考虑井间干扰的底水气藏临界产量计算方法

对于井间距较小的开发井网,井间干扰会对气井临界产量的计算造成较大影响。在以往单井临界产量计算模型的基础上,根据气水两相渗流理论及叠加原理,分析井间干扰对气井临界产量的影响,推导考虑井间干扰的底水气藏气井水锥高度和临界产量公式,并通过牛顿迭代法计算气井临界产量。实例计算表明,井间干扰对气井临界产量有很大影响,考虑了井间干扰的气井临界产量比不考虑井间干扰的临界产量小26.67%。该研究对于底水气藏的合理开发具有一定的指导意义。     

泄水建筑物过流面掺气设施的空腔长度

泄水建筑物过流面掺气是一种有效的减蚀方法．在掺气设施设计中有许多因素需要考虑，其中之一是空腔长度，它对掺气减蚀效率起着重要作用，而决定空腔长度计算精度的一个主要参数就是水流出射角．本文分析了影响水流出射角的结构参数和水力学参数，通过引进权重系数提出了考虑上述参数影响的4个改进的出射角计算公式；根据6个工程12个掺气设施的68组试验资料，包括模型和原型实测资料，运用误差理论，对4个改进的计算公式进行了比较，推荐了出射角的计算公式；用本文推荐的公式计算的空腔长度，与当前流行的5种公式的计算结果相比，本文推荐的计算公式具有较高的精度．     

考虑蒸汽热损失的稠油热采Blasingame产量递减曲线

以往Blasingame产量递减典型曲线都未考虑热损失对曲线的影响,而在稠油热采过程中蒸汽热损失难以避免,忽略蒸汽热损失明显不符合实际情况。针对稠油热采,建立考虑蒸汽热损失的产量递减分析理论模型。利用拉普拉斯变换、特征函数等现代数学方法对模型进行求解,得到拉普拉斯空间中的井底压力表达式,然后求得定井底压力条件下的产量变化解式。利用数值反演,绘制了考虑热损失的定压生产不稳定流动产量曲线和Blasingame产量递减典型曲线。通过分析蒸汽冷凝系数对不稳定流动产量曲线和Blasingame产量递减典型曲线的影响发现,蒸汽热损失对稠油产量影响很大,蒸汽热损失越大,产量越小,在实际生产过程中不能忽略蒸汽热损失的影响,否则会产生较大的误差。热油带半径、流度比以及储容比对Blasingame产量递减曲线早期阶段也会产生较大的影响,Blasingame产量递减曲线随各参数的变化而变化。     

考虑应力敏感的产水气井产能方程

在气藏开发过程中,随着地层压力下降,有效应力增加,孔隙度和渗透率均降低,再加上气井产水的影响,将导致气井产能大幅下降。为综合研究储集层应力敏感性和产水对气井产能的影响,基于渗透率随压力的指数式变化关系式,建立了考虑应力敏感的产水气井产能方程。通过推导与求解,获得了受应力敏感指数与水气比同时影响的二项式气井产能方程,提出了产能方程预测IPR曲线求解方法。最后结合实例进行分析,定量展示了应力敏感和产水对气井产能变化的影响,同时也证实了该产能方程的可靠性和实用性。     

工字形铝合金受弯构件的整体稳定性分析

研究铝合金无侧向支撑受弯构件在各种荷载作用下的整体稳定问题. 介绍了国外现行铝合金规范中的受弯构件整体稳定性的设计方法; 通过有限元计算研究了材料热处理方式对铝合金受的整体稳定性的影响; 针对几个算例, 比较了各种规范计算结果与有限元计算结果. 以我国钢结构设计规范为基础, 参考欧洲铝合金规范、英国铝合金规范和美国铝合金规范, 适当修改了钢结构受弯构件稳定系数的计算公式, 提出了铝合金受弯构件稳定系数的计算方法. 通过对大量的有限元计算结果的统计分析, 验证了文中建议的铝合金受弯构件稳定系数计算公式的准确性. 通过与文献中试验结果的对比, 可以证明文中提出的设计方法能够很好的应用于实际设计中.     

