串并联管路条件下的油水两相流动综合模型

油水两相混合流动是油田开发过程中常见的流动形式。然而,目前的研究主要局限于单一恒径管道内,缺乏对并联或串联管路等复杂管路内流体流动的研究。本文基于管路串并联理论、流型转变准则、双流体模型和均相流模型,建立了复杂管路油水两相流动的综合模型,结合实例对该模型进行了验证,与数值模拟结果进行了比较。研究结果表明,该模型对油水两相在复杂管路中的分流情况和压降均表现出了良好的预测性,在两相体积含水率分别为0%~100%条件下,模型预测的绝对平均百分误差最高为14.4%,总体平均误差为9.8%。     

碳酸盐岩自转向酸酸液流动模拟实验研究与评价

在自转向酸酸化机理研究的基础上,对实验所用酸液体系从增黏性能、破胶性能和转向性能等方面进行了评价。实验发现,残酸在80℃时黏度可达到1 128.2 mPa·s,具有良好的封堵增黏性能;5%的乙二醇可使残酸黏度降至2 mPa·s,破胶效果好。通过岩心流动实验分别对常规酸和自转向酸在地层中的反应流动进行模拟,绘制了水驱-酸化-水驱全压降曲线。单岩心流动实验表明,自转向酸对于较高渗透率岩心的处理效果优于常规酸液,而对于较低渗岩心改造效果不明显。双岩心流动实验发现,对于不同渗透率差异倍数的两块岩心,自转向酸对于其中的低渗岩心改造效果要好于常规酸,然而随着渗透率极差进一步增大,自转向酸增黏改造效果变差。     

行人流场论

相比于车辆,行人的移动更灵活,表现更智能.通常行人是在综合评价其周边行人环境和预评估该环境演化的基础上移动以获得最佳效果.如何定量描述行人的移动是行人流模型研究的一个重点和难点.从场的观点出发描述行人流,将行人的主动智能转化为被动的由假想的行人场施加于行人所处位置的场强,从而得以在行人流模型中定量考虑行人的智能.结果表明,许多实际的行人现象,如行人流的出口处双向摆动、行人道自生成、行人的靠右行驶产生的人群分离等,皆可在仿真层面得到较好再现.     

裂缝三维非对称延伸模型的建立及加砂程序的确定

油气层水力压裂时,所产生的裂缝将在长、宽、高三方向同时延伸。为了提高压裂设计的准确性和施工的成功率,本文建立了水力压裂裂缝三维非对称延伸的数学模型。该模型考虑了注液过程中的井筒温度变化和裂缝中的热交换对裂缝几何形态的影响。在此基础上,根据各段裂缝所需的导流能力,确定了各段裂缝填砂所应具有的面积浓度,以及相应的地面各注入段的砂比。     

塑料异型材挤出流动的一种数值模拟方法

提出一种基于横截面法和流动路径法的异型材挤出成型中熔体在模头内流动的数值模拟方法。此方法的主要特点是三维流动问题转变为一个一维和一个二维问题求解,它可预测截面复杂的异型材挤出模头压力降和具有多个分支流道的挤出模头出口处物料的平均流速,并用实际算例说明了数值模拟的特点和用途。     

球形颗粒流数值模拟宏细观力学强度参数相关性研究

采用颗粒离散元方法研究岩土体的细观力学性质时,由于细观参数的选取具有一定的人为性和不确定性,如何确定宏、细观参数之间的关系是必须面临的难题。基于平行粘结模型,在大量数值三轴压缩试验基础上,建立了岩土颗粒材料三维细观参数(颗粒摩擦系数、颗粒接触刚度比、颗粒粘结强度、颗粒粘结强度比)与材料宏观力学强度参数(c,φ)的标定关系。结果表明:细观参数颗粒接触刚度比与颗粒摩擦系数对岩土颗粒材料的剪切强度参数(c,φ)影响较大,其他参数影响可忽略;采用多元非线性拟合方法,定量给出了相关细观参数与宏观剪切强度参数(c,φ)的计算公式;并通过一处于蠕滑状态的边坡力学状态对标定的参数准确性进行了验证。所建立的预测公式可为相关力学计算与数值模拟提供参数确定依据。     

