泡沫举升排酸过程井筒压力温度数学模型研究

泡沫流体举升排酸工艺能有效排出酸化后地层的残酸,根据质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,考虑环空泡沫流体与油管泡沫流体及地层之间的双重热传导作用,建立了泡沫流体在井筒内流动的温度分布和压力分布的数学模型,并给出了相应的边界条件和约束条件,该模型可以用于泡沫举升排酸的参数设计。利用数值方法进行了压力场和温度场的耦合求解,得到了泡沫流体温度、压力、密度在油管和环空内的分布。计算结果表明,随着井深的增加,泡沫温度、压力和密度都是增加的,泡沫举升排酸比氮气举升排酸启动压力和平衡压力都要小,随着酸排量的增加,循环点深度、启动压力和平衡压力逐渐增大。     

注蒸汽水平井井筒内参数计算新模型

注入蒸汽在水平井筒内流动时,蒸汽沿着水平段的质量流量越来越小,且加速度压降不等于零,导致蒸汽的物性参数发生变化,而蒸汽物性对井筒内蒸汽的沿程参数分布有较大影响。依据质量守恒和能量守恒,建立了注入蒸汽干度沿水平段的变化方程,利用动量守恒原理,推导了沿水平井筒的蒸汽干度分布和压力分布计算公式,构建了摩擦力做功、湿蒸汽混合物密度、水平段吸汽量和井筒与油层之间的热传递计算模型,模型同时考虑了变质量流与蒸汽PVT参数的变化对计算结果的影响,采用按压力增量迭代的计算方法对模型进行求解。实例的模型计算结果与油藏数值模拟结果对比表明,新模型具有较高的计算精度。     

水平井筒两相流压力计算模型

对水平井筒变质量分层流动进行了微元段流动分析，根据气相和液相的连续性方程及动量方程，忽略加速度的影响，得到了气，液两相的混合动量方程，并由此建立了水平井筒变质量气，液两相流动的压力梯度模型，该模型中考虑了流体从油藏井筒流动的影响，利用已有的处理水平管分层流动的方法，计算了考虑流体沿水平井筒有径向流入时水平井筒的压力分布，因为水平 不同点的生产指数不同，所以，本模型更接近于实际，对沿井筒的压力降和流     

超临界CO_2钻井井筒内流动参数变化规律

优选适用于超临界CO_2钻井井筒温度和压力条件下的CO_2物性参数计算方法,基于井筒中CO_2的物性变化规律,以比焓为研究对象,建立超临界CO_2钻井井筒流体流动控制方程组,分析超临界CO_2流体物性参数变化对井筒内流动规律的影响。计算结果表明:在超临界CO_2钻井井筒温度和压力条件下,采用Span-Wagner方法和V-W方法计算CO_2的物性参数平均计算误差最小,分别在0.5%和1.5%以内,相对于其他方法计算精度更高;随井深的增加,钻杆内和环空中CO_2密度、黏度和导热系数逐渐减小,比热容先增大后减小;受物性参数变化的影响,环空流体流速和动能沿井深逐渐增大,携岩能力逐渐增强,流体压力沿井深的变化趋势呈非线性;忽略密度、黏度、比热容、导热系数等物性参数的变化会导致CO_2携岩能力、井底压力和井筒温度分布的计算误差,算例中各误差分别在10.7%、7.9%和1.1%以内。     

水平井筒两相流压力计算模型

对水平井筒变质量分层流动进行了微元段流动分析,根椐气相和液相的连续性方程及动量方程,忽略加速度的影响,得到了气、液两相的混合动量方程,并由此建立了水平井筒变质量气、液两相流动的压力梯度模型,该模型中考虑了流体从油藏到井筒流动的影响。利用已有的处理水平管分层流动的方法,计算了考虑流体沿水平井筒有径向流入时水平井筒的压力分布。因为水平井筒上不同点的生产指数不同,所以,本模型更接近于实际。对沿井筒的压力降和流入剖面进行了实例计算。结果表明,随着水平井半径的减小,压力降逐渐增大,从而产生了不均匀的流入剖面     

煤层气水平井井筒压力分布规律及其影响

国内外大量相关研究表明若忽视水平井井筒中的压降,将给水平井的生产计算分析带来较大的误差。本文对煤层气水平井井筒压力分布规律进行了深入的研究,考虑到煤层气水平井井壁入流和井筒内流体变质量流动的实际情况,选取井筒中一微元段进行分析,通过结合质量守恒定律、动量守恒定律推导并建立了水平井的井筒压力分布模型。并利用所建立的压力分布模型对不同内径、不同产量、不同水平段长度的水平井井筒进行了实例计算,得到了三种情况下水平井井筒中的压力分布情况。并对结果进行了对比分析,结果表明井筒内径越小、产量越大时水平井井筒中的压力分布曲线越陡,井筒压力分布越不均匀。     

