2种土壤地下滴灌滴头流量变化规律及对入渗空腔的响应

为研究入渗空腔对地下滴灌滴头流量和土水势的影响规律,通过土箱试验和数值模拟相结合的方法,对比分析了黏土和壤质砂土2种土壤灌水过程中土壤正压及滴头流量的变化规律,反演了滴头出口处空腔半径,并建立了黏土中空腔半径的计算模型.研究结果表明:相同条件下,壤质砂土中的滴头流量大于黏土中的,但变化幅度小于黏土中的;壤质砂土中土壤正压随时间变化呈上升趋势,黏土中土壤正压随时间变化呈下降趋势,受空腔影响,滴头流量与土壤正压随时间的变化趋势不存在必然关系.模拟中,壤质砂土入渗空腔半径可选择较小值或认为与滴头出口半径相同.黏土中空腔半径随滴头额定流量和容重增大而增大.相对于选用固定值,研究得到的空腔半径可以提高现有计算公式在求解滴头流量和土壤正压的精度,拟合的空腔半径经验模型可以应用于地下滴灌水力设计,同时为土壤水分入渗数值模拟的边界条件设置提供依据.

自然通风倾斜隧道火灾烟气最大逆流长度研究

为探讨纵坡隧道利用烟囱效应诱导气流进行火灾烟气控制的可行性,系统开展了烟囱效应作用下倾斜隧道火灾烟气流动规律研究。揭示了倾斜隧道中由坡度产生的烟囱效应作用对火灾烟气蔓延规律的影响,分析了自然通风条件下的倾斜隧道火灾烟气非对称流动效应。结果表明,随着高程差的增大,正向流动的烟气、空气质量流量从50%增加至约100%;而负向流动的烟气、空气质量流量从50%衰减至约0%。利用高程差作为特征参数进行定量表征,提出了火灾烟气与新鲜空气的质量流量经验公式,并推导出了烟气最大逆流长度预测公式。

运用光纤温度评价水平井分段返排率

水平井压裂段返排率是压裂效果评价的重要指标,目前各段返排分析主要采用示踪剂法,但示踪剂在储层中的分布范围、浓度变化、不均衡取样可能是该方法较大的误差来源。针对此问题,利用原始地温、水平井返排阶段某一时间节点的地温和施工井各段压裂液注入量、单井返排总量反向建模推算出压后初期理论地温,成功实现了水平井各压裂段返排率的估算,为评价储层压裂改造效果增添了一种新方法。

液压挖掘机动臂势能回收系统设计

针对现有挖掘机动臂重力势能回收系统缺陷及重力势能严重浪费等问题,进行了重力势能回收系统方案设计,提出一种液压挖掘机动臂下降流量再生回收系统。基于AMESim对各元件模型及系统仿真总模型进行了搭建和参数配置,仿真分析了动臂升降时大小腔压力、流量、再生流量动态性能及动臂位移速度动态性能,计算了动臂下降再生流量贡献率,研究了再生阀芯通径、大腔回油背压、主阀LS→动臂小腔通流面积对再生流量和动臂速度的影响情况,最后进行了整机数据测试。研究结果表明:流量再生阀对动臂下降贡献率仿真值为48%,实测计算值为28.2%;增大流量再生阀通径,再生流量增加,动臂下降速度增大;增加动臂下降背压,再生流量不增加,反而减小,动臂下降速度减小,原因是增加下降背压使大腔输出流量减小,故可再生流量减小,则动臂下降变慢;增大主阀LS腔→小腔通流面积,再生流量增加,动臂下降加快。

示踪剂技术在致密砂岩气藏压裂中的应用

为了了解临兴中区块致密砂岩气藏压裂液返排情况,分析压裂效果,开展了压裂示踪剂监测技术研究工作,并将其应用于该区块2口井压裂监测中。在A水平井9段压裂中注入9种有机微量示踪剂,在目标井B井2层暂堵分段压裂的5个段塞中加入不同示踪剂,通过取样测试示踪剂浓度并在返排阶段计算压裂液返排率。结果表明,A水平井各段压裂液返排率上升趋势与累计返排量上升趋势基本一致。12天返排基本结束后,第9段返排率为20.73%,第7段返排率为18.69%,第6段返排率为15.35%,其余各段返排率均小于10%,其中第1段、第2段和第3段返排率小于5%。该井总返排率为11.79%,第9段、第7段和第6段返排率高于总返排率,说明这几段是主要的返排贡献段。B井第1层前置液返排率为6.75%,第1层携砂液返排率为13.44%,暂堵剂返排率为13.71%;第2层前置液返排率为28.10%,第2层携砂液返排率为25.19%。此次施工B井并未单独进行暂时封堵,而是同时进行了2层压裂。以上成果认识,为压裂液返排提供了一种有效的监测手段。

