海洋石油污染监测方法综述

随着经济的发展，石油对海洋污染的问题越来越严重，针对不同的石油污染源建立监测体系，是未来预防和处理海洋石油污染的重要手段。本文从海洋石油污染源入手，重点分析不同的污染源可以采取的监测手段，并通过应急机制及时预警。     

基于叠加原理的钻柱行星运动诱发平面流场的PIV分析

为了研究钻柱行星运动诱发流体平面流动的规律,解决提高钻井液携岩能力、降低流动压耗、降低涡动对钻柱破坏等的实际工程问题,提出了基于叠加原理的求解思路,将行星运动诱发的平面流场分解为钻柱与井筒等角度旋转的离心力场和钻柱与井筒同时自转诱发的流场。为分析后者流场,设计了内杆与外筒自转诱发流体平面流场的测量实验装置,并进行了粒子图像测速（PIV）实验。结果表明：内杆与外筒自转所诱发平面流场的速度呈近似对称分布,对称轴是外筒与内杆横截面圆心的连心线;内杆偏心自转时,存在出现二次流的偏心率临界值,且二次流出现在远离内杆、近外筒壁的地方;内杆与外筒自转方向相同时,二次流的出现与偏心率以及内杆与外筒转速差都有关,且二次流分布区域随偏心率的增大、内杆与外筒转速差的增大而扩大;内杆与外筒自转方向相反时,二次流呈月牙儿状近似对称分布,分布区域随内杆或外筒转速的增大、偏心率的增大而扩大。     

微泡沫钻井液流变特性研究

可循环微泡沫钻井液具有泡沫流体的优点,又具有成本低、密度低的优势。本文使用一套试验装置对微泡沫钻井液在高温高压条件下的流变特性进行了研究。利用回归分析方法对微泡沫钻井液在不同条件下流变特性试验数据进行线性回归,得出了各条件下的试验液体的本构方程,根据本构方程绘制出各微泡沫钻井液流变特性曲线,并与应用实测数据整理的流变曲线进行了对比。     

羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究

基于鸟类翅膀尾缘锯齿外形的仿生学研究,提出了一种带有双羽翼形飘带结构的海洋钻井隔水管涡激振动抑制装置。对裸圆柱模型和带有不同尾缘外形、不同长度双飘带结构的圆柱模型进行水流模拟实验,应用粒子图像测速技术测量模型的尾迹流场,得到相应的尾迹流线图和涡量图。通过比较分析得:双飘带结构能有效减少水流中圆柱模型后方的旋涡,且飘带尾缘外形能影响圆柱周围的流场,尾缘锯齿形飘带可使旋涡的产生滞后。飘带长度为圆柱直径四倍左右时对旋涡的抑制效果较好。因此,羽翼形涡激振动抑制装置能有效抑制水下隔水管的涡激振动。     

充满液体的圆筒中受压屈曲杆柱旋转实验

在钻井过程中,下部钻柱的主要运动形式为受压屈曲后的自转和涡动。受压屈曲钻柱旋转可以增大钻柱与井壁的接触摩擦力,诱发钻柱横向振动和涡动,造成井壁失稳和钻柱损坏,甚至造成钻井作业失败。目前,井筒中受压屈曲旋转钻柱的运动规律的认识尚不全面甚至部分认识是错误的。通过实验研究了载荷、转速、钻井液和圆筒内径等参数对圆筒中的受压屈曲杆柱旋转运动的影响。分析了模拟钻柱在液体中由正向涡动转为自转和反向涡动的耗散能量。结果表明：①随着载荷的增大,屈曲钻柱首先正向涡动;其次既有正向涡动,又有自转;然后沿部分井壁反向涡动和自转的组合;最后沿井壁反向涡动。②钻井液的动力润滑作用可以减小钻柱正向涡动旋转幅值,并能阻止反向涡动的形成。③提高钻井液的动力润滑性、减小井眼直径、增加井斜角,出现反向涡动的载荷增大。④钻柱随载荷增加可能出现2次反向涡动。⑤钻柱运动状态转换符合最小耗散功率原理。