蒸汽沿井筒流动过程热损实验及数值模拟

蒸汽沿井筒流动过程中,蒸汽参数(压力、温度及干度等)和径向散热损失均沿流动过程变化.对井筒传热过程进行了分析,建立了数值模拟计算模型.通过地面模拟实验,实测了隔热管的热损分布.研究结果发现,接箍和隔热管外壁存在热桥,受影响的隔热管长度在0.5 m左右.同时,接箍处热流密度是正常隔热管的3倍以上,是需要研究的重点.按实验修改后的隔热管视导热系数模拟计算井筒热损分布,精度有较大提高.     

水平井筒压降及其对产能影响的研究

根据水平井筒变质量流动特点,建立了水平井筒压力梯度模型,讨论了几种计算井筒压力降的方法.由于沿水平井筒段的压力变化直接影响油藏中的流体沿井筒生产段的流入,引入了考虑井筒压降时水平井产量的估算模型,并针对井筒为无限导流时的产能计算,计算了考虑井筒压降对水平井生产动态的影响.所得结果可为准确估算水平井产量以及合理预测水平井的生产动态提供理论依据.     

垂直管流中的气液两相流压力计算

目的解决深井气举采油过程中不同流动型态的压力梯度、持液率、混合物密度对气举井设计和运行影响的问题。方法假设井简相关过程参数,采用阻力系数法计算油、气、水混合物的压力沿井筒的分布规律,进而预测某一深度处的压力。结果得出两相流体在井筒中密度的变化规律、水头损失和井筒中不同深度处两相流体的压力梯度。结论阻力系数法是一种较简单方便的计算垂直管流某一深度压力的方法,对于油气井的优化设计、稳产高产及测试技术的精确性具有重要的现实意义。     

注汽井井筒温度分布的模拟计算

现场使用的注汽井井筒模拟软件存在的主要问题是对隔热井筒的节点划分过粗 ,未考虑隔热油管接箍和伸缩管等对井筒温度分布的影响 ,其计算结果误差较大。针对这一问题建立了井筒温度分布精细描述数学模型 ,编制了新的计算软件 ,此软件考虑了接箍处轴向导热的影响 ,改进了地层热阻的计算方法 ,并采用新方法计算环空隔热介质的导热系数。对隔热油管外管壁温度分布进行的局部加密处理后的计算结果更能接近实际热损失情况。分别用数值解法和解析法求解了隔热管外管壁的温度分布。与现场测试数据的对比说明 ,精细模型计算的结果准确度高 ,能满足工程精度的要求 ,对地层热阻、环空隔热介质等的分析计算比较可靠。     

超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘举升工艺

根据传热学和两相流原理,建立了超稠油双管泵下掺蒸汽井筒加热降粘举升过程中蒸汽与产液沿井筒传热与流动的热力学模型。计算了蒸汽与产液沿井筒的温度分布和压力体质了抽油杆柱受力分析与抽油杆柱设计。     

水平井筒流体变质量流动压力梯度模型

建立了水平井筒油藏流体从管壁流入时孔眼段流体压力梯度模型 ,讨论了井筒有效管壁摩擦系数对流体压力梯度的影响。在此基础上 ,建立了同时考虑井筒流体流动和油藏渗流的井筒油藏耦合模型 ,该模型将Dikken模型中沿整个水平段单位长度生产指数为常数的假定进行了推广。在给定条件下对压力降模型进行了讨论 ,计算了单个孔眼段的压力损失。计算结果表明 ,水平井段较长或产量较高时 ,水平段流体压力降比较明显。     

注汽井井筒温度分布的模拟计算

现场使用的注汽井井筒模拟软件存在的主要问题是对隔热井筒的节点划分过粗，未考虑隔热油管接箍和伸缩管等对井筒温度分布的影响，其计算结果误差较大。针对这一问题建立了井筒温度分布精细描述数学模型，编制了新的计算软件，此软件考虑了接箍处轴向导热的影响，改进了地热阻的计算方法，并采用新方法计算环空隔热介质的导热系数。对隔热油管外管壁温度分布进行的局部加密处理后的计算结果更能接近实际热损失情况。分别用数值解法和解析法求解了隔热管外管壁的温度分布。与现场测试数据的对比说明，精细模型计算的结果准确度高，能满足工程精度的要求，对地层热阻、环空隔热介质等的分析计算比较可靠。     

