低频(2,1)模磁扰动下CFETR高能α粒子的损失研究

针对中国聚变工程试验堆(Chinese fusion engineering test reactor,CFETR)的正常磁剪切平衡位形,采用测试粒子模拟方法,研究了存在磁流体动力学(Magnetohydrodynamics,MHD)低频(2,1)模磁扰动条件下CFETR聚变产物高能α粒子的损失规律。模拟结果表明:在无磁扰动时,α粒子的损失率很低,但在有磁扰动时,α粒子与(2,1)模发生了强烈的相互作用,α粒子的损失率随着(2,1)模磁扰动幅值的增大而显著增大,损失的α粒子的初始位置主要集中在(2,1)模中心位置附近,初始位置分布在靠近磁轴芯部区域的α粒子没有损失,所有损失的α粒子几乎都是从等离子体赤道面以下飞出。     

粗粒土地层中成孔时泥浆的渗透规律

通过自制的泥浆渗透试验仪,针对粗粒土地层中成孔时的泥浆渗透问题,开展泥浆渗透的试验研究.结果表明,随着最大渗流单粒孔隙的增大,泥浆的渗流量逐渐增大,渗流稳定所需的时间逐渐增长;在其它条件相同时,泥浆的渗流量及渗流稳定所需时间随泥浆粘度的变化反应不太明显;含砂量对泥浆的渗透影响非常大,含砂泥浆的渗流量远远小于不含砂泥浆的渗流量,但含砂量多少对泥浆渗透的影响不明显;泥浆的渗流量及渗流稳定所需时间随压差的增大逐渐增大,最大渗流单粒孔隙越大,压力差的影响越大,最大渗流单粒孔隙越小,压力差的影响也就越小.通过具有明确物理意义参数的函数关系式描述泥浆渗流量随时间的变化曲线,依此可以得到初始渗流速度和极限渗流量.     

自吸环空流体式自激振荡脉冲粒子射流调制机制分析

基于现有技术分析,提出利用环空水力能量在井下调制脉冲粒子射流用于硬地层钻井提速的技术设想。模拟分析所提出的自吸环空流体式自激振荡脉冲射流调制元件吸入环空粒子,并振荡加速形成脉冲粒子射流的机制。结果表明:随着围压、粒径、粒子密度和泵压的增大,粒子在自激振荡腔室内的停留时间逐渐缩短,运行轨迹趋于简化;粒子出口速度随着围压、粒径和泵压的增大而增大,随着粒子密度的增大呈先增大后减小的趋势,存在最优粒子密度。研究结果证实了井下调制式脉冲粒子射流钻井方法的原理可行,为实际钻井技术的发展提供了重要依据。     

纤维表面气溶胶粒子沉积与反弹行为数值模拟

在单纤维表面粉尘树枝生长随机模拟基础上,采用Dahneke碰撞反弹模型分析纤维过滤中气溶胶粒子碰撞反弹行为.讨论捕集体近壁区粒子碰撞反弹运动特性及其对沉积物形态结构和过滤单元捕集效率的影响.研究结果表明:随着粒子直径增大,粒子与纤维表面的碰撞反弹频率增大;输送粒子与沉积粒子发生多次碰撞反弹后仍有可能被捕集;所有过滤工况下,粒子碰撞反弹频率增大,均将导致沉积物向紧密结构演变;引入粒子碰撞反弹作用后,较低拦截参数下过滤单元捕集效率随沉积量的变化关系呈现出两阶段性特征,各阶段的变化关系仍满足近似线性,而较高拦截参数下过滤单元捕集效率随沉积量的变化关系未出现此特征;在相同黏附能下,多分散粒子的捕集效率均高于单分散粒子情形.     

托卡马克中粒子输运临界模型的研究

应用粒子输运模型来研究粒子在离轴加热时粒子分布关系,得到了粒子输运的密度分布函数与中心位置以及传输参数的情况,计算表明,在临界状态时,其粒子密度的剖面分布远离单一粒子分布状态的中心位置,剖面峰值相应地在减小,当传输参数增大时,中心粒子密度分布剖面在相应地增大.     

围压条件下井底环空循环吸入式粒子射流破岩试验

井底环空循环吸入式粒子射流钻井是解决硬地层破岩钻井效率低下的有效途径。采用所研制的井底围压试验装置,试验探索井底环空循环吸入式粒子射流破岩的规律。结果表明:随着围压的增大,粒子射流破岩效率逐渐减小;随着射流压力、粒子直径和硬度的增大,粒子射流破岩效率逐渐增大;随着喷距和粒子质量分数的增大,射流破岩效率呈现先增大后减小的趋势;井底环空循环吸入式粒子射流高效破岩钻井方法确实可行。     

