用ICEM创建了非结构化网格,然后用Fluent对模型进行了求解。数值模拟了孔隙率和注采井压力对温度场分布的影响,数值模拟结果表明：不论M型井网还是N型井网,对温度相同的一组等温线而言,孔隙率较大的等温线离注入井较远。M型井网各注入井之间的温度耦合效应明显;N型井网的温度场分布比较均匀。数值模拟结果可为稠油火驱生产提供理论依据。     

流体混合物纳米管膜体系传递的分子动力学模拟

本文使用分子动力学模拟研究了三种不同尺寸粒子的二元混合流体在三种管径纳米管膜体系中的传递现象。研究表明纳米管径与流体尺寸相当时流体仅能单列通过,流体粒子尺寸越大的体系,所需驱动压力越大。纳米管径较大时,混合流体粒子尺寸对驱动压力影响较小。混合流体中大粒子尺寸越大,进入纳米管的流量越小。大粒子流体在上游数密度比下游的大,小粒子流体则相反。两种粒子尺寸差距越大,浓度差异越大。     

套管式相变储能单元的强化换热

利用数值模拟方法研究了四种相变储能单元的放热性能。储能单元包括：光管中填充石蜡、翅片管中填充石蜡、光管中填充石蜡/膨胀石墨复合相变材料、翅片管中填充石蜡/膨胀石墨复合相变材料。结果表明添加5%（质量分数）膨胀石墨的强化效果与设计翅片的强化效果相当,而强化效果最好的是同时采用上述两种强化换热措施。换热流体流量越大,强化换热措施对储能单元的放热性能影响越大。在换热流体流量为0.02 m·s^-1时,第四种储能单元的放热时间比第一种减少50%,同时有效温区内的温度最多可提高5 K。储能单元进口水温与相变储能材料熔点间温差越大,强化换热的作用越明显。强化换热的措施在换热流体流量大及换热温差大的储能单元中作用显著。     

管壳式换热器壳侧不同折流板形式下流体流动与传热数值模拟

利用Ansys Fluent软件对小型管壳式换热器壳侧流体流动和传热进行了数值模拟,考察了单弓形、双弓形和圆环—圆盘三种形式的折流板在不同流量下的流场、温度场和压力场。分析了不同折流板形式在不同流量下对压力降和传热系数的影响:流量越大,压降和换热系数越大;在相同的流量下,单弓形折流板的压降最大,换热系数最小,另外两种折流板在压降和换热系数上没有明显的区别。而且单弓形折流板的压降和换热系数数值模拟结果与实验吻合较好,从而也证实了数值方法的可靠性。     

海上模块化LNG接收终端泄漏扩散安全特性分析

研究表明:启动流量、绝热层的导热系数和厚度可以明显改变管内流体的温度分布,且启动流量越大、绝热层导热系数越小、厚度越大、管内流体温度越高,生成水合物的风险越小。为了分析上模块化LNG接收终端平台生产运行的安全性,基于相关泄漏扩散理论,利用Fluent软件分别针对平台上多个关键工艺处理模块进行了泄漏扩散规律数值模拟,并进行了LNG泄漏扩散风险分析。研究结果表明,风速会有效降低平台上LNG泄漏扩散的危险性。CGB平台上各工艺模块应分别考虑燃烧爆炸风险与人员健康风险。当LNG发生中度泄漏(20%管径)时,各种气象条件时最大落地浓度均达不到爆炸下限;当重度泄漏(100%管径)时,各种气象条件时最大落地浓度均可达到爆炸下限,达到爆炸下限浓度半径为13.3~91.7 m。     