水平井筒流体质量流动压力梯度模型

建立了水平井筒油藏流体从管壁流入时孔眼段流体压力梯度模型。讨论了井筒有效管壁摩擦系数对流体压力梯度的影响,在此基础上,建立了同时考虑井筒流体流动和油藏渗流的井筒-油藏耦合模型。该模型将Dikken模型中沿整个水平段单位长度生产指数为常数的假定进行了推广,在给定条件下对压力降模型进行了讨论。计算了单个孔眼段的压力损失。计算结果表明,水平井段较长或产量较高时。水平段流体压力降比较明显。     

水平井生产特性及孔眼密度优化分析

建立了考虑油藏流入影响的水平井筒水平段流动模型 ,在给定边界条件下对模型进行了数值求解 ,得到了水平井筒沿程压力分布和流入剖面。推导了均匀流入时压力剖面、单位长度生产指数剖面以及沿水平段的孔眼分布方程 ,并用一个实例计算了在给定井产量和水平段长度时所需要的生产压差。计算结果表明 ,由于井筒中压降的存在 ,油井产量不能随水平段长度的增加而无限增加     

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。     

异常温压复合地层注热流体井井筒传热计算

考虑到储层温度、压力对于注热开采井井筒热损失的重要性,利用热量传递基本理论和能量守恒原理,建立了含有异常温压储层的注热流体井井筒热损失计算模型。分析了地温梯度和地层压力系数对岩石热物性参数的影响,计算了不同流体注入速率和不同隔热层参数下的井筒热损失程度,并讨论了地层温度压力对井筒流体稳定时间和稳定温度的影响。结果表明,对于单一的砂质沉积,地层压力系数越高,岩石的导热系数越大,热扩散系数越小;温度异常对井筒热损失影响较为明显,存在高温、低压地层的井筒热损失小,井筒流体到达稳定状态时温度较高。该模型可用于现场同类油藏的井筒沿程温度预测。     

暖水瓶热损失的理论分析

本文对暖水瓶的导热途径进行了较为详细的理论分析.提出了瓶胆夹层气体临界压强的概念;给出了各种热损失的计算方法;并以常用的5号暖水瓶为例,对各种热损失及其在24小时内引起的温度降进行了定量计算;估价了它们各自对保温效果的影响.     

四通换向阀对家用热泵空调系统性能的影响

四通换向阀对热泵系统的热性能和效率会产生一定的影响．只要热泵系统处于运行状态,该性能影响就一直存在．通过搭建的实验台,测定了家用分体式热泵型空调器中四通换向阀的传热、压降和制冷剂泄漏损失的具体值,得出了相应的特性系数;建立了包括四通换向阀在内的热泵系统稳态仿真模型,并经实验验证．通过实例,定量分析了四通换向阀的各种损失对热泵系统热性能和ＣＯＰ所产生的影响．结果表明,四通换向阀使家用热泵系统的ＣＯＰ下降了２．５％左右．通过改进四通换向阀的特性,可减少其对热泵性能的影响,有利于热泵系统的节能．     

流体入口温度对换热器热力学性能影响的分析

采用Ｙｏｎｇ分析方法,分析了高低温换热器的热力学特性,给出了高低温温换热器Ｙｏｎｇ效率的计算式在考虑了和不考虑压力Ｙｏｎｇ损失这两种情况下,系统地讨论了冷热流体入口温度高代温换热器Ｙｏｎｇ效率的影响。     

石蜡微乳液在板式换热器内的流动和传热特性研究

利用实验的方法研究了不同质量分数的石蜡微乳液在板式换热器中的压力损失和传热性能.结果显示,质量分数接近50%的石蜡微乳液的储能能力强,具有流动换热性能,可以用于储能.含少量石蜡的微乳液的流动性好,其换热能力在相变温度区间内显示出略好于水的传热特性.     

