水平固液两相管流平衡砂床高度计算的概率模型

根据水流紊动理论，将砂床表面流体瞬时流速视为正态分布的随机变量，将颗粒运动状态转换视为随机事件，分析了状态转换事件概率及最终状态概率的数字特征。根据最终状态概率代表颗粒运动趋势的原理，砂床高度的变化应是床层表面颗粒运动状态转换的结果。根据平衡砂床高度与摩阻流速和平均流速的关系，建立了计算水平固液两相管流平衡砂床高度的概率模型。该模型的计算结果表明，砂床高度随排量变化的曲线在管子中心点位置处均出现明显的拐点。将计算结果与实验结果进行了对比，平均相对误差为8．48％，能够满足工程计算要求。     

水平固液两相管流平衡砂床高度计算的概率模型

根据水流紊动理论 ,将砂床表面流体瞬时流速视为正态分布的随机变量 ,将颗粒运动状态转换视为随机事件 ,分析了状态转换事件概率及最终状态概率的数字特征。根据最终状态概率代表颗粒运动趋势的原理 ,砂床高度的变化应是床层表面颗粒运动状态转换的结果。根据平衡砂床高度与摩阻流速和平均流速的关系 ,建立了计算水平固液两相管流平衡砂床高度的概率模型。该模型的计算结果表明 ,砂床高度随排量变化的曲线在管子中心点位置处均出现明显的拐点。将计算结果与实验结果进行了对比 ,平均相对误差为 8.4 8% ,能够满足工程计算要求。     

床面固体颗粒的圆柱绕流研究

本文介绍了床面固体颗粒随水流绕过圆柱体，将在圆柱周围的床面上形成一个无粒子运动区的试验现象，根据动能定律，建立了圆柱直径，固体颗粒粒径和水流强度同无粒子区的定量关系，从该定量关系所作的理论分析结果同试验现象是完全一致的。     

大斜度井砾石充填机理

将大斜度井砾石充填过程分为3个阶段,分析了各阶段的充填机理。考虑携砂液向地层的滤失以及井筒环窄、冲筛环空之间的流体质量交换,分别建立了井简环空、冲筛环空两个独立流动系统的砾石、携砂液的质量和动量守恒方程,以及各系统间的流动耦合方程,得到了描述大斜度井砾石充填过程的数学模型。算例分析表明：由于井筒滤失的存在,向井筒末端方向砂床高度逐步升高,其升高的速度随井筒滤失的增加而增加;在整个充填过程中,要保持充填顺利进行,井筒内流动压力足不断增加的,尤其在第2个充填过程结束第3个充填过程开始后,流动压力会有一个明显的增大以克服快速增加的流动阻力。     

重介质旋流器内机械阻力分析

重介旋流器分选过程影响因素众多。颗粒在分选过程中主要受到离心力、水流阻力、水流加速度作用力、水流附加加速度作用力及颗粒机械阻力等，其中机械阻力最为复杂。为了应用概率统计规律解决机械阻力问题，分析了颗粒碰撞过程及相对距离、颗粒个数及碰撞方向。为简化分析，以球形颗粒为研究对象，导出了两颗粒在旋流器中的碰撞概率及在不同情况下的碰撞数目，颗粒的移动距离与容积浓度的关系，得出了机械阻力表达式，为理论上分析重介质旋流分选过程提供了一种思路。     

考虑动态滤失系数的压裂井裂缝闭合及返排优化

依据渗流力学理论,借助岩心滤失试验,引入动态滤失系数,建立致密气井压裂后强制裂缝闭合理论模型和动态滤失系数模型,对加砂压裂及压后关井过程中的压裂液滤失量、滤液侵入机制、近缝地层压力剖面进行动态分析。结果表明:动态滤失系数模型可更好地描述压裂液滤失的动态过程,前期滤失速率大,后期滤失速率变小并趋于定值;压裂液滤失由缝口至缝端逐渐降低,侵入伤害带主要集中在缝口处,侵入深度与储层的物性参数、压裂液流体参数及施工规模有关;气井中压降主要集中在原状地层区,返排的主要能量来源于压裂及关井过程中地层气体压缩产生的附加能量。     