超温水体蒸发系数通用公式的研究与应用

在环境参数可控风洞中对影响蒸发的风速、水气温差、水温、相对湿度等物理量进行系统试验。试验结果表明蒸发系数取决于风速的强迫对流和水气温差的自由对流。分析试验数据得到了水面蒸发系数的建议公式和相应的水面散热系数公式以及附加蒸发系数公式。用参数变幅很大的天然水体和受纳废热水体的实测资料和研究成果检验了建议公式的通用性。建议公式已为DL／T5084-98《电力工程水文技术规程》及GB／T50102-2003《工业循环水冷却设计规范》推荐应用于计算水面蒸发、水面散热及附加蒸发。     

页岩气非线性渗流的有限元模拟方法

基于考虑解吸、扩散和滑移作用的页岩气非线性渗流理论模型,构建了以压力为自变量的页岩气非线性渗流的三维有限元方程.通过一个忽略解吸效应的页岩气稳定渗流算例和一个考虑解吸附效应的页岩气非稳定渗流算例,求解井筒附近压力场,以及压力和气井产量随时间的变化,并与文献中的理论解进行对比,验证数值方法的合理性.结果表明,本文提供的页岩气非稳定渗流数值计算方法,其结果与理论解吻合,且收敛性好,可用于页岩气开发中气井周围压力变化和气井产量的预测,为页岩气井设计和页岩气开采提供重要的手段.     

小浪底水库调水调沙期水沙运动全过程模拟

为模拟调水调沙期小浪底库区水沙运动过程,建立了考虑有干支流倒回灌的明流与异重流交替演算的一维水沙耦合模型.该模型采用了适用于复杂支流水系的零维水库法和考虑支流底坡的流量公式计算干支流倒回灌,采用潜入点判别条件衔接明流与异重流计算,并考虑了非静止水面假定下异重流与上层清水的耦合.应用该模型对选取的2002年及2012年小浪底水库调水调沙过程分别开展参数率定及不同工况下的过程反演.计算结果表明,库区自上而下可划分为零支流库区段、明流段和异重流段,考虑倒回灌过程的模型在3个区段均能较好还原实测水沙过程,不考虑的模型仅在零支流库区段和考虑的模型误差相近;由于其忽略了干支流倒回灌对水沙输移的影响,明流段的水位、流量及含沙量在回灌期偏小,在倒灌期偏大;异重流段的潜入点位置及时间滞后,异重流交界面高程、流速及含沙量偏大,计算排沙比过高.另外,模型相关参数的敏感性分析还表明,交界面阻力系数、倒灌阻力损失系数和水量掺混系数对计算结果的影响依次减小;其中交界面阻力系数的增大,一定程度上导致模型响应的滞后;倒灌阻力损失系数的影响,则需依据支流底坡的具体大小分情况讨论.     

锈蚀钢筋混凝土柱偏心受压性能精细化模拟

针对锈蚀钢筋混凝土(RC)柱的偏心受压力学行为,本文从细观角度出发,将混凝土看作是由骨料、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,并且考虑锈蚀导致的钢筋和保护层混凝土的材料性能劣化以及黏结强度退化,建立了其三维细观精细化有限元分析模型.数值计算结果与试验结果的良好吻合,验证了数值分析模型的合理性.在此基础上,主要分析了锈蚀率和偏心率对RC柱偏压力学性能的影响.发现:钢筋锈蚀会引起临界偏心率增大,使构件趋于脆性破坏;锈蚀率增加会明显降低柱的刚度、延性和承载力;偏心率的增加则会导致构件轴向承载力降低,柱的破坏模式变为大偏心受压破坏.最后,基于完好状态RC压弯构件承载力统一公式,考虑钢筋锈蚀的影响,发展建立了锈蚀RC构件压弯承载力计算公式,并与试验结果进行对比,验证了所提公式的准确性.     

铜-水纳米流体流动与对流换热特性

建立了测量纳米流体流动与传热性能的实验系统, 测量了不同粒子体积份额的Cu-水纳米流体在层流与湍流状态下的管内对流换热系数和摩擦阻力系数, 详细讨论了Reynolds数和纳米粒子体积份额对纳米流体对流换热系数和摩擦阻力系数的影响. 实验结果显示, 在液体中添加纳米粒子显著增大了液体的管内对流换热系数, 而纳米流体的阻力系数并未增大. 例如, 在水中添加2.0%体积份额的Cu纳米粒子, 相同Reynolds数条件下, 纳米流体的对流换热系数比水增大了约60%. 综合考虑影响纳米流体对流换热的多种因素, 提出了计算纳米流体对流换热系数的关联式, 通过比较关联式的计算结果与实验数据, 表明关联式正确地描述了纳米流体对流换热过程, 可以用来计算纳米流体的对流换热系数.     

