新型直旋混合射流破岩特性及机理分析

为了揭示直旋混合射流的破岩机理,开展了直射流、旋转射流与直旋混合射流的冲蚀实验,并利用3DPIV测试系统获得了3种射流的速度场,通过对比分析相同靶距下冲孔深度及射流速度沿径向的分布规律,揭示了直旋混合射流的损伤破岩特性。结果表明,直旋混合射流可消除旋转射流的中心低速区和冲孔的中心凸台,该射流沿径向的分布宽度和破岩直径大于直射流,射流结构可分为直射流区、强旋射流区、弱旋射流区和外围射流区。直射流区的冲击破岩能力主要取决于射流能量;强旋射流区具有较大的径向和切向速度,当对岩石施加径向张力和周向剪力且在其合速度小于直射流的情况下,该区破岩深度仍可达到直射流区破岩深度;在弱旋射流区,受直射流和强旋射流的共同作用,岩石强度降低,但当三向速度均较小时亦能有效破岩;外围射流区主要是通过返回流携带岩屑对孔壁起磨削作用。

低渗透气井工作制度对试井解释的影响

为了得到低渗透气井正确、可靠的试井解释结果 ,根据不稳定试井理论 ,结合矿场实际测试数据分析 ,认为低渗透气井要以合理的工作制度测试 ,做到产气量与气藏供气能力相匹配 ;否则 ,如果低渗透气井工作制度不合理 ,即产气量过大时 ,会造成气藏供气能力不足 ,供不应产 ,导致压力半对数曲线出现明显的“假径向渗流”直线段 ,由此解释得到的地层系数、渗透率等误差较大、失真 .

径向水平钻孔直旋混合射流喷嘴流场特性分析

为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流喷嘴。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计喷嘴的内外流场进行了三维流动特性分析,运用高速摄影对射流结构和破岩特征进行了对比。结果表明,直旋混合射流喷嘴所形成的射流具有直射流和旋转射流特征,比锥形直射流喷嘴扩孔能力强、比旋转射流喷嘴钻孔深度大。直旋混合射流的轴向速度与直射流相比不存在等速核,与旋转射流相比轴心速度高,能够形成一定的钻孔深度,不会形成孔底锥起;切向速度沿喷嘴径向呈现"M"型分布,能形成较大的孔径;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离。流场特性模拟结果与实际破岩钻孔特征基本一致。

液压清扫车离心抽风机的流场仿真研究

运用Fluent对径向直板式和弯曲式两类结构的离心抽风机进行仿真,分析两类叶轮结构在相同的转速和气流流速条件下压力、速度变化特点。通过对压力云图、湍动能云图及速度云图的分析,比较两类风机内部流道的流场特性及压力损失的规律。从两类结构的风机仿真结果对比及分析,最终选取径向直板式风机叶轮方案,同时为风机结构的设计与研究提供一定的参考价值。

低渗透气井试井解释渗透率异常现象分析

根据气井压降或压恢曲线解释的渗透率与测试产量的大小基本无关。但低渗透气井不同产量测试、修正等时试井"等时间隔"测试的压降或压恢曲线解释的渗透率随产气量的增大而降低,与通常的不稳定试井解释理论相悖。通过气井不稳定试井理论研究,结合矿场不稳定试井资料解释、分析,认为上述现象主要是由于气井工作制度不合理所引起。提出气井只有以合理工作制度测试,才能根据其压降、压恢曲线解释得到可靠的渗透率。这对气井试井及其解释工作起到重要指导作用。

新型圆盘泵叶轮设计及其性能预测

针对原有叶片圆盘泵扬程和效率较低的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改型,采用多重参考坐标系法模拟叶轮在泵内旋转。利用Eulerian多相流模型、标准κ-ε湍流模型与SIMPLEC算法对改型前、后叶片圆盘泵进行数值模拟,得出改型前、后叶片圆盘泵在清水介质条件下的效率和扬程水力性能曲线,分析不同圆弧过渡角度及轴向伸出长度对泵水力性能影响,对比分析改进前、后叶轮的抗气蚀性能;并得出改进前、后叶片圆盘泵在固液两相流条件下的固相颗粒体积分布云图。结果表明:改型后的叶片圆盘泵模型不仅具有改进前叶片圆盘泵的优点,且效率、扬程及抗气蚀性能均高于改型前叶片圆盘泵。

