就地燃烧法处理海上溢油教学实验平台的开发

为满足海洋石油工程、燃烧学等课程的教学实验需要,开发了就地燃烧法处理海上溢油教学实验平台。该平台包括环境风模拟系统、宽阔水面油池火模拟系统、液面稳定系统和数据采集系统。该平台能模拟就地燃烧法处理海上溢油的燃烧环境与过程,同时可以对燃烧速率、燃烧效率、火焰高度等燃烧特征参数的数据进行采集。其中,环境风模拟系统可以产生均匀一致的风速,宽阔睡眠油池火迷你系统可以准确模拟溢油在海面的燃烧过程,根据连通器原理设计的液面稳定系统则可以保证在燃烧过程中液面的稳定,最大程度保证与实际海面溢油燃烧的相似性。采用该实验平台,学生可以了解就地燃烧法处理海上溢油的流程,掌握相关燃烧特征参数的数据采集方法,加深学生对就地燃烧在实际海上溢油处理中认识和理解,提高学生的实践动手能力。

稠油油藏注空气燃烧管实验及数值模拟研究

针对新疆某油田J7井区稠油油藏条件,利用燃烧管实验装置研究了火驱过程中温度场及压力场的分布规律,并结合数值模拟研究了影响火驱的重要因素。重点分析了火驱过程中油墙形成对高温燃烧前缘传播稳定性的影响。结果表明,J7井区稠油油藏原油在350℃且黏土存在条件下可实现点火及火线的推进;火线推进到燃烧管3/4处的采收率为60%;油墙的形成使得驱替压差增大,压降主要消耗在该段内,油墙的封堵效应,使得空气注入困难,燃烧变得不稳定。低渗稠油油藏火驱开发将面临2个难题:空气注入困难、火驱见效时间晚。

十字插板对水面溢油池火燃烧特性的影响

为提高就地燃烧(ISB)处理水面溢油的效率,基于外加装置增强火焰对油层热反馈的机制,设计一种十字插板装置提高水面溢油池火燃烧效率(BE),开展试验,研究不同油池直径下十字插板高度对水面溢油池火燃烧特征的影响。结果表明:当十字插板高度相对于油池直径较小时,插板不能对水面溢油池火的燃烧起到促进作用;随着十字插板高度的增加,插板接受大量火焰热量并将其经由插板传递给油层,水面溢油池火的燃烧速率和BE提高。当插板高度与油池直径比为1∶2时,BE达到最大值。进一步增加装置高度,较高的插板装置增加油池对空气的散热,反而使得BE下降。

泄漏原油水面池火燃烧特性试验研究

为解决使用就地燃烧法(ISB)处理海面溢油时,燃烧效率低,除油效果不理想的问题,使用轻质原油在宽阔水面油池火试验装置中开展小尺度模拟试验。首先,设计宽阔水面油池火试验装置模拟就地燃烧处理过程;然后,测量火焰高度、系统温度和燃烧残渣质量;最后,研究不同油池直径和初始油层厚度下平均火焰高度的变化。结果表明:宽阔水面油池火的燃烧可以分为4个阶段;热波传递是沸溢产生的主要原因;燃烧效率与油层厚度呈正相关。

冰腔池火边沿高度对冰壁侧腔形成的影响

本文利用透明的石英玻璃油池,研究了冰区池火中初始油池边沿高度对冰壁侧腔长度的影响。实验发现随着初始油池边沿高度的增加,侧腔长度呈现出先增加后减小的趋势。分析结果表明,这主要由于油池边沿高度会影响氧气和燃料蒸汽的分布,进而改变边界层厚度,而在边界层厚度的变化改变了燃烧速率,进一步导致燃烧时长发生变化。借助瞬态能量方程和能量守恒方程,发现侧腔长度和燃烧时长存在一定的线性关系。