页岩气井压裂后焖排模式

页岩气井水力压裂过程中注入液量大,但压裂后返排率往往较低,滞留压裂液对储层的影响仍不清晰。针对该问题,选取永川新店子构造YY1井龙马溪组的岩心,开展压裂液渗吸实验,并对比渗吸前后岩心物性、孔隙结构特征及电子显微镜下微观结构等参数的变化规律。实验结果表明:永川新店子构造岩心压裂液渗吸后,岩心平均孔隙度增大了50%,平均渗透率增大了25%,气体吸附量减少了35%,比表面积降低了40%;岩心沿层理方向产生了新的裂缝,并随着渗吸的持续进行,裂缝发生扩展和延伸,逐步沟通裂缝网络,增大了液体的渗吸面积;通过YY1HF井的现场试验发现,焖井30 d后再控产(6万m^3/d)试采,产液量大幅度降低,气井生产稳定。研究认为,压裂后焖井有利于改善储层物性,增加渗流通道,压裂后返排应由小到大逐级控制油嘴排液,以提高气井采收率。

气化喷嘴入射角变化对炉内流场及浓度场的影响

在高2 680mm、直径440mm的煤气化冷态试验炉内,对最外层通道入射角α分别为30°和32°的新型5通道气化喷嘴进行了流场和示踪气体CO浓度分布情况的试验,分析了两种入射角对流场分布、回流量变化及示踪气体浓度分布的影响规律。结果显示:入射角α=32°的喷嘴产生的回流区及回流量大于入射角α=30°的喷嘴产生的回流区及回流量;入射角不同对气体浓度分布影响较小,2种喷嘴均在高径比大于2.07时进入充分混合区域;入射角α=32°的喷嘴比入射角α=30°的喷嘴更有利于气化过程的有效进行。

线性可调音速喷嘴工作特性仿真

为了满足组合发动机模态转换的要求,连续稳定调节推进剂流量十分关键。为此,针对气体推进剂,在常规音速喷嘴的基础上设计了一种可调音速喷嘴。通过塞锥改变音速喷嘴的节流面积,进而实现流量的连续调节。采用两次包络线方法设计塞锥型面,使得可调音速喷嘴具有线性的流量特性。采用计算流体动力学数值仿真研究可调音速喷嘴的工作特性。仿真结果表明反压小于临界反压时,可调音速喷嘴流量不受反压影响。可调音速喷嘴保持临界状态的临界反压比随流量的减小呈增大的趋势。线性可调音速喷嘴的流量与塞锥位置有较好的线性关系,其流量系数高且几乎不受塞锥位置的影响。

控压钻井井筒压力控制技术初探

常规钻井技术钻遇压力衰竭或复杂地层时,经常遇到钻井液安全密度窗口窄,并引起漏、喷、卡、塌等井下复杂问题。控压钻井(MPD)通过控制井筒环空循环流体介质的流量与流态、井口施加压力等因素,结合环空压降模型计算,使环空压力保持在一定的范围,就可以降低甚至避免这些钻井问题,减少非钻井作业时间,提高钻井效率,降低作业成本。

气动真空发生器系统背压与抽吸性能关系分析

对气动系统中常用的真空发生器样机,采用有限体积法对其内部流场进行数值计算,分析了背压不同时内部压力分布和吸入流速改变情况。以此为基础,测量系统背压升高时吸入流量变化量,绘制了背压与吸入流量关系曲线,提出了通过判断系统背压防止逆流现象的方法。在真空发生器系统的设计和应用中,需要在理论计算的基础上,根据试验得出系统正常工作的背压范围,防止逆流现象,保证系统工作。

卧式三旋内多管间窜流返混的数值模拟

利用数值模拟的方法,采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型,对一种卧式第三级旋风分离器实验装置内的湍流气粒两相流动进行了全尺寸的数值模拟,主要考察了不同的泄气率、各旋风单管等压力降和不等压力降对装置集尘室内排尘口附近的流动状况的影响。结果表明,各旋风单管的工作状态并不相同,并导致窜流返混的发生,影响了三旋的分离效率;此外,计算结果还表明,适度提高泄气率有助于抑制三旋单管间的窜流返混,为三旋的优化设计提供了理论依据。

600MW空冷汽轮机末级叶片脱流现象的研究

采用CFX软件对某600 MW空冷汽轮机低压缸内末级流道内湿蒸汽或工质的流动规律进行数值研究。结果表明:在同一质量流量工况下,随着背压的升高,末级动叶上的脱流越来越严重。在背压为11 k Pa(额定背压)工况时,叶片上未出现脱流现象。随着背压的升高,动叶叶片根部脱流区域未变,由叶根至5%叶高处,而顶部脱流区域增大,由90%叶高至叶顶处变为70%叶高至叶顶处。同一背压下,随着质量流量的减小,脱流区在叶顶处明显增大,可以扩展到70%叶高至叶顶处,背压升高或流量降低加剧了动叶上的径向流。

立式天然气多管旋风分离器内流体的流动特性

利用数值模拟的方法,采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型,对一种立式天然气多管旋风分离内的湍流气粒两相流动进行了全尺寸的数值模拟。为了反映真实的流动过程,计算过程中对进气室、集气室、集尘室及各轴流旋风分离器等复杂结构没有进行简化,并实现了完全结构化的网格划分。结果表明,除尘器内各旋风单管的工作状态并不相同,集尘室内含尘气体在各单管间发生窜流返混,影响了多管旋风分离的分离效率;此外,计算结果还表明,适度提高泄气率有助于抑制单管间的窜流返混,为天然气立式多管旋风分离的优化设计提供了理论依据。