地下储气库注采井温度压力耦合分析

地下储气库进行循环注气、采气作业,引起注采井筒温度、压力分布的交替变化,准确预测井筒温度、压力分布是优化设计管柱的基础。基于气体质量、动量、能量平衡方程和地层-流体径向非稳态传热模型,考虑气体的焦耳-汤姆逊效应,得到了井筒气体温度、压力、密度和流速的耦合微分方程组,采用四阶龙格-库塔方法数值求解。通过实例分析了注采工况下井筒的温度、压力分布特征及影响因素,并与Well Cat软件计算结果相比较,结果表明注气井口温度、注气压力、注采流量和作业时间影响井筒的温度压力分布。注气中,注入压力对井底压力的影响最大,对井底温度的影响很小;采气中,井口温度随流量的增加而增大,井口压力随流量的增大而减小;作业早期温度、压力随时间变化较大。     

深层高温高压凝析气井压力分布的简便算法

在流体相平衡理论基础上,综合考虑压力、温度的相互影响及动能变化的影响,同时将流体偏差系数考虑为压力和温度的函数,建立了新的凝析气井井筒压力分布计算模型.计算时将井筒分成若干段,在每段中进行迭代求解.新的压力计算模型与常用的平均温度和平均偏差系数计算方法的实例对比表明,新计算模型具有较高的精度,可用于深度超过4000 m的高温高压凝析气井井筒压力分布计算.     

深层高温高压凝析气井压力分布的简便算法

在流体相平衡理论基础上,综合考虑压力、温度的相互影响及动能变化的影响,同时将流体偏差系数考虑为压力和温度的函数,建立了新的凝析气井井筒压力分布计算模型。计算时将井筒分成若干段,在每段中进行迭代求解。新的压力计算模型与常用的平均温度和平均偏差系数计算方法的实例对比表明,新计算模型具有较高的精度,可用于深度超过4000m的高温高压凝析气井井筒压力分布计算。     

带封隔器的注泡沫管柱受力分析及强度校核

采用聚合物强化泡沫驱油时,井口压力的大小会影响管内流体压力分布,进而影响管柱受力情况。分析不同井口压力下管柱三轴受力情况,对管柱进行强度校核,可以避免压力过大而破坏管柱和引发事故。当前还没有一套比较完整的带封隔器注泡沫管柱受力分析和强度校核的数学模型。在质量、能量和动量守恒定律的基础上,考虑泡沫流体压力、温度和密度的相互关系和封隔器上下不同受力规律,建立了管柱受力模型,对管柱进行了三轴应力强度校核。实例井检验结果表明:随井深增加,管柱所受泡沫流体的内压力增大;且井深越大,趋势越明显;随井口压力的增大,管柱内压力、封隔器以下外挤力相应增大,管柱三轴抗外挤强度减小,其他受力和强度值变化较小。此模型还可以对不同泡沫质量、泡沫种类及钢级等情况下的管柱进行受力分析和校核,为油田管柱的优选提供理论指导。     

基于响应不变法的GM(1,1)模型的动态特性分析

GM(1,1)模型的建模过程是由白化微分方程离散化得到差分方程,再由该差分方程估计模型参数.由于离散化引入了误差,导致白化微分方程和差分方程的响应发生了变化.基于响应不变法,提出了一种新的无偏GM(1,1)模型.对基于响应不变法的GM(1,1)模型的动态特性进行了分析,明确了该模型的特性和适用条件.     

基于响应不变法的GM(1,1)模型

GM(1,1)模型的建模过程是由白化微分方程离散化得到差分方程,再由该差分方程估计模型参数.由于离散化引入了误差导致白化微分方程和差分方程的响应发生了变化.基于响应不变法,提出了一种新的GM(1,1)模型.该模型具有白指数重合律,它突破了|a|较大时GM(1,1)模型不能应用的禁区,拓广了GM(1,1)模型的应用范围.     

等离子体模型中Poisson方程解的存在唯一性

利用压缩映像原理得到了等离子体模型方程中的Poisson方程解的存在性和唯一性,从而使等离子体模型方程化为平衡律方程,这样就可以运用平衡律方程的相关分析工具对其进行研究,使问题得到了一定的简化.     

