不同稀释条件下湍流扩散射流火焰推举和吹熄特性研究

为了安全高效地利用低污染燃烧技术,使用丙烷作为燃料,通过改变稀释气体种类(He/N_(2)/CO_(2))、燃料摩尔分数(0.5~1.0)和射流速度(1.5~55 m/s),采用实验方法研究了不同稀释气体下湍流扩散射流火焰推举高度和吹熄极限.研究表明,对于完全湍流推举火焰,当燃料摩尔分数由1.0下降至0.5时,射流速度每增加1 m/s,火焰推举高度由增加0.18 cm上升至增加0.34 cm(氦气)、0.45 cm(氮气)和0.59 cm(二氧化碳).通过在预混火焰模型中加入燃料摩尔分数这一表征稀释程度的项,修正了Kalghatgi提出的预混火焰预测推举高度模型.同时,当燃料摩尔分数从1.0下降至0.5时,火焰吹熄速度从55 m/s下降至26 m/s(氦气)、16 m/s(氮气)和10.5 m/s(二氧化碳),验证了Kalghatgi提出的预混火焰模型在预测不同稀释气体和稀释度条件下预测吹熄极限的适用性.

基于S-A模型的气田井喷失控射流数值模拟的研究

为研究气田井喷失控污染物扩散规律,建立了井喷失控射流的Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型,应用FLUENT软件进行数值模拟。以"12.23"井喷失控事故案例进行验证,与实际情况比较。结果表明,数值模拟结果与实际情况相符,说明了数值模拟方法的实用性和有效性。

酸性气田井喷点火有效空间范围数字模拟

在井喷酸性天然气形成射流的可燃空间范围内进行主动点火是控制酸性气田井喷事故危害范围与危害程度的有效方法。对含CO2、H2S的天然气井喷情况进行了理论分析,建立了与实际情况接近的几何模型,采用CFD模拟的方法,对不同压力、不同风速、不同酸性气体含量的井喷情况进行了模拟研究,获得了射流速度场、浓度场,得到了不同情况下的有效点火空间范围。

井喷喷射火热辐射影响范围与模型对比分析研究

为了评价井喷事故时喷射火的风险,对比分析Flacs、Thornton模型和点源模型在不同泄漏速率、风速下喷射火热辐射强度计算结果,探讨在相同泄漏速率或相同风速下各模型之间的差异。根据塔里木某口油井的工况,分析在风速为7 m/s,泄漏速率分别为200,170,140,120,90 kg/s和在泄漏速率为140 kg/s时风速为12,7,3 m/s工况下热辐射强度随距离的变化,讨论热辐射强度的空间分布和安全距离的动态变化过程,分析在相同工况相同距离处3种模型的热辐射强度差异及原因。研究结果表明:一般情况下,点源模型、Flacs和Thornton模型在相同位置处所计算的热辐射强度依次增大。由于Thornton模型中未包含修正系数,故通过对比分析结果为Thornton模型添加修正系数以应用于实际。

磨料射流切割替代剪切闸板的可行性研究

在高含硫油气田钻井作业中,剪切闸板与H2S接触可能发生硫化物应力腐蚀开裂导致剪切闸板失效,不能快速剪断钻杆,将导致恶性事故发生。为避免这一现象,提出了采用磨料射流切割替代剪切闸板切割钻杆、钻铤的设想,通过分析磨料射流切割的机理及特点,得出此设想在理论上具备可行性的结论。只要选取适合的参数,将切割时间控制在闸板防喷器规定的关闭时间内,磨料射流切割就可以替代剪切闸板。

海上油气田相邻生产装置间的安全距离研究

本文采用挪威船级社(DNV)的PHAST软件进行井喷事故后果模拟分析,首次通过计算分析扩散距离、火焰热辐射距离、爆炸波影响等,确定出海上油气田相邻生产装置间可接受的最小安全距离。

基于CFD的高含硫天然气井井喷失控射流数值模拟研究

利用计算流体动力学方法研究高含硫天然气井井喷失控喷射流场,建立井喷射流场数值计算模型,研究单一组分气体射流与多种不同气体组分情况下流场特征。结果表明:多组分气体射流扩散性要比单一组分更强,且各组分气体在空气中扩散很快,在距离井口垂直高度10 m的范围内,硫化氢质量百分比从20%衰减到5%以下,甲烷质量百分比从80%衰减到20%以下,甲烷在射流方向上的衰减速率要高于硫化氢。

基于CFD的井喷失控喷射火温度场和辐射场模拟仿真

采用CFD方法研究了井喷失控喷射火,阐述了模拟仿真所需的定解条件,论述了模拟仿真采用的数值计算方法,通过模拟仿真得出了井喷失控喷射火温度场和热辐射场的分布规律。结论表明采用CFD方法研究井喷失控喷射火是切实可行的。

