基于井筒-地层置换效应的页岩油钻井环空流体温度分布

为了准确掌握井筒钻井液与地层页岩油置换条件下的环空流体温度分布规律,基于流体流动与传热理论,充分考虑置换后环空混合流体流动方式和热物性参数的变化,建立页岩油钻井环空流体温度分布预测模型,探究置换条件下环空流体温度分布规律,并分析置换位置、置换流体类型、置换速率对环空流体温度的影响规律。结果表明:置换条件下的环空流体温度高于正常循环条件下的温度;置换发生在井底时,环空流体温度分布曲线无明显拐点,而置换发生在非井底时,曲线存在明显拐点,且拐点位置与置换点位置一致;与低比热容的地层页岩油相比,高比热容的地层水与井筒钻井液发生置换时环空流体温度更高;当地层页岩油侵入速率大于井筒钻井液漏失速率时,置换速率越大,置换后的环空流体温度越高,反之越低。

胶层热传递对挠性摆式微加速度计温度滞环的影响

挠性微加速度计是惯导系统的核心组件,主要采用胶粘接装配,因此研究胶层热传递和蠕变效应共同作用对揭示温度滞环对加速度计性能稳定性影响具有重要意义。本文针对因手工涂胶导致的胶层厚度、溢出和倾斜等误差因素进行仿真,结果表明,第1周期的滞环值明显高于第二及以后周期的,应采用分步补偿。胶层溢出对滞环值的影响较大,溢出量为0.03mm时,第1周期最大可达260μg。胶层厚度在设计许可范围内,随厚度增加呈减小趋势。胶层倾斜量达到胶层厚度一半时,第1周期最大滞环值达120μg。上述研究结果可为加速度计装配工艺优化提供数据支撑。

硅MEMS陀螺仪温度滞环特性

微电子机械系统(MEMS)陀螺仪的全温零偏稳定性是重要的工程化应用指标之一。由于MEMS陀螺仪的材料特性具有温度依赖性,通常利用温度建模与补偿的方法提高其全温零偏稳定性。MEMS陀螺仪零偏存在温度滞环时,温度建模与补偿难以消除零偏温度滞环并成为限制MEMS陀螺仪全温性能提升的重要因素。对影响硅MEMS陀螺仪温度滞环特性的因素进行研究,重点研究了相敏检测中不同相位配置下的陀螺仪零偏及其温度滞环特性。研究结果表明,温度滞环特性与MEMS陀螺仪检测相位以及正交耦合误差直接相关,并可通过优化检测相位值降低正交耦合误差。当检测相位配置偏离最优值时,正交耦合误差会被解调至陀螺仪输出通道并引起零偏温度滞环。实验结果显示,检测相位偏离最优值1°,全温零偏滞环值增加约150°/h,补偿后的全温零偏稳定性相应劣化约50°/h。该项研究对提升MEMS陀螺仪的综合性能和满足工程化需求具有重要意义。

考虑钻具磨损内热源的深水钻井循环温度场研究

深水钻井循环温度预测关系到钻完井工程的质量及安全可靠性,但目前研究较少。针对深水钻井作业特点,考虑钻头机械磨损、海底增压流量等因素建立了深水钻井过程中井下循环温度场瞬态传热模型,并与南海深水区LS25-1-2钻井实测瞬时数据进行了对比验证,结果表明:本文模型计算结果与实测数据吻合度高,具有较高的可靠性;井下循环温度受钻头机械磨损、井底增压流量的影响较大,因此在计算分析井下循环温度时必须考虑钻头机械磨损和井底增压流量的影响。本文研究成果可为深水钻井井下循环温度的预测提供参考。

马钢4号高炉炉缸环炭温度升高治理实践

对马钢4号高炉炉缸环炭温度升高治理实践进行了总结。针对2号铁口正下方温度快速上升,最高达到387℃,后逐步下降至300℃以下,并反复出现的状况,对炉缸环炭温度升高的原因进行了排查分析,提出了治理对策。当热电偶温度进入预警阶段时,加强炉前渣铁处理及出铁制度管理,采用钛质炮泥提高泥包耐冲刷能力,以提高高炉炉缸特别是铁口下方环炭寿命。

典型环形轧件轧制温度的传导分析

本文以传热学中传导、对流、辐射三个基本定律为基础,建立了环轧过程中的温度分布的数学模型,该算法对具有矩形截面的环形轧件温度分布规律分析具有通用性。

发酵过程温度控制环的自适应PID及仿真研究

根据发酵过程温度控制环的原理及特点,分析了各种控制方法的优缺点,在此基础上提出了仿人模糊自适应PID的温度控制策略;并对发酵过程的温度控制环进行建模,采用Matlab工具进行仿真。结果表明,该方法具有适应性强、响应迅速与无超调等优点,适用于发酵过程的温度控制环以及其它相关控制领域。