油砂SAGD合理开发界限与主控因素研究

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是油砂开发中应用最广泛的技术,但其开发效果易受到诸如夹层、水层等复杂地质条件的制约.首先,本文通过分析加拿大L油田已投产SAGD井对的生产动态,结合数值模拟结果,研究了HPVH(烃柱高度)、夹层、层间水层和顶水层对SAGD高峰产能的影响规律,并确定了开发界限;其次,通过非线性多元回归方法,建立了高峰产能与影响因素之间的经验公式,并与巴特勒公式计算结果进行了对比;最后,通过蒙特卡罗模拟方法确定了影响高峰产能的主控因素.结果表明,HPVH为影响SAGD高峰产能的主控因素,各因素对高峰产能的影响程度大小排序为HPVH、夹层厚度、层间水厚度、水平井长度和顶水厚度.研究结果为油砂SAGD开发动用储量筛选和井位部署提供了合理依据.     

水力作用下同向双平面滑移型岩质边坡稳定性分析

同向双平面滑移型岩质边坡的滑移破坏多属于推动式滑动破坏,其稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对岩体的水压力。通过分析此类边坡中地下水力的作用,发现水压力主要为沿结构面的静水压力和拖拽力。在建立边坡水力分析模型的基础上,推导出后缘结构面临界充水高度的表达式,并根据与降雨强度的关系建立水力驱动型边坡滑移破坏判据。最后选取实际边坡算例,验证公式的合理性,并运用Matlab编程分析了边坡稳定性系数在不同滑动面水深、滑动面倾角、坡高等影响因子影响下的动态演绎规律。结果表明:边坡的滑移破坏取决于水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与静水压力有关,渗透力的影响很小;在这些影响因子中,坡高、滑动面水深对稳定性系数影响较显著。     

考虑气液相滑移影响的气井两相节流预测模型研究

为进一步提高气井井下节流两相流流型判别及质量流量预测的准确性,通过建立气液两相节流模型临界压力比和质量流量预测评价方法,对3个常用的气液两相节流模型进行了评价。从质量、动量及能量守恒原理出发,运用对比拟合的方法同时考虑节流过程气液相滑移的影响,提出了新的气液两相井下节流流型判别准则。在此基础上提出了适应于临界流/亚临界流条件下节流质量流量预测的新模型,并运用新模型预测了临界压力比及节流质量流量。在实验数据范围内,该模型的预测性能明显优于已有模型。     

波浪作用下泥沙的起动规律

全面分析了泥沙颗粒的受力情况. 通过对颗粒间的黏结力、薄膜水固体性质导致的附加静水压力和波浪惯性力的考虑,导出了适用于粗、细颗粒泥沙起动的统一公式. 该公式也反映了细颗粒泥沙起动流速随容重的变化. 经国内外大量试验资料和现场观测资料的验证,说明该公式全面概括了各种粒径天然沙和轻质沙在波浪作用下的起动规律,为研究和解决河口海岸泥沙问题提供了一个基础公式.     

重力波波包在临界层附近的传播

应用二维可压大气线性与全非线性数值模型, 模拟了重力波波包在临界层附近的传播. 对线性传播的波包来说, 临界层相互作用与线性理论描述非常一致. 大初始振幅尽管会使对流不稳定条件在传播过程中得到满足, 但波包并不会因此变得不稳定. 在无风背景中, 重力波波包的位能和动能可以自由转化. 在进入切变风场后, 在线性传播中这种转化将立即停止; 而非线性传播过程中该转化仍将继续. 非线性作用显著改变了背景平均流, 减小了波包的动量和能量传输速度, 降低了临界层高度; 并使得波包的部分区域变得不稳定, 破碎成更小尺度运动. 波破碎首先消耗动能. 在破碎发展到一定程度后, 位能也开始损耗. 这表明, 是剪切不稳定首先导致了波破碎的发生.     

页岩气直井非稳态非线性渗流的数值计算及产能预测

结合我国南方海相页岩气藏的实际,针对页岩气藏的特殊孔隙结构及多尺度流动的特征,首先由Knudsen数判断出储层主体流态为滑移流,并指出页岩气在页岩多孔介质中的传输过程是一个等温过程.然后修正了Beskok-Karniadakis二阶近似模型,建立了致密页岩气直井平面径向非稳态非线性渗流问题的数学模型.进一步应用玻尔兹曼变换将问题简化,并给出了求解压力场的数值离散显式迭代格式.最后数值计算得到了内边界定压条件下直井的压力场随时间、空间分布曲线,预测了产量随时间变化的规律,并分析了解吸、滑移和扩散效应对产量的影响.     