井下节流及其对携液能力的影响研究

井下节流工艺将地面油嘴转移到井筒中,在实现井筒节流降压的同时,充分利用地温对节流后的天然气气流加热,从而达到降低地面管线压力、防止水合物生成、取消地面加热装置、减少注醇量等目的。为准确预测井下节流后气井井筒温度、压力分布,建立了气井井下节流井筒压力和温度动态预测模型。结合油田实例,预测气井节流后温度、压力沿井筒的分布,计算节流后温度、压力条件下井筒内气体流速和临界流速,为气井的生产提供了重要依据。井下节流后,气体由于压力降低而膨胀,气体的内能转变成动能,促使气流速度增大,临界流量减小,从而很大程度上提高了气流的携液能力,延长了气井的自喷生产期,大大的增加了气井的累计产量。对于即将积液或者积液不久的井来说,井下节流工艺可以改善井况,延长生产时间,也可作为一种排水采气工艺。     

施工条件下CO2泡沫压裂液的对流换热特性

引　言水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术 ,在开发低渗透率油气田中压裂起到了关键性的作用 ,本来没有工业价值的油气田经压裂后可变为有相当储量及相当开发规模的大油气田 .在影响压裂成败的诸因素中重要的是压裂液及其性能 ,对于大型压裂 ,这个因素就更为突出 .压裂液的类型及其性能对能否造出一条足够尺寸的、有足够导流能力的裂缝有着重要的影响泡沫作为压裂液在 2 0世纪 70年代初获得广泛应用 ,通常为气体 (CO2 或N2 )与压裂液 (如水基聚合物羟丙基胍胶等 )的两相混合物 .由于它具有油层伤害低、返排能力强、滤失量小、用液效率高、黏度适当、携砂能力强等特点 ,在压裂液体系中占据了相当重要的地位 .目前在国外 ,泡沫压裂液占整个压裂液体系的 30 %～ 5 0 %压裂液的流变特性如表观黏度、流变参数、热稳定性、剪切稳定性等对于携砂能力、造缝能力以及管流压降的预测具有决定性的作用 ,将直接影响到压裂参数的选择、压裂效果的评估 .对CO2 泡沫压裂液流变特性的研究参见作者的另一文献[1] ,在此不作说明 .在影响压裂液流变特性的诸多因素中温度的影响巨大 ,而在泵注过程或裂缝中泡沫流体不断和地层岩石间进行...     

井下压力温度测量系统设计研究

在油井开发过程中,井下压力和温度数据是进行方案实施的重要依据。就实现井下压力和温度的测量,满足大容量数据快速存储的要求,设计了基于PIC16F877A单片机为核心的井下压力温度测量系统。     

温度压力与钻井液密度相互影响规律研究

研究温度和压力对钻井液密度的影响对准确预测井下压力场和温度场以及合理确定钻井液密度具有重要意义。本文基于钻井液密度实验数据,对比分析了现有密度预测模型的准确度,并利用准确度较高的预测模型编程研究了温度和压力对3000m深和7000m深井的井下静液柱压力计算的影响。研究表明,诸多钻井液密度预测模型中K arstad法比较准确;当钻井液温度在井筒内以地温梯度增加时,钻井液密度随井深增加而减小,井深小于7000m时,温度和压力引起的钻井液密度偏差小于5%,静液柱压力偏差小于2%。     

U型管式换热器进口截面流场数值模拟

建立了U型管式换热器进口截面的三维稳态流动数学模型,求得了U型管式换热器内部的压力场、速度场和温度场分布;在此基础上对U型管式换热器内部的温度场、压力场和速度场进行了讨论。研究结果表明,一方面,增大U型管式换热器进口热流体速度,可以增加U型管式换热器的换热量,增大出口截面的速度,增大内部压强,提高内部温度;另一方面,运行时间越长,U型管式换热器内部温度越低、出口截面速度越大,总传热率越低,压力损失先减小后趋于稳定;同时,离U型管换热器越近的外导流筒冲刷腐蚀越严重。     

Pressure and temperature dependence of second-order elastic constants from third-order elastic constants in TMC (TM=Nb,Ti, V,Zr)

In this paper, we present an efficient and effective method to predict the pressure dependence and temperature dependence of second-order elastic constants (SOECs) by introducing third-order elastic constants (TOECs) in the monocarbide ultrahigh temperature ceramics. The method is validated by comparing with experiments and previous calculations in four TMCs (TM = Nb, Ti, V, Zr). Using this method, we investigate the derivatives of SOECs against pressure and temperature as well as the anisotropic properties of polycrystalline modulus. In addition, we fit the SOECs with pressure and temperature under the framework of CALPHAD for practice usage.     