矩形通道内航空煤油流动换热数值研究

针对先进动力装置利用航空煤油实现再生冷却的现实需求,建立了矩形冷却通道流/固/热耦合的三维数值模型,分析了入口质量流量、压力、热流密度等工况条件对矩形通道内航空煤油流动传热特性参数的影响。结果表明：增大质量流量和减小热流密度都会提升航空煤油的换热能力;在一定压力范围内,压力对航空煤油换热的影响不明显,但随着压力的增加,煤油的换热能力变差;由于传热恶化的发生,上述工况对压力损失和摩擦阻力的影响较为复杂。     

翼型翅片对管片散热器散热性能的影响

针对恶劣环境下工程车辆散热能力不足的问题,提出一种翼型翅片的管片散热器改善方案。首先,采用Fluent 15.0对散热器原始模型的单元体进行数值建模分析,并与试验数据对比验证仿真的可行性;其次,采用相同仿真条件对翼型翅片散热器进行仿真分析;然后分别研究翼型方案、类型和位置对压力损失和换热系数的影响;最后,通过田口法设计正交试验,寻找最优的翼型翅片配置组合。结果表明:仿真结果与试验数据吻合较好;在进气口速度为12 m/s时,翼型翅片比原始翅片综合评价因子提高5.73%;翼型种类和翼型方案对压力损失与换热系数的影响较大,翼型的移动位置对压力损失和换热系数几乎没有影响;采用方案2、NACA0015翼型和左移2 mm的配置组合时的综合评价因子最大,散热性能改善最明显。研究结果为翼型翅片在工程车辆管片散热器性能改善方面提供了经验认知。     

再生冷却结构参数对煤油流动换热的影响及优化

为揭示冲压发动机燃烧室再生冷却结构参数对煤油流动换热的影响,实现对结构参数的优化,以单根再生冷却通道为研究对象,在通道总数一定的情况下,分别对RP-3航空煤油在不同内壁厚度、肋片厚度及高度的通道中流动换热进行了数值研究,发现薄内壁的通道冷却效果好,流动压力损失稍大;厚肋片的通道冷却效果好,但压力损失随肋片厚度的增大而急剧增大;随着高度增大,冷却效果变差,但流动压力损失急剧减小;3种结构参数对油温的影响都很小。分别对影响机理进行了理论分析,在此基础上,为得到一种对流换热效果尽可能好以及流动压力损失尽可能小的冷却通道,利用Workbench平台的目标驱动优化工具,采用遗传算法对冷却通道进行优化设计,经校验,优化后的通道满足设计目标。     

V形肋通道内蒸汽冷却的传热及流动特性

在雷诺数处于(6.0~17.7)×103的条件下,利用红外热像仪测量了蒸汽冷却、不同角度V形肋通道换热表面的局部努赛尔数分布,利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,分析了不同角度V形肋通道内蒸汽的传热特性及压力损失,并与相近工况下的空气冷却结果进行对比.结果表明:采用V形肋通道可以有效提高通道的强化换热特性;随着V形肋角度的减小,冷却性能不断提高,45°的V形肋通道的换热性能最佳;V形肋可使换热通道内部流体形成二次流,通道核心区的低温流体随之补充,使得通道中间靠近换热面的热边界层减薄;在相同雷诺数的条件下,蒸汽冷却的传热性能明显高于空气冷却,但两者的压力损失十分接近.     

井筒内超临界多元热流体注入过程的数值模拟

在稠油热采过程中,提高注入工质的流动参数可显著增加采收率。为评价超临界多元热流体注入井筒后的流动传热特性,建立了相应的计算模型,得到了井底温度、压力与沿程热损失随注入流量、井口温度及井口压力的变化规律,并与注入超临界蒸汽情况下的流动传热规律进行了比较。结果表明,井底参数与注入流量呈单调关系;井底压力与井口温度、压力亦呈单调关系;而其他井口、井底参数的组合呈现出复杂关系。相同井口压力条件下,为使井底参数达到超临界状态,超临界多元热流体的井口温度和注入量高于注入超临界蒸汽的情况。适当选取较低的井口压力,可以减少热损失,提高经济性。所得结果可为注入工质参数的选取提供参考,进而为海洋稠油开发中的能源与动力保障的研究及设计明确需求。