不同产气量时井喷失控喷射火模拟仿真研究

运用计算流体动力学软件CFX对不同产气量时井喷失控喷射火进行了模拟仿真研究,得出在相同风速下随产气量的增大,喷射火垂直喷射高度和横向喷射距离增大,但弯曲程度减弱,同时火焰面变宽;预测相同风速不同产气量时的井喷喷射火伤害范围,分析得出随产气量的增加,致死区、重伤区、轻伤区的伤害半径变化较小,而危险区伤害半径呈线性增大趋势。此外,通过对实例的模拟分析,验证了模拟的可靠性。

井喷关井水击压力计算及可靠性分析

钻井过程中,发生了溢流或井喷,应立即关井。关井过程中,防喷器需经受关井产生的水击压力作用。该文对井喷喷流为天然气、钻井液和气液两相混合物三种情况下的关井水击压力进行分析计算,并以此进行了关井可靠性分析。分析认为,仅在井喷喷流为钻井液且喷流速度较大时,关井方式应选择“软关井”,以降低关井水击压力,其他情况应选择“硬关井”,以减少地层流体侵入。

稀释对射流扩散火焰抬举及吹熄特性影响的实验研究

以低热值气体燃料的燃烧利用为背景,以N_2或CO_2稀释的甲烷或丙烷及内径2mm或3mm的喷管作为多重变量,实验研究了射流扩散火焰的抬举速度及吹熄速度随燃料稀释比的变化规律.结果发现,随着稀释比的增大,火焰抬举速度近似呈线性缓慢减小,吹熄速度近似呈指数快速衰减.分析表明,这主要归因于稀释导致了当量混合层流火焰速度、初始燃料质量分数及燃烧放热的减小,并对低热值气体燃料的燃烧器设计提出了建议.此外,大于临界稀释比时,附着火焰随射流速度的增大不能转变为稳定的抬举火焰而会发生直接吹熄,依据甲烷和丙烷临界稀释比对应的射流雷诺数推测出二者的临界稀释比可能受不同机理的控制.

正癸烷热空气伴流抬举火焰特性研究

实验研究了不同伴流温度、不同燃料摩尔分数条件下正癸烷热空气伴流抬举火焰的相关抬举特性.实验结果表明,在伴流空气温度低于燃料自点火温度时,正癸烷抬举火焰底部呈现典型的三叉火焰结构.在引入浮力速度后,临界抬举速度和燃料当量比条件下的火焰传播速度具有很好的相关性;将临界抬举速度和临界吹熄速度进行无量纲化后,二者都和伴流空气温度具有很好的线性相关性.燃料火焰抬举高度随射流速度增加而增加,随伴流空气温度增加和燃料摩尔分数增加而减小.

井喷期间井筒流动及压力特征分析

钻井过程中发生气侵导致井喷,井筒内流体流动涉及非常复杂的流动现象。对井喷期间井筒气液两相流动分布特征及井筒压力特征进行分析后发现,气体膨胀速度随井深的减小而增大,在距离井口位置约10%内的井段,体积膨胀最为剧烈,在井喷喷流为气液两相的情况下,井筒中气液两相流动型态与井筒混合物流动速度和气液质量比有关,沿整个井筒的分布是不断变化的。

软基处理技术经济性比较

以芜宣高速公路工程为工程背景,简要描述了几种常见的软基处理方法,并从建设费用与综合效益等方面进行比较分析,最后得出一般路段软土地基处理方法的优化方案。

超声速气流中稳焰凹腔吹熄极限分析与建模

吹熄极限的研究对于超燃冲压发动机燃烧室中稳焰凹腔和燃料喷注方案的设计具有重要学术意义和工程应用价值.针对凹腔上游喷注燃料的火焰稳定过程进行了研究,从理论上分析了超声速气流中凹腔稳定燃烧的贫燃与富燃吹熄机制,基于剪切层稳燃模式,进一步考虑流场的三维结构,并结合横向射流穿透与混合模型,在有效当量比的计算、凹腔的卷吸过程以及燃料射流与凹腔剪切层/回流区的质量交换等方面改进了已有模型,重新定义了与吹熄过程密切相关的Damokhler数和有效当量比,并以两者关系为准则建立了描述富燃和贫燃吹熄极限的数学模型,进而通过实验数据验证了模型的有效性.

气相井喷的泄漏源模型及其仿真

钻井过程的井喷是气田开发中最严重的事故之一,研究气相井喷的泄漏和扩散进而为现场应急提供科学依据,必须首先明确钻井过程中井喷的泄漏源模型。采用流体力学特别是气体动力学理论与计算流体力学技术相结合的方法,分析和模拟了气相井喷的泄漏源模型。通过基于理论分析的数值仿真,得到了气相井喷的温度、静压和马赫数分布等气体动力学参数,仿真结果与理论分析以及相关实验的结论具有很好的一致性。研究表明,钻井过程中气相井喷的泄漏源可以用塞流模型表征,气相井喷可视为欠膨胀射流。