充气控压钻井关键工程参数研究

充气控压钻井技术将充气欠平衡钻井和控压钻井技术结合，主要应用于窄密度窗口和对储层保护要求较高的低孔、低渗地层。结合充气钻井工艺特征，考虑注气初期井筒中气体运移规律，建立了环空井筒多相流瞬态模型，并将计算值与实验测量值进行对比，验证了该模型的稳定性和精度。模拟了截面含气率随井深变化规律，以及排量、注气量和井口回压调整时井底压力动态变化规律。结果表明：带压1-2MPa钻进可以大幅改善近井口处两相流流型，有利于安全高效作业；在井筒压力控制对应的工程参数中，调整井口回压的时效性最高，排量其次，注气量最差。研究结果为充气控压钻井中作业参数选取提供了理论依据。

气动元件流量特性分析及实验研究

针对气动元件流量特性曲线的形状、形成机理以及ISO6358标准中测试方法存在的问题,运用理论与实验相结合的方法,研究了临界压力比两种取值方法间的关系,发现了特性曲线中流量不变段与下降段的分界点并不是元件内声速流与亚声速流的转折点,提出在气动元件流量特性的测试中,须对被测元件的上、下游压强进行补偿。实验结果表明:特性曲线中的下降段部分近似为椭圆曲线,临界压力比两种取值结果间的差值约为0.15,特性曲线中的下降段并不只代表亚声速流态,还包含了由超声速变化到声速的过程,忽视压强补偿导致测试结果的误差达15%以上。

环境风影响下直接空冷单元背压预测研究

通过加载冷空气与翅片管换热器内汽轮机排汽凝结换热程序,提出了一种直接空冷单元运行背压的预测方法,并用该方法模拟了环境风影响下空冷单元的运行性能,得到了不同风速和风温下空冷单元的运行背压.计算结果表明:空冷单元风机风量随着环境风速的上升而下降,当环境风速由0m/s上升至12m/s时,风机风量由476.9m3/s下降至328.6m3/s,下降幅度达到20.5%,计算换热量由15.86MW下降至12.45MW,相应的运行背压由21.5kPa上升至62.5kPa;环境风温的变化将改变换热的冷端进口温度,当环境风温由290K上升至306K时,换热量由16.36MW下降至15.43MW,相应的空冷单元运行背压由12kPa上升至25kPa.所提方法为空冷电厂空冷凝汽器运行背压的预测提供了理论基础,对直接空冷电厂的设计具有指导意义.

电催化氧化处理压裂液返排液的研究

压裂液返排液具有高黏度、高矿化度、高色度以及高化学需氧量(COD)等特点,而且排放量大,直接排放会对环境造成巨大污染。采用电催化氧化法处理压裂液返排液,通过一系列实验得到了最优的处理条件:处理时间为40 min、极板材料为铝板、电流为0.08 A、极板间距为2 cm、二氧化钛催化剂加入量为3%(质量分数)、处理体系pH=5、电流频率为1 800 Hz、占空比为55。经过该工艺处理的压裂液返排液中COD的降解率大于94%,悬浮物的去除率大于88%,含油量的去除率达到了93%,对色度的去除也十分明显。

末级长叶片透平级气动性能的数值研究

采用数值求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程和S-A湍流模型的方法研究了背压和进口流量对汽轮机低压缸末三级通流部分流场结构的影响,特别是对末级长叶片透平级气动性能的影响特性。结果表明:背压升高和进口流量降低导致末三级总总等熵效率降低;随着背压升高和进口流量降低,进口汽流角(攻角)增大,叶栅通道内出现涡流,出口汽流角增大,使得余速损失先减小后增大。在高背压和小质量流量工况下,动叶出口扩压段出现回流区,动静间隙顶部出现环形涡流。指出了末级出口相对容积流量可以作为判定背压和流量变化引起末级长叶片和低压缸通流变工况特性变化的气动参数。

介质流速对燃气管道在线焊接背温的影响

运用有限元法对不同介质流速的燃气管道在线焊接的温度场进行了数值模拟,内部介质流动对在线焊接温度场的影响通过介质与管壁的换热系数来体现,考虑随温度变化的材料性能。结果表明,在线焊接时的背温随着热输入的减小而降低。内部介质流动会带走焊接时产生的热量,流速增大,背温略有下降。由于气体介质换热系数较小,介质流速对背温的影响并不明显。

螺旋管式蒸汽疏水器的设计与试验研究

采用全新的思路,设计了一种新型高效节能的螺旋管式蒸汽疏水器,既可用作普通的疏水器,又可用于凝结水回收。详细介绍了这种疏水器的结构、工作原理。该疏水器没有任何运动部件,具有极高的工作可靠性,可免维护。对新型疏水器进行了性能试验,试验研究表明:设计的疏水器大大降低了漏汽率;在负荷一定的情况下,具有恒流量特性;对负荷与汽压波动的适应性较强,高背压下亦能正常工作。