考虑盐岩蠕变的盐穴储气库地表动态沉降量预测

将盐穴储气库地表沉降量计算分为造腔和存储两个阶段进行研究,考虑了盐岩蠕变性的影响,采用扩展形式的Gaussian曲线表示沉降区形状,建立了盐穴储气库地表动态沉降量计算模型,并推导出相应的地表动态沉降量计算公式.采用本文模型、Schober＆Sroka模型、Fokker模型和FLAC3D对某盐穴储气库地表动态沉降量进行了模拟计算,分析了盐穴储气库的造腔速率、内压、埋深、直径、高度和时间等因素对盐穴储气库地表动态沉降量的影响,并对比了计算结果.计算结果表明：本文模型考虑到盐岩蠕变性特征具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算精度要求;盐穴储气库地表动态沉降量随着造腔速率、埋深、直径、高度和时间增加而增加,随着内压增加而降低;内压、埋深、直径和时间对盐穴储气库地表动态沉降量影响比较显著,而造腔速率和高度对其影响不显著.     

超临界态煤油流动与对流传热特性数值研究

本文采用湍流模拟方法结合煤油的10组分替代模型对国产RP-3航空煤油在水平圆管中的超临界态流动及对流传热特性进行了研究.湍流模拟采用RNGk-两方程模型以及增强壁面处理方法,煤油热物性和输运参数的确定基于10组分替代模型,并采用广义状态对应法则（ECS）结合考虑真实气体效应的Benedict-Webb-Rubin方程计算.同时,通过网格无关性研究以及与煤油加热圆管实验数据的比较验证了数值方法的可靠性.在本文研究的流动条件下,对于壁面热流为1.2和0.8MW/m2的算例,当管壁温度略超过煤油的拟临界温度时将发生传热恶化现象,并且恶化程度随着热流密度的降低而减小;而在壁面热流为0.5MW/m2时则不再出现传热恶化.通过分析传热恶化前后近壁区湍流强度可知,传热发生恶化以及传热性能的再次恢复与近壁湍流强度的变化有关.经典的传热公式如Sieder-Tate公式、Gnielinski公式可以基本反映亚临界区煤油的传热关系,但不能预测煤油的传热恶化现象.而考虑超临界特性的Bae-Kim修正公式可以描述煤油的传热恶化.另外,研究发现：当煤油进入超临界态时,管道摩擦阻力将显著增加.     

直墙结构物对台礁礁坪上规则波传播特性的影响

在岛礁的礁坪上建设水工结构物对其所在水域的水动力环境会产生很大的影响.本文通过二维物理模型试验,研究了在理想形状的礁坪上建设直墙式水工结构物对规则波在礁坪上的变形、破碎和增水过程的影响.实验中测定了不同淹没水深和入射波况下礁坪上的波面高度和波浪增水变化过程,分析了直墙结构物对上述水动力过程的影响,并将实验数据与前人的实验结果进行比较分析.基于伪周期孤立波理论对Gourlay提出的礁坪上波浪增水计算公式进行改进,使改进的相对波浪增水值与淹没水深关系式与本文实验值吻合得更好.     

土石坝渗透破坏溃决机理及数值模拟

提出了一个能正确反映土石坝渗透破坏溃决机理,合理描述土石坝从渗透通道发展坝体坍塌和漫顶溃决全过程数值模拟方法.该方法通过分析土体颗粒在渗透通道中受力情况,出了渗透破坏发生时临界起动流速;分别建议了可合理反映筑坝材料颗粒级配、密度、强度、渗透通道倾角和坝坡、摩阻流速水流速度对冲量影响计算渗透通道扩展大坝漫顶溃决后溃口发展过程坝体冲公式.应用该方法对两座因渗透破坏溃决典型土石坝溃坝过程进行了反馈计算分析,计算出溃口发展规律、溃口流量过程与溃坝洪峰流量值与测结果接近,验证了其合理性.该方法可用于土石坝渗透破坏溃决致灾后果评估和溃坝防洪应预案制定.