非挥发性组分对真空冷冻干燥过程的影响

对纯水和ＮａＣｌ溶液在砂床中冷冻干燥的特性进行了实验研究,分析了冻干过程中砂床温度的分布特性,研究了在不同颗粒尺寸砂床中,溶液浓度对干燥时间的影响和干燥后非挥发性质砂床中的分布。     

水平井及大斜度井砾石充填过程试验

根据水平井及大斜度井砾石充填机制与过程,考虑地层滤失、井筒倾斜、筛管偏置等特殊情况,建立水平井及大斜度井管内砾石循环充填试验模拟装置.利用该试验装置模拟水平井及大斜度井管内砾石循环充填全过程,分析α波及β波充填前沿特征,研究井筒倾角、筛管偏置度、流量、砂体积分数对充填动态及α波砂床平衡高度的影响规律及机制.试验结果表明:α波充填前沿在低流量下规则稳定,在高流量下形状不规则;α波充填结束前沉积砂床平衡高度会整体升高,导致β波充填空间较小;筛管偏置度与井筒倾角对充填动态有明显影响,井筒倾斜会降低砂床平衡高度,而筛管偏置则会加剧沉积砂床的形成并增大平衡高度;流量、砂体积分数是影响α波充填动态的直接因素.     

低渗凝析气藏防液锁成膜两性离子聚磺钻井液

为了有效降低钻、完井过程中钻井液对储层造成的液锁损害,根据吐哈低渗凝析气藏储层特征,对液锁损害产生的机理和影响因素进行系统分析.应用界面张力仪法,评价了8种常用表面活性剂的表面张力,优选出降低表面张力能力较强的OP-10和ABSN;应用可视砂床压滤仪,研究了2种常用成膜剂对钻井液性能的影响和降滤失效果;应用防液锁、理想充填及成膜技术研制了适用于研究区块的防液锁成膜两性离子聚磺钻井液体系,体系中3种超细碳酸钙的复配比例为10%,40%,50%,总加量为4%.评价结果显示,该钻井液体系的API滤失量小于5 mL,高温高压滤失量小于10 mL,泥饼摩擦系数小于0.141,渗透率恢复率大于81%.     

黏性颗粒失流态化过程的实验研究

采用低温黏结的聚乙烯颗粒,在二维半热态内循环流化床实验台上模拟黏性颗粒高温失流态化过程,并对失流态化过程进行了规律性总结,对其床压信号进行了时域分析与频域分析.实验结果表明:从颗粒正常流化到失流态化可分为熔融、分层、成核、成团和死床5个阶段.时域分析中,压力变化可反映出床内失流态化发生的大致时间,标准偏差的变化先于均值的变化;频域分析中,频谱图上主频的变化明显于均值的变化,为防止床内出现失流态化提供了可能;通过对比不同测点的频谱图,可反映出床内最早出现失流态化的位置.     

考虑位置随机性的固体颗粒起动临界流速研究

水平井钻井、砾石充填及冲砂等作业都涉及到固液两相流动的固体颗粒起动问题。液流作用下颗粒的起动与其在床面上的沉没位置有关,沉没位置的随机性导致颗粒起动的随机性。引入颗粒无因次沉没度随机变量,将其概率密度视为均匀分布,考虑颗粒重力、水流推力、上举力、水柱静压力和粒间粘结力以及各力臂与沉没度的关系,通过力矩平衡分析,建立了考虑颗粒起动随机性的临界流速公式。结合无因次沉没度的概率分布函数,在临界流速与颗粒起动标准之间建立了定量关系,为一定颗粒起动标准下的临界流速计算提供了实用公式。用得出的公式进行了实例计算,并将计算结果与已有试验结果进行了对比,在0.001～10mm粒径范围内两者吻合较好。     

水土界面内外流体运动特征分析

基于FLUENT软件,模拟了多孔介质底床内部孔隙流和表面自由流共同作用下的流场结构。结果显示,主流区水流通过圆柱体顶部时会发生脱溜-靠溜过程;且该过程中水流的流态不对称;孔隙水流的流速与紊动强度远小于切向主流区;孔隙内紊动强度随孔隙所在深度的增大而逐渐降低,且降低幅度逐层减小。     

