稠油热采井筒注汽优化设计方法

建立了稠油热采中井筒注汽优化模型，并用穷举法进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱井筒注汽两种情况进行了实例计算和分析，结果表明，提高隔热管隔热性能，可以降低综合成本；降注汽速率将会增加热损失，从而导致综合成本增大；随着隔热管管径的增加，隔热管造价将增加。     

稠油热采井注汽MDOD优化设计

为解决稠油油田开发初期注汽工艺设计问题,在满足油层注汽效果条件下,以注汽投资费用最低为目标函数,建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用混合离散变量优化设计方法(MDOD算法)进行了求解.对蒸汽吞吐和蒸汽驱两种井筒注汽工艺进行了实例计算,结果表明:运用MDOD方法进行优化设计,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益.     

稠油热采井筒注汽优化设计方法

建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用穷举法进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱井筒注汽两种情况进行了实例计算和分析。结果表明,提高隔热管隔热性能,可以降低综合成本;降低注汽速率将会增加热损失,从而导致综合成本增大;随着隔热管管径的增加,隔热管造价将增加。运用优化设计方法,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况，提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段，中间拐弯，能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数，把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体，同步设计，得到了总体最优的设计管网，并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况，运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下，优化设计结果同实际管网的对比表明，优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用，提高了管网的总体经济效益。     

稠油热采水平井温度测试及注汽剖面分析

水平井配汽是解决非均质稠油水平井注汽中各段动用不均现象的常用办法,但缺乏有效的监控分析手段。采用连续钢铠电缆测温技术进行稠油水平井吸汽剖面测试分析。通过建立稠油水平井段蒸汽流动与换热数理模型,利用Fluent软件模拟湿蒸汽在水平井段分流的过程,得到湿蒸汽流经筛管分流时温度、压力出现陡降的变化规律。结果表明:蒸汽在水平段流经筛管分流进入地层时,流体温度、压力下降幅度与筛管分流量呈正比关系;实现了将在线测试温度作为吸汽剖面的评价分析因素,增加了解释模型的准确性。     

注蒸汽井筒隔热油管接箍散热损失所占比例研究

蒸汽沿井筒流动过程中,蒸汽参数(压力、温度及干度等)、径向散热损失和轴向压力,沿流动过程变化。运用传热学、热力学及流体力学等学科知识,建立了井筒数值模拟综合计算模型,并进行了模拟计算。所建模型,对接箍散热量的计算没有采用估算的方式,而是采用接箍视导热系数的方法。计算结果表明,各级别的隔热油管,井筒传热中接箍散热损失所占比例差别较大,从A级到E级,散热损失所占比例12.8%～74.7%,因此接箍散热损失按30%估算是不合理的。     

油田注汽热采技术特点及相关问题研究

稠油具有高粘度和高凝固点特性,在开发过程中会遇到很多技术难题。稠油油藏注蒸汽开发的复杂性主要体现在如何充分利用热能。这就涉及到需要考虑影响热采效果的各种因素,针对稠油特殊性油藏如何能达到理想的开发效果,选择并设计与该地质条件相匹配的开发方案是至关重要的一方面,另一方面再通过数值模拟对具体的开发方案作出合理的生产动态预测。本文就注汽热采技术原理和存在问题进行研究。     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况,提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段,中间拐弯,能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数,把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体,同步设计,得到了总体最优的设计管网,并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况,运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下,优化设计结果同实际管网的对比表明,优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用,提高了管网的总体经济效益。     

稠油热采水平井多点吞吐最优注汽点个数研究

结合A油田稠油油藏储层特征,运用数值模拟方法,对不同水平段长度的水平井多点吞吐最优注汽点个数进行了研究。研究结果表明,段长为150 m、250 m及350 m的水平井最优注汽点个数分别为两个、三个和四个。通过对单注汽点有效控制范围的分析,确定了段长为450 m的水平井采用五点吞吐技术进行开发为宜,研究结果可为不同水平段长的稠油水平井采用多点吞吐技术进行开发的注汽点个数优化设计提供参考。     

热采双管水平井改善稠油油藏加热效果研究

平行双管与同心管注汽技术是为解决水平段吸汽剖面不均而提出来的稠油水平井完井新方法。采用稳态实验方法,进行了多孔介质中稠油的渗流特征实验。在获取了零启动压力梯度拐点温度的基础上,研究了水平井双管分段注采对水平段吸汽剖面的影响。结果显示,实验测得的两种稠油油样在油藏条件下的零启动压力梯度的拐点温度分别为72℃,65℃。储层与流体物性参数、注汽方式以及注汽参数等均对双管注汽开发效果有所影响,其中水平段的沿程非均质性、注汽方式、周期注气量、蒸汽干度和盲管段长度影响较大。当盲管段长度较小时,纵向加热半径也较小,此时A、B两段注入的蒸汽发生窜通的可能性较大。     

一种石油热采密封技术的研究

采用3级(导套、浮动密封环组、盘根)组合密封结构设计方法，实现石油热采密封系统的密封要求．利用层流间隙密封与轴向端面密封理论，确定出系统的密封间隙．采用接触与非接触结构混合密封方式并配合所选择的密封材料的自润滑性质，解决并实现系统的润滑要求．通过试验研究得到所希望的密封效果.     

