原位电法开发油页岩的温度场数值分析

针对原位电法加热油页岩层的问题,运用FLUENT模拟仿真软件建立油页岩层的物理模型,并对油页岩的温度场分布进行了数值分析。分析结果表明,加热效率随着时间逐渐升高,当加热井与产油井交换加热时,加热效率显著提高。当加热时间小于3a时,油页岩层温度均匀地增加,但是没有达到油页岩集中热裂解所需的温度;加热时间大于3a时,油页岩层温度升高到350~500℃,达到了油页岩集中热裂解所需的温度。油页岩热裂解后其导热系数、孔隙度和渗透性都会随着油页岩温度的升高而增加。由此可见,对油页岩温度场进行分析与控制,有助于提高油页岩的加热效率和产量。     

油页岩原位开采中地下水保护技术研究进展

油页岩地下原位开采是目前研究与工业发展的趋势,原位开采过程中产生的有害物质会造成地下水水质变化.在系统搜集资料和调研后,对国内外油页岩原位开采地下水保护技术研究现状进行了归纳总结.目前,有3种主要的地下水保护技术：冷冻墙技术、注浆帷幕技术、气驱控制技术.冷冻墙技术适用于低品位、储层较深（500～1 000 m）的油页岩开采;注浆帷幕技术适用于地表下百米内的浅层储藏以及工程量较小的开采条件;气驱控制技术适用于开采范围在百米以内、地层较为坚固的开采区域.针对3种技术的优缺点以及适用条件,进行技术比选,提出应用思路,以期为实际工程实施提供相关的理论基础.     

水平地震作用下地下结构考虑转动时的动力响应

利用分析力学的Lagrange方程,推导了地下结构在水平地震作用下同时考虑结构的平动和转动效应的运动方程.为了简化计算,将地下结构假定为矩形刚体,地基采用温克尔弹性地基模型,且不考虑结构与周围土介质的阻尼作用.首先得到了地下结构与土相互作用时的动能和势能,然后利用分析力学的Lagrange方程推导出了结构的运动方程.通过算例研究地下结构在水平地震作用下考虑转动分量和不考虑转动分量时的受力差别.     

垂直U型管换热器周围土壤温度场的数值模拟

目的 分析地下U型埋管周围土壤的温度分布情况,了解埋管周围土壤温度随时间的变化规律.方法 在夏季制冷工况下,对地埋管换热器中的单U型管建立了非稳态数学模型,应用数学软件MATLAB中的PDETOOL进行求解,对地埋管周围土壤的温度分布状况进行了模拟.结果 随着热泵的不断运行,埋管周围的温度越来越高,热作用半径越来越大,热泵运行10 h后,热作用半径为0.5m,埋管周围土壤温度最高达26℃.热泵运行2190 h(90 d)后,热作用半径为10 m,埋管周围土壤温度最高达45℃.结论 通过数值模拟,得出了埋管周围土壤温度随着时间的变化规律,热泵不能连续运行,要间歇运行.     

基于双曲线非线性弹簧元的地下连续墙有限元分析

采用双曲线非线性弹簧单元模拟周围地基土与地下连续墙之间的相互作用,考虑土多层分布以及施工因素等影响,建立地下连续墙的有限元数值计算模型,计算开挖过程中地下连续墙变形、内力、支撑内力、墙侧土压力变化及分布情况.工程实例表明,该模型计算所得的结果与工程实际吻合较好,可以有效模拟基坑开挖整个过程,指导地下连续墙设计和施工.     

混合物有相变时的熵差计算

文章介绍利用状态方程对多组分物系有相变过程时熵差的计算方法。用GDSRK方程编制了含非烃的链烷烃天然气膨胀制冷有相变过程熵差的计算程序。在计算有相变的膨胀制冷过程的等熵效率时应考虑相变的影响。计算表明,结果更可靠更精确,并且考虑相变影响时的等熵效率略高于不考虑相变时的效率。     

油气管道隧道冷冻法施工工艺浅析

1 前言 目前常用的油气管道隧道施工方法有:明挖法、逆筑法、盾构法、注浆法、地下连续墙、旋喷桩等,现推荐一种冷冻法,这种方法是利用人工制冷技术将不稳定含水砂土层的水冻结,将天然岩土变成冻土,增加其强度、稳定性. 2 冷冻法的原理 冷冻法是在需冻结的地层中钻孔埋设冻结管,通过在冻结管中循环冷媒,使冻结管周围地层降温、冻结,形成冻结帷幕.该冻结帷幕同时具有抑制地层变形及隔水的作用.     