固体颗粒在逾渗多孔介质中的吸附特性

采用数值计算的方法,通过求解描述低速流体流动的Stokes方程以及简化的颗粒运动方程,初步得到颗粒在逾渗多孔介质中的运动轨迹,并在此基础上,求得颗粒与多孔介质内表面的碰撞概率,进而研究颗粒的被吸附特性.数值结果表明均匀多孔介质和分形多孔介质对颗粒的吸附存在本质差异.颗粒流出概率(实际中常表示为出口悬浮液中的颗粒浓度)与多孔床深度间的指数关系仅对均匀多孔介质成立,而对分形多孔介质并不成立.     

悬浮生物载体空间结构的数值评价

悬浮生物载体是移动床生物膜反应器的重要材料,其空间结构对其性能有较大影响,为了评价及优化其结构,采用动网格模型与两相流模型耦合的动态数值模拟方法对装有悬浮生物载体的移动床反应器内部流体力学特性进行分析。计算结果表明,动网格技术与两相流技术耦合的数值方法能够很真实地模拟悬浮生物载体在移动床生物反应器中的运动,及其中每个瞬时的计算域内压力、速度、气相体积分数等流体参数的定量分布,并讨论了采用气含率和载体表面剪切力两个流体力学参数来评价生物载体空间结构性能的可行性。     

污水移动床连续过滤过程的数值模拟研究

通过建立数学模型对污水固定床和移动床过滤过程运行特性进行了模拟分析,该模型包括滤料和污水质量衡算方程、滤层过滤动力学方程和滤层压降计算方程。对固定床过滤过程的模拟结果表明,在一个过滤周期内随时间增加,污水过滤的负荷由顶部向底部滤层逐渐转移,滤出水的水质逐渐变差,同时滤层的总压降逐渐增加,经过足够长的过滤时间后,整个滤层将达到饱和状态从而过滤失效。对移动床过滤过程的模拟结果表明,在移动床过滤期间,滤料由上到下得到逐渐更新,滤层过滤能力得到恢复,滤出水的水质变好,滤层的总压降减小。     

污水移动床连续过滤过程的数值模拟研究

通过建立数学模型对污水固定床和移动床过滤过程运行特性进行了模拟分析，该模型包括滤料和污水质量衡算方程、滤层过滤动力学方程和滤层压降计算方程。对固定床过滤过程的模拟结果表明，在一个过滤周期内随时间增加，污水过滤的负荷由顶部向底部滤层逐渐转移，滤出水的水质逐渐变差，同时滤层的总压降逐渐增加，经过足够长的过滤时间后，整个滤层将达到饱和状态从而过滤失效。对移动床过滤过程的模拟结果表明，在移动床过滤期间，滤料由上到下得到逐渐更新，滤层过滤能力得到恢复，滤出水的水质变好，滤层的总压降减小。     

多孔固体颗粒吸附床的透过曲线

本文将拟对数概率密度函数为基础的透过曲线计算式应用于处理包含流体对流、可吸附组分向颗粒表面的传质、在颗粒孔隙内的扩散以及在粒内吸附位的吸附解吸过程等的复杂固定床模型，其所给出的透过曲线精确地逼近精确解．在计算该复杂模型的透过曲线时．精确解所耗计算机时比作者提出的计算方法有时甚至大千倍以上．     

基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距

岩屑床清除工具可有效地解决页岩气水平井岩屑沉积的问题,安放间距是岩屑床清除工具的重要设计参数,与钻井液性能相关。建立了基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距计算模型;对影响安放间距的参数（岩屑颗粒直径、稠度系数、流型指数、屈服值、钻井液密度、钻井液排量）进行了敏感性分析。结论表明：在满足井眼清洁的条件下应尽量增大安放间距;岩屑颗粒直径减小,钻井液稠度系数、流性指数、屈服值、密度和排量增加,有助于增大岩屑床清除工具安放间距。