模型结构与参数化差异对蒸散发估算的影响

基于2012年黑河绿洲HiWATER高密度通量观测数据, 对比研究模型结构差异(单源Penman-Monteith/PM公式与双源PM公式、双源PM 公式与双源三温模型)以及PM公式中阻抗参数化差异对蒸散发估算的影响。结果表明: 1) 与模型结构相对复杂的双源PM公式相比, 单源PM公式计算的蒸散发平均相对误差(MAPE)为34%, 略优于双源PM公式的40%; 2) 对于两种模型结构差异显著的双源模型, 模型中不含阻抗参数的三温模型比模型中含阻抗参数的PM公式具有更高的估算精度, 前者的MAPE为18% (R²=0.85), 后者为40% (R²=0.34); 3) 两种单源和一种双源阻抗参数化方法导致PM公式计算的蒸散发出现不同程度的差异, MAPE可相差6%; 4) 使用先验知识/数据事前率定阻抗参数化方法, 可显著地提高单源PM公式的计算精度(MAPE可降低22%), 但随着模型结构与参数化复杂度增加, 事前率定双源PM公式的阻抗参数化方法难以提高计算精度(MAPE仅减小0.8%)。     

天然气组分在醇和水中溶解度的模型化研究

将溶液缔合理论和PT状态方程相结合 ,建立了用于计算气体在醇、水溶液中溶解度的热力学模型 ,并对水、醇等缔合物质的模型参数进行了回归。应用新建热力学模型对水、醇等纯缔合物质的饱和蒸汽压和饱和液体体积进行了计算 ,并对甲烷、乙烷、氮气和二氧化碳在水、甲醇、乙二醇中的溶解度进行了预测。将预测结果与文献值及PT状态方程、Anderko模型和Pires模型的计算结果进行了比较。结果表明 ,用该模型可更准确地计算水、醇等缔合体系的饱和蒸汽压、饱和液相体积及预测气体在水、醇中的溶解度     

基于改进Sargin方程和过-徐模型的混凝土三维损伤模型

利用混凝土已有本构关系建立混凝土三维损伤模型.针对基于Ottosen本构关系建立的损伤模型中的不足之处,提出基于改进Sargin方程和过-徐模型建立混凝土三维损伤模型的方法.该方法利用改进的Sargin方程作为混凝土三维应力状态的等效单轴方程,基于等效单轴方程的割线弹性模量的下降率定义损伤指标,对典型比例加载情形全过程进行损伤计算.与Mazars、Ottosen损伤模型进行对比,该模型更符合试验结果,更能够描述不同加载比例下的损伤.     

一般非线性结构方程模型的贝叶斯因子的计算

主要考虑非线性结构方程模型的模型选择问题，提出了用路径抽样对测量方程和结构方程均可为非线性的一般非线性结构方程模型计算贝叶斯因子，从而进行模型选择的方法，并以模拟例子说明如何用Win-BUGS软件来实现．     

电解质水溶液的固—液平衡计算

本文以扰动理论为基础建立了电解质溶液的状态方程。并将其用于电解质水溶液的固—液平衡计算。同时与Guggenheim模型,Bromley模型,Meissner模型和Pitzer模型进行了比较。本文模型与Bromley模型,Meissner模型及Pitzer模型具有大致相同的精度。取得了令人满意的结果。     

考虑超临界高压吸附方程的页岩气传质输运模型

目前页岩气渗流方程中常用Langmuir模型来描述吸附项对流动的影响,但在储层条件下Langmuir模型不足以描述页岩气的超临界高压吸附特征,因此需要探索建立考虑超临界高压吸附模型的页岩气渗流方程。首先本文根据统计热力学基本原理并结合相应假设建立了超临界高压吸附模型,然后根据渗流理论建立了考虑超临界高压吸附模型的页岩气渗流模型,并与考虑Langmuir模型的渗流方程进行了对比。研究表明:与Langmuir模型相比新吸附模型更能准确的描述页岩的超临界高压等温吸附曲线;新渗流方程拟合页岩气流动实验结果的精度更高,更利于描述吸附解吸对流动的影响;认为吸附解吸作用对中期日产气量的影响较大。     

永磁同步电机扩展数学模型分析

永磁同步电机控制系统的研究以其数学模型为基础,传统模型通常建立在ABC坐标系、αβ坐标系和dq坐标系下,包括磁链方程、电压方程和电磁转矩方程。在传统的永磁同步电机数学模型基础上,将控制系统中的执行机构即逆变器部分与电机综合考虑,推导建立扩展的切换数学模型,并用状态方程的形式给出。利用MATLAB进行仿真分析,验证了模型的正确性。