深水油气开采过程中多环空温度变化特征与敏感性分析

深水高温油井开采初期,产出的高温流体与环空液体存在较大的温度差,使得环空液体温度升高。环空温度升高,受热膨胀是导致环空圈闭压力骤增的主要原因,严重影响套管安全、井筒完整性以及油井的安全可持续开采。为了获得深水油井开采初期多环空温度变化特征,基于半稳态井筒传热模型,计算并分析了深水不同环空温度的变化特征。同时,对影响环空温度变化的重要因素,如油井产量、生产时间、地温梯度等对环空温度升高的影响进行分析。分析结果表明,生产时间和油井产量对环空温度的升高影响较大。环空温度升高主要集中在生产初期,尤其是在生产的前两天。环空液体温度随着产量的增加而升高明显,这是由于油管内对流换热系数和单位时间内携带的热量随着产量的增加而升高。另外,地温梯度和采出流体的物理性质同样会对环空温度带来直接的影响。掌握各环空温度变化特征和油井产量及生产时间等影响因素与环空温度升高之间的关系,有助于制定合理的井身结构、合理的开采制度,以确保套管安全、井筒完整性和油井的可持续安全开采。

增压器浮环轴承润滑和散热性能的影响因素研究

在以往对增压器浮环轴承润滑性能的研究中,大都忽略了转轴-浮环-轴承座之间的传热,这与实际的浮环润滑摩擦状况相去甚远,且没有研究浮环轴承的散热性能。考虑转轴-浮环-轴承座之间的热传递,建立转轴-浮环-轴承座热量传递模型,基于Reynolds方程和浮环平衡方程,建立浮环轴承润滑模型,同时对浮环轴承润滑性能和散热性能进行分析,研究浮环厚度、外层间隙、内圆宽度和外圆宽度对浮环轴承润滑和散热性能的影响规律。结果表明:减少浮环厚度可以明显改善浮环的润滑和散热性能;浮环外层间隙增加可以降低浮环温度,改善浮环轴承的散热性能;内圆宽度增加,环速比、内膜温度、浮环摩擦功耗和轴承座散热量增加;外圆宽度增加,环速比减小,轴承座散热量增加;黏压效应对浮环轴承润滑和散热性能的影响很小。

深水油气井筒环空注氮控压机理

通过深水井筒环空圈闭压力影响因素分析,结合环空圈闭介质温度、压力特性室内模拟实验,提出环空注氮气控制圈闭压力的方法。受深水井身结构及水下井口系统限制,技术套管和生产套管固井后存在较长的自由段套管环空,由水基、合成基或油基钻井液充填,油气测试、生产过程中,套管环空圈闭液体受井筒流体影响温度显著升高,圈闭液体受热膨胀出现圈闭压力。实验表明：圈闭流体热膨胀系数和等温压缩系数是环空圈闭压力关键影响因素,圈闭压力对圈闭介质类型（液、气）敏感度差异极大;向套管圈闭环空注入5%~20%体积分数的氮气,可以有效控制圈闭压力。现场实践表明：环空注入氮气的圈闭压力控制方法操作方便、可靠性高,能保证深水油气测试、生产过程井筒安全。

环空充气钻井工艺设计及参数分析

针对传统寄生管充气钻井工具在环空中形成的气相分布不均匀的弊端,设计了一种新型环形气体均布寄生管充气钻井工具。根据传热学、热力学和垂直气液两相管流理论,考虑注入气体物性随井筒温度压力变化,对环空充气工艺参数进行优化分析。分析结果表明,环空压力随注气量增大先急剧降低后逐渐升高,注气量通常选择在稍大于临界点处对应的气体流量;在静压控制区环空压力变化幅度明显大于井口回压变化,环空压力变化敏感;在摩擦控制区随井口回压变化,环空压力变化幅度较小,更加缓和,易于调节。

飞机环控温控系统的半物理仿真及在机电综合管理技术研究中的应用

机载机电系统综合控制管理(简称公管系统)是机载机电设备发展的必然趋势,为了研究公管系统对机电子系统的控制、管理功能,需要对子系统进行建模仿真。本文针对某型飞机环控温度控制系统工作过程对环控温度控制系统关键附件进行了数学建模,同时针对某课题研究内容的需要,研究如何采用半物理仿真的方法对飞机环控温度控制系统进行系统建模和环境仿真并进行了系统仿真验证试验,最后给出结论。

海上高温高压井环空ECD精细预测模型

为了准确预测高温高压井环空ECD,基于高温高压下钻井液流变性测试数据,利用多元非线性回归得到了钻井液密度和流变参数计算模型。通过将钻井液密度和流变参数计算模型与井筒传热模型耦合,建立高温高压井环空ECD精细预测模型。相比Drillbench软件计算结果,该模型更接近于实测PWD数据,误差更小。实例井计算结果表明,循环钻进过程中,下部环空温度不断降低,钻井液密度和稠度系数受温度影响不断增加,导致环空ECD不断增加;钻井液排量与地温梯度是影响环空ECD分布的关键因素,排量越大,环空压耗越大,进而环空ECD也越大;地温梯度直接影响环空温度分布,地温梯度的增加将导致环空ECD的不断降低。