低温对水泥浆流变性影响规律分析

针对海洋深水固井的特点(低温、浅层流、压力安全值低),提高固井顶替效率,目前已有许多行之有效的理论和施工措施,但这些理论和措施不一定适合深水固井所面对的地层松软、浅层流的特点,这就对前置液和水泥浆的流变性能提出了更高的要求。深水固井过程与常规固井过程中流体遇到的温度影响有较大不同。泥浆与水泥浆均属非牛顿液体,它们的流变特性与注水泥工作有着密切的关系,准确地掌握它们的流变规律便能帮助我们正确地调节泥浆、水泥浆的流变性能,正确地确定顶替流态,并能准确地计算注水泥过程的流动阻力。经研究表明,水泥浆的流变性随温度压力变化十分明显,温度对流动计算结果的影响非常显著。因此,对低温条件下水泥将流变能的研究具有非常重要的现实意义。     

不动管柱三层压裂求产井口投球捕捉工艺及应用

论述了不动管柱三层压裂排液求产一体化及井口自动投球捕捉工艺技术。该技术是利用-趟管柱,在不动管柱的前提下对三个层实施压裂及排液,用空心钢球代替密封杆,在井口自动捕捉,省去了打捞工序,实现井下压力监测与压后井温测试,形成了集压裂、排液、求产、测压、测井温等于一体的完整配套的工艺技术。应用该技术在大庆外围油田P351-X1井中进行了3层压裂和井口授球自动捕捉。该技术能够满足探井多层压裂的需求,使试油工序衔接得更加紧密,既可减少压裂液对储集层的浸泡时间,降低储集层的损害程度,又可降低作业成本,改善作业环境,实现绿色施工,具有广泛的推广应用前景。     

ADJUSTMENT OF THE SELECTIVITY OF A DIELS-ALDER REACTION NETWORK USING SUPERCRITICAL FLUIDS

The thermodynamic pressure effect on rate constants is reported in supercritical fluid carbon dioxide for a homogeneous reaction network over a wide density range. The selectivity, or ratio of rate constants, has been controlled over a continuum for the parallel Diels-Alder additions of methyl acrylate and cyclopentadiene by adjusting the pressure at constant temperature. This reaction network is well-suited to provide fundamental insight into the nature of supercritical solvent effects since three simplifications arise: the pressure effect on the selectivity is independent of the partial molar volumes of the reactants, the temperature effect on the selectivity is independent of the partial molar enthalpies of the reactants, and the ratio of the endo- to exo-rate constants based on mole fraction units is the same as that based on concentration units. The selectivity for the more polar product, the endo-adduct, increases as the pressure or density increases, which indicates that it has a more negative partial molar volume in the transition state due in part to stronger induction forces. The slope of the logarithm of the selectivity is shown theoretically to increase as a function of the isothermal compressibility at constant temperature. At constant pressure, the selectivity decreases with temperature which indicates that the magnitude of the partial molar enthalpy is greater for the more polar endo-transition state than the exo-state. Solvatochromic polarity scales may be used to correlate quantitatively the solvent on this reaction network at supercritical fluid conditions.     

井壁附近瞬态温度的数值计算方法

在石油钻井开采等过程中研究热量在地层中的传播具有很重要的意义。特别是在进行井漏机理研究中,利用它可以分析温度对井眼破裂压力、裂缝重启压力以及裂缝延伸压力的影响。本文使用有限差分法近似地求得近井壁地层的温度分布。利用此方法,可以求得任意时刻井壁温度随井深的分布,任意时刻、任意井深处井壁温度的径向分布,任意点温度随时间的变化,从而进一步了解温度在石油工程上的影响。