基于颗粒流程序的矿区重载下级配碎石分析

为了研究矿区重载作用下级配碎石的细观力学响应,利用颗粒流程序构建了不同厚度级配碎石的矿区道路细观结构,在施加矿区典型矿车荷载条件下,追踪了道路结构内部颗粒的接触力、位移变化情况,并监测了荷载作用下级配碎石底部平均应力、轮胎中间竖向位移.结果表明:施加重载后,细观模型内部的接触力网和位移矢量出现各向异性,主要分布于荷载下方,随着深度的增加,荷载的影响逐渐减小;在厚度为40 cm时测量圆1和测量圆3的配位数最大,测量圆2在45 cm时配位数出现最大值;随着厚度的增加,XX和YY方向平均应力基本呈增加的趋势,在45 cm处出现峰值;最大接触力和平均接触力的最大值所对应的厚度分别为45 cm和40 cm;左右轮胎中间竖向位移在厚度为45 cm时出现最小值;矿区重载级配碎石层的推荐厚度为40～45 cm.     

基于DDPM模型的高压管汇冲蚀磨损数值模拟

为探究考虑颗粒间相互作用的高压管汇冲蚀磨损机理,通过计算流体力学方法研究了高压管汇固液两相流的速度、压力、湍动能和湍流耗散率,通过正交试验设计25组仿真,对比分析DDPM模型和DPM模型的数值模拟结果,得到工况参数、空间夹角、颗粒特性对高压管汇冲蚀速率的影响规律。结果表明：在用CFD方法对高压管汇进行冲蚀磨损数值模拟时,DDPM模型对高压管汇岐型三通冲蚀磨损的预测精度好于DPM模型;空间夹角在60°～90°时,最大冲蚀集中在三通相贯线和相贯线两侧面;空间夹角在30°～45°时,最大冲蚀集中在三通相贯线处;随着颗粒形状系数减小,流速4 m/s到12 m/s,冲蚀速率逐渐增大,最大冲蚀速率变大1.4倍,并在流速最大时达到峰值;结论可为高压管汇结构优化和剩余服役寿命预测提供理论支撑。     

无隔水管海底泵举升系统井底压力计算与分析

在无隔水管海底泵举升系统(riserless mud recovery system, RMR)钻井中,当钻井泵停止工作时,可能会发生U型管效应,而U型管效应的发生势必会导致井底压力处于不平衡状,发生溢流的概率将大大增加。为了能够在U型管效应发生期间,对井底压力进行控制,保持井眼稳定,通过建立RMR系统在停泵工况下的U型管效应环空返速数学模型,对RMR系统在该期间的环空返速和井底压力变化进行了模拟,分析了在恒定井底压力下海底泵入口压力和海底泵出口流量的变化规律。结果表明：海底泵入口流量越小,可调区间越大;钻井泵停泵前流量越大,维持井底压力恒定下的时间越短,钻井泵停泵前27、32、37、42 L/s时流量可调的截止时间分别为21、19、18、16 min。形成了适用于RMR系统在该期间进行井底压力控制的流量调节方法,为实际作业时的井控方法和操作提供了理论指导。     

基于数值模拟的水下发球管汇系统流动与冲蚀

水下发球系统具有作业成本低、无需长时间停井的优势,应用前景广泛。发球管汇系统管道结构复杂,管道内流场变化规律不清,出砂现象严重,在发球过程中会出现高流速,易发生冲蚀。基于某水下发球管汇系统,应用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)的方法进行流场计算及冲蚀分析。结果表明,管内流速分布不均,弯管与T形管区域存在偏流;气液两相分布较为均一,但在竖直管段存在积液。对比冲蚀模型的计算结果,发现Generic与DNV模型计算结果相对准确;颗粒冲蚀速率较大的位置主要分布在含液区域或气液界面处,且竖直管段的冲蚀速率比水平管段更大;当颗粒含量为10×10^-6 kg/m³时,颗粒直径为100μm时,最大冲蚀速率为0.21 mm/a;最大冲蚀速率随着砂颗粒含量的增大、含砂量的增大而增大;且随着砂粒直径的增大,冲蚀区域愈趋向集中。管内流速高,长时间运行时冲蚀现象严重,需加强关键冲蚀区域的防护措施,提高腐蚀裕量,以保障管汇系统的安全运行。