深水油气井全生命周期环空圈闭压力预测模型

准确预测环空圈闭压力对维持油气井井筒完整性、延长油气井生命周期具有十分重要的意义。基于PVT状态方程,结合井筒瞬态传热模型与环空体积计算模型,建立了耦合环空体积-温度变化的深水油气井全生命周期环空圈闭压力预测模型。模型计算结果与试验数据的误差约为6.6%。实例井计算结果表明:环空圈闭压力与环空流体压缩系数、地温梯度及环空段长度等成正比关系,上述参数越大,则圈闭压力越高;圈闭压力与环空流体膨胀系数、套管的弹性模量与泊松比等呈负相关关系;圈闭压力随着生产时间与产量的增加,呈现先迅速增加后趋于稳定的趋势。因此,环空圈闭压力上升主要集中在油气井投产初期,应优选低膨胀系数的高压缩性环空流体、减小环空段高度,并尽可能采用弹性模量和泊松比较大的套管,以降低环空圈闭压力。研究结果可为深水油气井安全高效生产提供参考。

液环真空泵抽气量修正探讨及工程应用优化

分析了液环真空泵选型饱和抽气量计算的影响因素,总结形成基于抽气温度、环液温度和环液饱和蒸气压的饱和抽气量修正计算公式。结合工程案例,利用Aspen Plus模拟的方法分析了某聚合装置液环真空泵组抽气量及排气温度不达标的原因,通过引入重组分乙二醇(流量3 m^(3)/h)将环液的饱和的蒸气压由73 kPa降低至5.2 kPa,排气温度50.8℃,达到设计要求。

基于热传递作用的环空圈闭压力预测与分析

环空圈闭压力上升是深水油气井钻采过程中水泥环密封完整性面临的主要问题之一,基于此研究井筒高温流体热传递引起的环空圈闭压力上升问题。根据PVT状态方程和弹塑性力学理论,建立了环空温度、体积变化耦合的环空圈闭压力预测模型,并采用迭代法对模型进行求解。分析了环空温度、环空流体的膨胀、压缩系数及套管的泊松比、线性膨胀系数、弹性模量、壁厚参数对环空圈闭压力的影响。通过误差分析表明,迭代结果逐步收敛,且随着温度的增加,迭代次数也逐渐增加,迭代结果收敛变缓。

深水探井转开发井全过程环空压力预测与干预研究

深水探井转开发井是降低深水油气开发成本的重要手段,全过程包括探井钻井、弃井闲置、完井重入、生产4个阶段,各阶段热量传递模式有所区别。建立针对性温度计算模型,精确预测探井转开发井全过程温度变化,为环空压力预测提供基础参数。计算环空A和环空B从弃井闲置到生产10年后的全过程环空压力,结果表明环空压力与温度呈非线性相关性,表现出温度对压力影响的延时性。使用压缩材料进行环空压力干预,根据设定的临界环空压力,反算环空膨胀体积,获得所需冗余体积,设计可压缩体积,在环空压力达到临界值时激活材料压缩变形,为环空提供一个冗余空间,有效降低环空压力。

垫层材料对蜗壳混凝土温度应力的影响研究

以白鹤滩水电站工程垫层蜗壳为例,采用有限元软件ANSYS,考虑混凝土徐变,研究了聚氨酯软木垫层材料厚度、垫层下末端铺设角度、垫层上末端距机坑里衬距离、垫层弹性模量、垫层导热系数等对蜗壳混凝土环向温度应力的影响规律;结果表明垫层材料尺寸与性能对蜗壳外围混凝土环向温度应力均有影响,其中以垫层下末端铺设角度、垫层上末端距机坑里衬距离及垫层导热系数最为敏感。

钢筋锈胀时混凝土保护层损伤模型

假定钢筋产生均匀锈蚀时锈蚀层膨胀效应与"温度"膨胀具有相似性,采用锈蚀"温度环"模拟锈蚀层膨胀效应.假定钢筋锈蚀所产生的膨胀应力导致了混凝土中粗骨料与砂浆的界面应力,采用能量释放率描述界面裂纹开展的阻力梯度,从而基于粗骨料与砂浆界面效应的细观断裂性能建立了混凝土保护层的损伤模型,与氯离子侵蚀条件下的钢筋锈蚀预测模型相结合,实现了钢筋保护层损伤的时间序列分析方法.通过算例计算分析,实现了钢筋保护层混凝土初始损伤、损伤发展的影响因素、不同氯离子浓度水平时的保护层混凝土损伤时间过程的描述.

一种用于光照快速改变光伏MPPT控制算法

最大功率点跟踪技术(MPPT)被广泛用在光伏发电系统中,根据光伏电池的特性,提出一种具有光照环和温度环的新型MPPT控制算法,并且优化了系统的启动性能。Matlab仿真结果表明该方法能够快速启动,同时当外界大气环境剧烈变化的时候,能够快速、准确地跟踪光伏阵列的最大功率点,并且减小最大功率点处的振荡,减小功率损失。