冷冻水温度变化对空调供冷的影响分析及对策

针对以地下水为冷源的天然能源空调系统在实际应用中，由于进风机盘管或其他换热器的冷冻水温度过高，使风机盘管或其他换热器制冷能力和除湿能力下降，以至于影响了空调的供冷效果．笔者通过对风机盘管或其他换热器的制冷能力和除湿量能力的理论计算，在理论上分析了冷冻水温度变化对风机盘管或其他换热器的制冷能力和除湿能力的影响，并提出相应的对策：增加换热面积和增加风量以及增大水流量等方法来增加风机盘管或其他换热器的制冷量和除湿量，从而达到空调供冷的使用要求。     

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。     

地热水对井回灌渗流场理论研究

回灌试验表明随回灌时间的推移，回灌能力逐渐下降．在对第三系热储进行回灌过程中，热储的物理、化学阻塞使得渗透性下降．定量分析对井回灌过程中回灌井周围渗流场变化，渗透系数呈指数衰减．建立对井回灌渗流场数学模型，描述回灌压力、回灌流量随回灌时间的变化，以及回灌井周围热储中水头随回灌时间和距回灌井距离的变化，并采用离散化方法进行求解．分别模拟渗透系数变化与不变时渗流场的情况，计算结果表明渗透系数衰减不利于回灌，是影响回灌能力的重要因素．     

盾构出洞水平冻结加固杯形冻土壁温度场监测分析

依托于某地铁车站盾构出洞水平冻结加固工程,通过实时监测对杯型冻土壁温度场,分析了盐水温度、冻结区不同区域土体温度的发展特征,并计算了冻结区不同区域冻土壁交圈时间和发展速度.监测结果分析表明,同一测温孔内埋深较深的测点与埋深较浅的测点相比,板块加固体区的冻土交圈时间较长,发展速度较慢,而圆柱体加固区的冻土交圈时间与发展速度变化并不明显;冻土与地下连续墙间界面处,板块加固区的冻土平均发展速度明显比圆柱体加固区快,圆柱体加固区冻土壁交圈时间为31 d,其平均发展速度为20.9 mm/d,而板块加固区不同区域冻土壁平均发展速度差异明显,最快发展速度为60.5 mm/d,最慢发展速度为35.3 mm/d.     

软弱地层中桩孔人工冻结数值模拟分析

人工冻结数值模拟分析以温度场理论为基础,模拟分析冻结壁形成过程中等温线的分布情况以及冻结壁达到设计要求的时间因素。在一定假设条件下通过选取具体的工程地质参数,重点分析四根冻结管共同作用下,在直径80 cm的56#桩周围形成冻结壁开始发生交圈所需时间。冻结壁达到设计要求0.55 m。得出各冻结管在土体中形成的冻结壁发生交圈时等温线的分布图和所需的时间,冻结壁达到设计要求时等温线分布图。     

油母页岩干馏生产过程中的油泥处理

研究了在油母页岩干馏生产各个过程中的油泥的来源及其特点,利用废甲苯进行萃取、热碱水进行 洗脱,处理回收页岩油。页岩油的回收率与碳酸钠的质量浓度、废甲苯的质量以及处理温度有关。把处理后的油泥 渣与页岩粉尘、固硫剂等进行搅拌混合后压碇成型,经干燥后,进行低温干馏生产,从而实现油泥的资源化、无害化 处理。     

500t/d油页岩干馏系统的半焦燃烧输送数值模拟

油页岩半焦喷动床作为以固体热载体为主的油页岩干馏工艺中的重要设备,有着经济有效的燃烧方式。针对500 t/d油页岩干馏系统内的半焦喷动床燃烧输送装置,应用计算流体力学软件,采用非预混燃烧模型,对油页岩半焦喷动床内部的传热及燃烧进行数值模拟。建立了油页岩半焦热解和燃烧的模型,得到了油页岩半焦喷动床内部的温度、氧气、二氧化碳的分布。结果表明:在喷动床内形成喷射区、环隙区、喷泉区的分布明显。在顶部的喷泉区燃烧剧烈,温度变化均匀,氧气摩尔分数较低,二氧化摩尔分数较高。     

