重力储能技术研究进展

储能技术主要是指电能的储存,是智能电网的重要环节。当前应用最广泛的储能系统为抽水储能,但其选址困难、对环境影响较大、对水资源依赖严重。重力储能作为一种新型的储能技术,以重物为储能媒介,原理简单且形式多样,能够充分发挥不同的地理优势进行储能。相对于传统储能技术,重力储能技术具有非常明显的优势。根据山地重力储能、悬重式重力储能、塔吊式重力储能、铁轨重力储能和重力储能式飞机等5种形式的重力储能技术,对现阶段重力储能技术的研究进展进行了综述。结合重力储能技术的原理、特点以及我国储能领域的发展方向和需求,对重力储能技术的应用前景进行了分析并提出建议。研究内容和提出的建议可以为我国重力储能技术的理论研究和发展应用提供参考。     

泄漏孔形状对泄漏特性的影响分析

为研究输气管道微泄漏不同泄漏孔形状的流场特性,建立不同泄漏孔形状仿真模型。基于计算流体力学理论分别计算不同形状泄漏孔在相同工况下的流场分布,分析微泄漏圆形泄漏孔的流场特性;将不同形状泄漏孔的流场计算结果进行对比,分析其流场参数变化规律。研究结果表明:泄漏孔形状越接近圆形,泄漏时气体压力下降越快,流速越大,且在泄漏孔和管道连接处梯度最大;气体进入泄漏孔后压力快速减小,流速急剧增加,在泄漏孔缩颈位置处产生涡流,最后以超音速流出泄漏孔。     

油管泄漏的声场特性计算与分析

超声检测是目前采气井管道泄漏检测中比较常用的一种方法.为了提高泄漏检测的准确性,以天然气井油套管为研究对象,建立了管道泄漏的仿真模型,对油管泄漏时的声源特性及声场分布进行了仿真计算,并探究了油管内外压差对声源及声场的影响.结果表明:油管泄漏时的气体流速较大,泄漏声源以四极子声源为主;声源域的声压级在20～60 kHz范围内存在峰值,整体上随频率的增大震荡减小;管内外压差只影响声源的强度,而对声源的特性基本无影响;沿管道轴向,越接近泄漏孔正下方,声压级的峰值越大;沿管道径向,越接近于泄漏孔,声压级的峰值越大.     

多场作用下盐穴储气库腔体稳定性的数值模拟研究

针对盐岩储气库在多年运行下出现的体积收缩、损伤破坏等问题,以金坛盐岩储气库X腔为背景,根据声呐测腔数据建立真实三维几何模型并采用嵌套式双重网格划分,对应力场和温度场作用下储气库运行10年期间进行了数值模拟,并通过模拟结果分析了周期注采工况下不同运行年限盐腔体积变形及腔周损伤规律,预测储气库运营期间腔体稳定性薄弱区域。结果表明,与腔体上部相比,腔体中部平滑位置位移变形量较小;随着工作年限的不断增加,同一位置处腔壁位移变形量逐渐增加,但增加的速率逐渐减小;储气库在运营10年后体积收缩率达到7%左右,运营期中储气库体积收缩情况有逐年减缓的趋势;盐腔中部至顶板处的腔壁突出位置是储气库腔体稳定性的薄弱区域,在盐穴型储气库造腔设计中应避免该区域的产生。     

压缩空气储能与吸收式制冷联合运行系统及其分析

为了充分利用压缩空气储能系统的压缩热进而提高系统整体效率,提出了一种压缩空气储能系统与溴化锂吸收式制冷系统联合运行的集成方案,建立了联合运行系统的热力学模型并进行了分析和敏感性分析。分析结果表明:将压缩空气储能系统与吸收式制冷系统集成起来形成的联合运行系统,可以提高压缩空气储能系统的效率,联合运行系统的效率受压缩机的绝热效率和制冷系统冷媒水进出口温差的影响较大。     

节理煤层井壁稳定性的评价模型

对节理煤层的井壁失稳机理分析表明,近井壁的裂纹受到地应力和裂纹应力的双重影响,比煤岩块体更容易遭到破坏。用应力强度因子描述了裂纹的受力集中程度,利用强度准则构建了裂纹扩展破坏的判据,据此提出了节理煤层井壁稳定评价模型。该模型可以定量判断节理煤层直井或水平井井壁是否稳定,对其他节理地层的井壁失稳评价也具有借鉴意义。应用该模型并结合实例评价了煤储层水平井的井壁稳定,分析了裂纹倾角、井底压力、裂纹长度和井眼半径对应力强度因子的影响。对于节理煤层水平井,随着井底压力的增加,应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ呈线性减小,井壁稳定性变好;随着裂纹长度的增加,应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ也显著增加,井壁稳定性变差;裂纹倾角增大,应力强度因子K_Ⅰ减小,而K_Ⅱ增加,裂纹的抗张能力增强,抗剪能力降低,井壁的整体稳定性变差。当井径增加时,K_Ⅱ增加,抗剪能力降低,井壁的整体稳定性变差。节理煤层中井眼存在尺寸效应,煤岩中存在裂纹是其重要原因。裂纹与井径的比值越大,尺寸效应越明显。     

充气钻井液的影响因素分析

井底压力的控制是充气钻井、井底欠平衡和防止井壁坍塌的关键，对其控制因素的研究和分析具有重要的现实意义。为此，利用Mukherjee和Brill的倾斜管两相流方法，建立了求解井底压力的数值模型。利用四阶龙格库塔算法，提出了该数值模型的求解方法，给出了求解的计算流程图。分析得出影响充气钻井液井底压力的主要控制因素为注气量、钻井液排量、井斜角以及钻井液黏度，通过编写的软件对4个主要控制因素进行了敏感性分析。随着注气量的增加井底压力逐渐降低，但当增加到某极限值后井底压力反而会增加；随着钻井液排量的增加，井底压力逐渐增加；井底压力随井斜角的增加而减小；随着黏度的增加井底压力增加。     

金坛盐穴储气库定向井提高盐岩利用率研究与应用

为解决盐穴储气库区块内布井困难、建井数量少、库容量和工作气量达不到区块建库需求等问题,通过定向井井眼轨道设计、套管下入等问题分析,提出适用于金坛盐矿区地质条件的盐穴储气库丛式定向注采井的设计方案,区块布井数量由前期可研方案的12口井,调整至20口井。定向井布井方式较常规直井布井方式井数增加60%以上,经济效益和社会效益明显。实践表明,定向钻井适合于金坛区块情况,可明显增加区块库容量,最大限度合理利用盐矿资源。金坛地区现场实施定向井18井次,井筒质量等各项参数符合建库需求,未来可扩大至其他盐穴储气库区块,对加快国内盐穴储气库建库效率具有重要意义。