余热锅炉换热元件传热与阻力特性模化实验系统研究

为实现能源岛余热锅炉的优化设计，对其受热面中广泛采用的鳍片管高效换热元件的传热与阻力特性进行系统的研究．应用相似理论研制了鳍片管高效换热元件传热与阻力特性模化实验系统，并应用该系统对一定结构的螺旋鳍片管束进行了实验研究．结果表明，该系统的容量、结构、功能和测量精度能满足对各类鳍片管束及换热器的传热与流动工况进行模化实验研究的需要．     

蓄/取热工况套管式地埋管换热器换热特性试验研究

为研究竖直套管式地埋管的非稳态传热特性,通过搭建竖直套管式地埋管传热特性砂箱试验台,对竖直套管式地埋管进行了试验研究,分析了蓄热工况和取热工况下不同运行模式对竖直套管式地埋管以及其周围土壤传热特性的影响,获得了竖直套管式地埋管流体的进出口水温、周围土壤温度、单位井深换热量以及平均传热系数的变化规律。试验研究结果表明：蓄热工况下在间歇运行模式分别为1:1与1:2情况下,启停比越小,地埋管周围土壤温度波动范围越大;取热工况下,距离地埋管径向距离越远的土壤温度受启停比时间的影响较小;间歇运行模式下的单位井深换热量比连续运行模式下单位井深换热量高,运行72 h时启停比1:1模式下单位井深换热量比连续模式下单位井深换热量高157.98 W/m。可见间歇运行模式有利于土壤恢复,实际工程中可根据建筑要求合理选择间歇运行。     

减压水蒸气蒸馏法提取薰衣草精油的提取动力学研究

建立动力学模型,研究减压水蒸气蒸馏法提取薰衣草精油的提取动力学规律;采用气相色谱-质谱联用,分析测定主要成分芳樟醇、乙酸芳樟酯等在提取过程中的相对含量动态变化,比较不同蒸馏时间获得精油的品质。结果表明,减压水蒸气蒸馏提取薰衣草精油过程的动力学模型y=4.292 5(1-e^{-0.017 9x}),气质联用共解析挥发性成分48 种,芳樟醇、乙酸芳樟酯等为主要挥发性成分,随着提取时间的延长,芳樟醇相对含量由49.51%降至16.78%,下降趋势明显。实验发现该动力学模型可较好地模拟薰衣草精油提取过程的规律,并且结合精油品质分析,前120 min的提取率达1.88%,组分基本稳定;120 min后,提取率增长趋势变缓,且主要成分芳樟醇相对含量明显下降,组分种类复杂。研究认为薰衣草精油减压提取最佳时间为120 min,既可保证提取率较高,又可获得品质优良的精油,且节约提取时间。     

基于等效时间的混凝土水管冷却等效热传导

采用等效时间成熟函数反映不同温度历程下混凝土的水化反应状态,对考虑混凝土水化度的水管冷却等效热传导进行了研究,推导了基于等效时间的混凝土水管冷却等效热传导有阴无计算公式,研制了相关的有限元程序．在计算有热源水管冷却问题的混凝土平均温度时,需要存储各高斯点、各增量步等效时间增量．以获得时间增量区间对应的等效时间增量区间,然后计算考虑混凝土水化度时,该时间区间内的水化热温升增毓．针对采取骨料预冷和通水冷却等温控措施的某实际混凝土工程,分析在高温季节浇筑的混凝土块的温度和徐变应力,结果表明温度变化范围在12－27℃,考虑混凝土水化度时计算的浇筑块温度最大增高1.022℃,但徐变应力差民较小。     