凝固换热器中地表水紊流冻结与换热特性

为分析采集凝固热热泵系统凝固换热器的特性,需要掌握地表水紊流工况的相变换热规律.基于准稳态近似方法与假想等壁温模型,分析凝固换热器中紊流水的管内冻结特性,并采用定义的当量平均表面换热系数比Kh和潜热显热比KSL讨论紊流水冻结换热特性.结果表明:紊流时,管半径和沿水流流动方向距离对冻结特性的影响不明显,雷诺数、管壁温和进口水温影响较为明显;随着无量纲凝固时间增长,换热性能急剧下降,入口水温与管壁温度越低、管径越小、管长越大、雷诺数越小,换热特性越好.所得结果将为凝固换热器优化设计及热泵系统性能改善提供重要参考.     

页岩灰制水玻璃的试验研究

页岩灰为油页岩及其半焦的燃烧产物,可作为建筑原材料、化工填料和吸附剂等,具有一定的工程应用价值。为研究页岩灰制取水玻璃的最佳条件,分别以水玻璃模数和页岩灰中SiO2溶出率为指标,NaOH溶液质量分数、物料比（NaOH溶液与页岩灰的质量比）、碱浸时间和碱浸温度为影响因素,进行了正交试验。对正交试验结果进行了极差分析和方差分析,两种分析方法得出的结论一致。最优方案分别为NaOH溶液质量分数10％、物料比1：1、反应时间6h、反应温度100℃和NaOH溶液质量分数40％、物料比1：1、反应时间8h、反应温度100℃．经验证,最优方案的水玻璃模数和SiO2溶出率分别为4．816和94．337％,为最优试验结果。     

人凝血酶原复合物冻干工艺的研究

为建立最优的人凝血酶原复合物（PCC）冻干工艺,先通过实验确定共晶点,再采用正交实验法,对PCC真空冷冻干燥过程的预冻时间、主要干燥温度、主干燥时间、解吸温度和真空压力等关键参数进行研究。获得PCC最优的冻干工艺：-40℃预冻1h;主要干燥温度从-40℃升温至-28℃,再从-28℃升温至5℃,总耗时22 h,真空压力为25 Pa;解析温度维持在33℃,真空压力为5 Pa,终点测试压力无变化时结束。通过该工艺冻干出的PCC符合《中国药典》2010年版三部该项下的质量要求,经验证该冻干曲线能够应用于人凝血酶原复合物的大规模生产。     

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

受水流对流传热以及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的三管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化,基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式。为了对公式的合理性进行验证,自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下三管冻结温度场演化规律的模型试验。研究结果表明：关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果的吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证。冻结帷幕的交圈时间以及非对称系数随着流速的增加急剧增大。当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随着冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够实现对渗流场作用下人工冻结温度场较为准确的数学描述,将为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。     

长春市道路冻胀耦合模型研究

在季节性冻土地区,道路随季节交替发生冻融循环变化.本文讨论了土质、温度、含水量、荷载对冻胀的影响,将水、热、力进行综合分析,建立了长春市道路的冻胀耦合模型,研究了冬季冻结过程的温度、湿度及应变的变化规律:(1)路基土体内的水分向冻结锋面的迁移,使冻结区含水量增加,在冻结稳定后,在冻结锋面附近形成一个含水量峰值约60%;(2)路基内的温度由开始的不均衡状态逐渐向线性分布发展;(3)因冻胀其体积应变随着冻结深度的增加而减小,在冻结锋面上体积应变也达到了极值.     

冻结法凿井冻结壁内外部冻胀力的工程实测及分析

在郭屯矿、郓城矿冻结法凿井过程中,开展了冻结壁内、外部水平地压的现场实测研究.结果表明:地层冻结过程中,冻结壁内、外部产生了极其显著的水平冻胀力;最大冻胀力达到初始水平地压的0.8～1.23倍,普遍介于0.9～1.1倍之间;导致冻结壁外载最大达到甚至超过初始水平地压的2倍.井筒掘进过程中,冻胀力发生了不同程度的释放,冻结壁外部残余冻胀力约为最大冻胀力的0.45～0.60倍,使冻结壁外载约为初始水平地压的1.5倍.冻胀力的积聚与释放,加剧了井筒掘砌过程中冻结管与冻结壁的受力与变形,并使冻结压力接近甚至超过初始水平地压,是威胁冻结凿井安全的关键因素.