高压钢粒子输送装置输送性能及密封结构分析

高压钢粒子输送是粒子冲击钻井中的关键技术之一。根据传统的螺旋输送装置,设计了一种新型高压钢粒子输送装置,将混合后的2.5mm钢珠与泥浆定量输送至井下。该装置具有如下特点:螺杆轴向力由减速器承担,高压密封装置采用高压机械密封,粒子在高压状态下且固液混合输送。以这种新型螺旋输送装置为研究对象,重点分析了新型螺旋输送装置对粒子输送的运动,以及粒子输送的输送角与螺杆和筒壁摩擦因数的关系,通过分析研究可知螺旋输送机螺杆与粒子的摩擦因数比筒壁与粒子的摩擦因数对输送效率的影响显著,制造加工螺旋输送机时应尽可能减小角螺杆与粒子的摩擦因数,以提高该装置的输送效率。此外,对装置中高压密封结构进行了分析。     

双粒子DLA的释放粒子边界影响和自身调节

对于二聚合物类(dimer)的双粒子的扩散限制聚集生长(Diffusion-Limited-Aggregation,DLA)现象,我们研究了在不同的边界范围释放双粒子所聚集的粒子簇(cluster),发现对于由相同类粒子即无极性粒子构成的双粒子生成的粒子簇的分形(fractal)维数随释放边界离粒子簇中央距离的减少而增大,而且粒子簇形貌更加紧致(compact),但对于由不同类粒子即有极性粒子构成的双粒子簇,其分形维数变化无规律,有极性双粒子的 DLA 是一种新的模拟模型。     

植物叶片表面捕集气溶胶粒子特性数值分析

为研究单叶片植物表面捕集气溶胶粒子的效率与叶片长度、风速及迎风角的关系,采用数值方法在相似理论基础上求解描述植物叶片表面绕流特征的Navier-Stokes方程,考虑粒子布朗扩散和惯性碰撞捕集机理的联合作用,应用拉格朗日法追踪粒子运动轨迹信息,求解捕集机理联合作用下植物叶片表面粒子的捕集行为。由数值分析结果拟合出捕集效率与叶片长度、风速及迎风角度的关联式,并对迎风角、风速和粒径对捕集效率的影响进行分析。结果表明:无论是小粒子(d_p1.0μm)的扩散捕集还是大粒子(d_p1.0μm)的惯性捕集,风速、迎风角和粒径对捕集效率均有影响。对于小粒子,捕集效率随粒径、风速的增大而减小,迎风角对布朗扩散捕集效率的影响并不显著;对于大粒子,捕集效率随粒径、风速及迎风角的增大而增大。     

基体表面粗糙度对HVOF喷涂WC-Co粒子变形的影响

研究了超音速火焰(HVOF)喷涂WC-Co粒子过程中,基体表面粗糙度对粒子平化变形特征及粒子基体间结合性能的影响.实验结果表明:随基体表面粗糙度增大,粒子铺展过程中受到的阻力增大,圆形或近似圆形的粒子比例减少,不规则形貌粒子的比例增加;同时WC-Co粒子与基体间的物理机械嵌合强度提高;适当延长基体吹砂处理时间可增强粒子与基体间的结合强度.     

粒子冲击钻井中液体携带粒子环空返流试验研究

为了研究粒子冲击钻井系统中钻井液携带硬质球形钢粒子成功上返时，钻杆与井筒配合的不同环空间隙对钻井液临界流速的影响，本文采用清水代替钻井液进行了相关的试验。通过试验测得所需数据，借助量纲分析理论推导出试验相关因素之间关系，并结合试验数据提出了2.5mm的粒子在水中的体积分数为3%的情况下，能够成功上返时环空间隙Δd和清水临界流速v*的经验公式v*=0.136(Δd)^-0.44732。结果表明随着钻杆与井筒配合的环空间隙的增大，粒子成功上返时所需的环空中清水临界流速反而减小，且相应的临界粒子雷诺数也减小。     

钻井液中45钢的腐蚀疲劳敏感性

用旋转弯曲腐蚀疲劳试验评价了４５钢在聚合物钻井液中的腐蚀疲劳敏感性,对应力,Ｃｌ－,ｐＨ值以及缓蚀剂的影响进行了研究,并用断口形貌照片进行证实．结果表明４５钢在聚合物钻井液中具有腐蚀疲劳敏感性,并随介质腐蚀性加强而加剧,添加缓蚀剂则能降低其敏感性     

富县地区探井钻井液技术

富县地区安定组、直罗组砂泥岩地层易发生严重的井壁垮塌,延长组油层微裂缝发育,易发生漏失。对该区直罗组泥岩地层进行了全矿物分析和黏土矿物分析,找出了影响井壁稳定的原因。针对富县地区地质特点、井身结构及保护油气层的要求,系统地分析了钻井施工的钻井液技术难点,采用相应的钻井液体系,并对钻井液处理处理方法与钻井施工的技术措施进行了阐述。2012年以来安全钻探的实践表明,富县地区钻井液技术基本能满足该区钻井施工的需要,可为富县地区钻井施工提供支持。     