减压水蒸气蒸馏法提取薰衣草精油的提取动力学研究

建立动力学模型,研究减压水蒸气蒸馏法提取薰衣草精油的提取动力学规律;采用气相色谱-质谱联用,分析测定主要成分芳樟醇、乙酸芳樟酯等在提取过程中的相对含量动态变化,比较不同蒸馏时间获得精油的品质。结果表明,减压水蒸气蒸馏提取薰衣草精油过程的动力学模型y=4.292 5(1-e^{-0.017 9x}),气质联用共解析挥发性成分48种,芳樟醇、乙酸芳樟酯等为主要挥发性成分,随着提取时间的延长,芳樟醇相对含量由49.51%降至16.78%,下降趋势明显。实验发现该动力学模型可较好地模拟薰衣草精油提取过程的规律,并且结合精油品质分析,前120 min的提取率达1.88%,组分基本稳定;120 min后,提取率增长趋势变缓,且主要成分芳樟醇相对含量明显下降,组分种类复杂。研究认为薰衣草精油减压提取最佳时间为120 min,既可保证提取率较高,又可获得品质优良的精油,且节约提取时间。     

波壁管内Cu-醇基纳米流体的强化换热研究

随着科技的进步,热交换设备的热负荷与传热强度不断增大,传统的醇类冷却剂不足以满足换热设备的冷却要求,通过向传统醇类冷却剂中加入Cu纳米粒子从而形成Cu-醇基纳米流体。对Cu-乙醇、Cu-乙二醇、Cu-丙二醇三种Cu-醇基纳米流体在波壁管中的换热特性进行数值模拟研究,同时采用分子动力学计算了Cu-醇基纳米流体的导热系数,分析了雷诺数Re与纳米颗粒体积分数φ对纳米流体的换热特性的影响。结果表明,在相同条件下,纳米流体的导热系数比基液大,且随着φ的增加而增大,通过比较这三种Cu-醇基纳米流体的导热系数,发现Cu-丙二醇纳米流体的导热系数的增幅最大;同时发现纳米流体的对流换热系数与基液相比有所提高,且随着φ的增加而增大;Cu-醇基纳米流体在强化传热的同时也会产生更大的阻力损失,且该损失随着φ的增大而增大;用性能评价因子PEC对波壁管内流体的对流换热系数与摩擦阻力系数进行综合分析。发现在三种Cu-醇基纳米流体中,Cu-丙二醇纳米流体具有最好的综合换热性能。     

基于层间热干扰的多层稠油油藏蒸汽驱热效率计算模型

根据传热学理论,考虑注汽层间热干扰的影响,建立用于描述多层油藏双层注汽时层间热干扰的热传递数学模型,在Mandl-Volek单层油藏蒸汽驱热效率计算方法的基础上推导多层油藏的热效率计算公式,运用拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法进行求解,分析隔层厚度对层间热干扰和注汽热效率的影响。结果表明:增加井底蒸汽的潜热比有利于提高注汽层的热效率;与单层油藏相比,由于层间热干扰作用,多层油藏双层注汽的热效率有明显提高;隔层厚度越小,层间热干扰作用越强,注汽热效率越高。     

微重力下管内凝结换热性能的研究

为了预测失重条件下航天飞行器中冷凝器的传热性能，提出了一种研究微重力场中管内凝结换热过程的方法，建立了管内环状流域层流凝结换热的数理模型。改变重力加速度ｇ值进行仿真计算，随着ｇ值的减小，凝结液膜变厚，使凝结换热恶化，例如在相同冷却条件下，当进口蒸气Ｒｅ数为１０４时，ｇ＝０和ｇ＝９．８ｍ／ｓ２环境下的平均冷凝Ｎｕ将降低３０％。并以重力场中垂直管内凝结换热的实验结果对模型进行了间接的检验。给出了预测零重力环境中管内平均凝结换热系数的准则关联式，可供航天器热控系统的热分     

一种新型脉动热管及其传热性能研究

为提高脉动热管的传热性能,本文提出了一种将文丘里管段与脉动热管相结合新型脉动热管,分别将文丘里管段布置在蒸发段、冷凝段、绝热段,利用文丘里效应促进脉动热管中工质的循环,并运用Fluent数值模拟中的VOF模型,从压差、温度等因素,研究了新型闭环脉动热管（CLPHP）的传热性能。结果表明：在相同的热流密度下,文丘里脉动热管的启动时间均比普通脉动热管启动时间短,其中3号(文丘里管段位于蒸发段)脉动热管启动时间最短;在小输入热流密度下,由于文丘里脉动热管能维持较长时间的小幅振荡,使其热阻均小于普通脉动热管,在32238 W/m2时,3号脉动热管换热性能最佳。在输入热流密度大于32238 W/m2以后,文丘里脉动热管的热阻均大于普通脉动热管热阻。新型脉动热管的传热性能的研究为小输入热流密度脉动热管的优化设计提供了新思路,为工程应用提供了设计依据。