煤炭地下气化高温喷淋井筒温度应力场研究

煤炭地下气化是对传统物理采煤技术补充的新一代化学采煤技术。气化过程中井筒受到高温和内压载荷的共同作用。针对煤炭地下气化生产井井身结构特点,基于传热理论建立了环空喷淋注水降温条件下的井筒瞬态温度计算模型,结合井筒压力模型基础上,根据弹性力学及壁圆筒理论建立了套管–水泥环–地层围岩组合体温度应力场计算模型。结果表明:高温时,井筒各部分因热膨胀或热收缩受限制而使井筒应力增加。在自然降温条件下套管、水泥环的理论计算最大应力分别为2640.6、151.3 MPa,均超过本身材料许用压应力,在不考虑温度时,套管、水泥环轴向应力分别只有28.4、15.0 MPa,远小于考虑温度时的结果;在环空注水降温方式下,通过控制喷淋腔温度能够有效降低井筒应力;随着套管内压增大,井筒应力也随之增大,且套管内压变化会造成套管和水泥环应力方向发生改变,在对其进行强度校核时需要分情况讨论;在水泥环两侧交面处的应力落差一般较大,水泥环性能参数也与井筒应力密切相关,随着水泥环弹性模量降低或泊松比增加套管-水泥环的应力随之降低,即胶结性能好,高韧性、高泊松比性能的水泥环材料能够降低套管-水泥环应力。上述研究认识可以为煤炭地下气化生产井结构设计及生产工艺提供借鉴。

深远海岛礁能源保障模式研究

深远海岛礁的能源保障特别是供电保障一直是制约深远海岛礁发展亟待解决的瓶颈问题。结合我国深远海岛礁分布区域、分布特点、能源需求、供给保障方式、产业装备需求情况等,对比分析了几种能源在深远海岛礁供能的特点,最终制定了以LNG为主,新能源为辅,柴油为应急供能的适合我国深远海岛礁能源保障的有效模式,并谈论了建设综合能源示范小岛的可行性。

煤炭地下气化高温井筒温度场研究

基于井筒与地层的传热情况,根据能量守恒及井筒传热原理,考虑物性参数随温度和压力变化,建立了生产井井筒的温度场预测模型,形成了求解算法和数学仿真模型,研究了温度场的影响因素。结果表明:产出气各物性沿井深分布差异较大,在分析时有必要耦合考虑;随着日产量和井底温度增加,井筒各段的温度均上升,其中日产量在30×10^(4) m^(3)/d时,井口的产出气温度最高(686℃),井底温度在1000℃时,井口温度为588℃;井底压力对温度场影响很小,在工程应用中可忽略不计;随着井深增加,井口温度下降。