轴面流道类型对径向直叶片水轮机的性能影响

针对径向直叶片水轮机轴面流道做混流式和全径向式布置时对性能的影响进行研究。首先建立径向直叶片水轮机的理论模型,然后基于两种不同类型的轴面流道进行转轮设计,最后通过数值仿真对其外特性和内部流场进行分析对比。研究表明,两种方案均能适应超小流量和较宽的水头变化范围,采用混流式流道方案时最优数值预测效率为81.4%,较全径向式流道方案偏大1.8%,并具有较高的过流能力。经试验检验混流式流道方案的最优效率约74.2%,基本满足超小流量余能回收的需要。研究成果为超小流量余能回收水轮机的设计提供参考。

平面裂隙接触面积对裂隙渗透性的影响

岩体裂隙中往往存在充填物或因应力作用使裂隙局部区域闭合，因此，实际裂隙常存在接触区域而极少为完全张开型。接触区的存在必将影响裂隙的渗透性，本文运用数学模型对此问题进行了研究。文中的模型采用随机分布理论模拟接触面积的分布，并采用等参单元有限元技术对圆形、矩形两类裂隙中的水流进行计算和分析，得出了接触面积对裂隙渗透系数及流量影响的表达式。现有的室内试验数据验证了部分计算结果。计算表明，接触面积对裂隙渗透性影响放大，当接触面积达到裂隙总面积的３０％时，裂隙渗透系数减小为原来的５０％。

应用压力早期恢复资料确定低渗地层压力

低渗透油藏的压力恢复曲线,不能用Horner外推压力求取地层压力。基于Horner方程的等轴双曲线形式,提出了应用压力早期恢复资料确定低渗地层压力的新方法。通过油井实际资料计算验证,用该方法计算的地层压力准确可靠,较好地解决了低渗透油藏求地层压力的问题。

自进式岩屑磨料直旋混合射流钻头流场数值模拟

为了解决超短半径径向水平井水力钻头破岩效率低的问题,将膛线引入水力学中,利用膛线的螺旋切割产生直旋混合射流,同时根据磨料射流高效破碎靶件的特点,利用岩屑产生磨料射流的优势,设计了A、B 2种结构的自进式岩屑磨料直旋混合射流钻头,并利用数值模拟方法分析了钻头的流场分布规律。分析结果表明,钻头的螺旋切槽能够形成旋转射流,磨料漏斗均能吸入岩屑形成磨料射流;钻头的扩展段和井底两侧均能产生涡漩,该涡漩可以促进岩屑翻滚,进而提高清岩效果,轴向速度分布规律与常规喷嘴圆形射流规律相似;自进式岩屑磨料直旋混合射流钻头设计时应优选A型。

直旋混合射流内流场的特性研究

自进式钻头是径向射流钻井技术中的一个不可或缺的组件。然而,目前国内外对直旋混合射流进行的研究多数是关于其外流场对破岩效率的,而对组合射流的形成机理的研究较少。通过在非淹没条件下进行了新型直旋混合射流的内部流场仿真,得到了内流场的混合特性:轴向速度靠近轴心处速度最大,切向速度则是沿着射流的不断混合呈现正弦曲线分布的规律。结果可为进一步研究钻头的破岩特性、机理和优化设计提供理论依据。

径向直叶片湿式旋流除尘器筒体流场数值分析

采用标准?-?湍流模型,利用CFD软件对径向直叶片湿式旋流除尘器进行了三维流场的数值分析,得到了除尘器筒体切向速度、轴向速度、径向速度和全压的分布规律。研究表明:除尘器气体模拟结果与试验结果吻合较好;对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型进行模拟,结果表明,当气体速度一定时,粒径颗粒越大,则分离效率越高。