多变量极值搜索控制在跨临界CO2中间过冷补气热泵系统中的应用

为了将跨临界CO₂中间补气过冷热泵热水器的实时能耗控制在最低水平,将多变量极值搜索算法运用到跨临界CO₂中间补气过冷系统的控制方案,将系统功耗设定为目标优化量,跨临界CO₂系统的排气压力和中间压力设定为控制量。采用仿真软件Dymola(Modelica 3.2.3)和模型库ThermalSystems(TLK-thermo、GmbH)搭建了跨临界CO₂中间过冷补气热泵热水器和相应控制系统的动态模型,在环境温度-12℃,进、出水温度为45℃、65℃工况下,给定系统初始状态点为排气压力12MPa、中间压力7MPa,经过极值搜索控制器作用后,排气压力与中间压力稳定控制在能够实现系统最低能耗的最优参数下,验证了该控制方案的有效性。为了验证该系统的可靠性,模拟过程中极值搜索系统在排气压力和中间压力的运行初值分别为10、6 MPa,10、8 MPa,14、6MPa,14、8MPa的情况下,系统均能到达并收敛到最低能耗点。     

深水井精细控压下套管研究

深水窄压力窗口地层给下套管带来了巨大挑战,下套管时产生的波动压力将导致井筒压力超过压力窗口上限而出现井漏,大大增加了作业时间,采用传统方法下套管时为了防止波动压力过大而超过安全压力窗口只能降低下套管速度,这样虽然在一定程度上减小漏失风险但增大了作业成本,且这种方式不一定有效。因此,针对深水窄安全压力窗口地层下套管漏失风险问题,基于动态波动压力建立了深水窄安全压力窗口井筒压力控制模型;并在此基础上提出深水精细控压下套管方法。利用建立的模型分析井筒压力影响因素发现,井筒压力随着套管下入深度、最大下入速度、钻井液密度以及钻井液的屈服值、黏度的增大而增大。计算表明,深水精细控压下套管不但降低了漏失风险,还缩短了作业时间,降低了作业成本。     

基于HYMOSTRUC3D的固井水泥石孔隙结构演变及力学强度发展规律

固井水泥石微结构发育规律是固井工艺设计和固井质量评价的重要参考依据.以HYMOSTRUC3D软件为基础,建立了水泥水化模型,获取了CH[CH表示Ca(OH)2晶体]含量和抗压强度,并对实验结果进行了对比,模拟结果与实验结果的偏差基本都在10％以内.然后,基于水泥水化模型获取了不同水灰比(W/C,W/C=0.4、0.44、0.5、0.6、0.8、1.0、2.0)和水化龄期对固井水泥浆水化过程中C3S(3CaO·SiO2),C2S(2CaO·SiO2),C3A(3CaO·Al2O2),C4AF(4CaO·Al2O3·Fe2O3),C-S-H(Ca5Si6O16(OH)·4H2O)CH、孔隙率、孔径分布、抗压强度和三维结构等的影响.同时,采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程重点讨论了抗压强度与孔隙率的关系.结果表明:在水泥水化过程中,随水化反应的进行,水泥石孔隙率逐渐减小,抗压强度增大;随水灰比增大,粗孔含量增加,细孔占比减小,孔隙率增大,孔径分布变宽,抗压强度减小.采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程拟合抗压强度与总孔隙率和毛细孔隙率的相关系数都达到0.92以上,分别为0.96、0.92、0.95和0.98、0.97、0.98;毛细孔隙率是固井水泥石强度发展的主要影响因素.