新型钻井液润滑剂HML-1的配方优选与性能评价

钻井液润滑剂是一种重要的钻井液化学处理剂，它的作用是改善钻井液润滑性，降低井壁与钻具（或套管）之间的摩擦，降低钻柱旋转扭矩和起下钻阻力，从而 卡钴事故的发生。根据 钻井注传染病 剂存在的不足，研制了出了一种新型钻井液润滑剂。通过正交实验优选了润滑剂配方，经室内和现场实验证明该产品润滑性能好，与钻井液其它组分配伍性好，且无毒性，对环境无害。     

光散射法粒度测量技术在钻(完)井液屏蔽暂堵配方设计中的应用

为了使屏蔽暂堵钻(完)井液在井壁上形成渗透率接近零的泥饼,需要测量暂堵颗粒的粒度.介绍了光散射法粒度测量技术的原理、特点,并介绍了它在储层保护钻井液配方设计中的应用.与其他传统的粒度测量方法相比,它具有测量速度快、样品用量少、测量范围宽,无需用标准物进行标定等特点,是定量设计屏蔽暂堵钻(完)井液配方、优选暂堵颗粒的好方法,在石油行业及其它领域有着广阔的应用前景.利用该技术成功地为塔里木、青海、长庆等油田设计屏蔽暂堵型钻(完)井液配方.     

水包油钻井液抗污染性室内评价

室内配制了水包油钻井液,对其进行了膨润土侵、地层水侵、原油侵、盐侵实验。结果表明,水包油钻井液在被上述物质污染后,流变性变化不大,稳定性好,说明配制的水包油钻井液具有很好的抗污染能力。     

页岩气钻水平井段岩屑床破坏及岩屑运移机理研究

针对页岩气开采成本高,以及清水钻井在垂直井段具有成本低和机械钻速快的优点,且页岩气清水钻井岩屑运移规律尚认识不清。基于流体力学基本控制方程和湍流输运方程,建立了三维井眼环空岩屑运移模型。使用全隐式多网格耦合求解技术进行数值计算。利用该模型开展清水钻水平井段岩屑运移可行性研究,以及钻井液排量、岩屑床高度、岩屑粒径、清水黏度和钻柱转速对岩屑运移规律的影响研究。研究表明,在水平井段清水钻井液携岩是可行的,数值计算结果对比,得出钻井液排量、岩屑床高度和岩屑粒径是影响清水携岩能力的敏感参数。建议钻井过程岩屑床厚度不要超过井眼直径的10%,岩屑颗粒直径为5 mm左右,根据钻井需要选用合适的钻井液排量、钻井液黏度和钻柱转速。清水钻井岩屑运移机理研究可为页岩气安全高效开采提供技术支撑,同时将加快页岩气工程的开发进程。     

低固相阳离子聚合物钻井液体系的研究

介绍了一种由聚季铵盐型有机阳离子聚合物（ＣＯＰ）、硝基腐殖酸（ＮＨｍ）、聚乙烯醇．（ＰＶＡ）、膨润土等配制的低国相阳离子聚合物钻井液体系．评价了该钻井液体系的粘度、切力、滤失性能、抑制性能以及抗盐、抗温能力，考察了该钻井液体系的抑制剂—有机阳离子聚合物与常用钻井液处理剂的配伍性能．含１０％ＮａＣｌ的低国相阳离子聚合物钻井液在１２０℃滚动１２ｈ后的性能如下：（１）密度为１．０８～１．０９ｇ／ｃｍ３；（２）ＰＨ值为６．５～７；（３）切力为１～４Ｐａ；（４）表观粘度为９～２４ｍＰａ·ｓ；（５）在常温０．７ＭＰａ下的ＡＰＩ滤失量为７．０～１３．４ｍｌ，在１２０℃、３．５ＭＰａ下的ＡＰＩ滤失量为２８～４３ｍｌ．页岩在１０％ＮａＣｌ水溶液、０．１％ＣＯＰ水溶液及该钻井液体系中的回收率分别为６５％～６８％，９１％，８７％～９１％．车铵盐型有机阳离子聚合物与阳离子型及非离子型钻井添加剂相配伍，但与复合离子型及阴离子型钻井液添加剂不配伍．该钻井液体系完善后可用作防塌钻井液     

PEM钻井液体系性能评价与应用

北黄海海域LHIV地区油藏为低孔、低渗砂岩储层,油层易受到钻井液伤害.为保护油气层,优选了适用于该油层的低伤害PEM钻井液体系,室内试验表明PEM钻井液体系具有滤失量低、流变性、热稳定性好、具有一定抗污染能力,抑制性好等特点.PEM钻井液体系成功地应用于LHIV18-3-1井钻进,未出现明显井塌、井漏事故,取得了良好的效果.     

微孔的变进给量振动钻削试验

采用变进给量振动钻削的新方法，用高速钢麻花钻对１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ低碳合金结构钢进行了Φ０．３ｍｍ的钻孔试验。试验结果表明，变进给振动钻孔显著提高了钻削微孔的整体加工水平。