不同工质振荡热管的传热性能

为了解不同工质回路振荡热管运行和传热机理及规律,进行了风冷弯曲封闭循环振荡热管的实验,测定了R123、乙醇和水3种不同工质在振荡热管中不同充注量及不同加热功率下的热阻.结果发现,振荡热管的激励和传热特性与工质的物性包括饱和温度、比热容、汽化潜热及饱和温度下压力随温度的变化率有关,且不同物性在不同工况下作用大小不同,这决定了热管发生振荡的难易和发生振荡后热阻性能的变化.     

分离式热管充液率实验研究

以丙酮为工质，对水平排管串联型分离式热管，在充液率为32％～179％之间进行了实验研究．测量了热管蒸发器和冷凝器管壁、加热和冷却风道出口截面等处的温度分布；分析了不同充液率下热管的工作状态；计算了换热量、传热系数，从而得出该分离式热管在以丙酮为工质、设定的加热功率为1400W、空气流速1．3m／s时，最佳充液率为70％～114％．     

分离式热管卧式加热段传热性能的实验研究

对分离式热管卧式加热段进行了传热性能实验,考察了充液率、倾角对卧式加热段传热性能的影响,由实验数据回归得出无因次换热准则关系式。     

羽状水平井欠平衡钻井环空流动特性研究

羽状水平井欠平衡钻井技术是近几年来国内外煤层气开发中普遍采用的一项减少储层伤害、提高低渗储层煤层气采收率的新技术。针对该技术的技术特征,建立了物理模型和数学模型,结合现场井例分析了井筒环空内各流动特性参数的变化规律。结果表明：井底压力随泥浆排量的增加单调递增,同一泥浆排量条件下,环空注气量越大,井底压力值越低;羽状井自注气点至井口的井筒环空内,水平段由于静液压力占主导,空隙率、混相流体流速增长幅度较小,混相流体密度少许降低,压降损失也较少;竖直井筒环空内空隙率及混相流体流速自井底沿井筒向上初始缓慢增大,当环空压力降低到一定程度后,由于气液滑脱效应,而急剧增大,环空内混相流体密度变化规律与之相反,环空压力自井底沿井筒向上呈线性减小。     

海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用

摘要：海上稠油油田的开发越来越受到人们的重视,多元热流体吞吐是一项集热采、烟道气驱等采油机理于一体的新型、高效稠油开采技术,该技术在渤海油田进行了现场试验并取得了成功。以渤海 M 油田多元热流体吞吐实验井为例,介绍了海上稠油油田多元热流体吞吐工艺的特点;研究了热流体吞吐井各传热环节及井筒温度场分布模型,建立了井筒综合传热系数的计算方法,并以海上实际热流体吞吐井为例进行了计算。在此基础上,模拟了隔热油管导热系数、下入深度、多元热流体组成等工艺参数对热采效果的影响,并得到了一些有益的结论,为海上稠油油田规模化热力采油工艺方案优化设计起到指导性作用。     

3D打印毛细芯与底座间隙对环路热管性能影响

为抑制环路热管（loop heat pipe， LHP）蒸发器中的热泄漏，课题组通过改变3D打印复合毛细芯与加热底座之间的间隙来解决该问题。毛细芯与加热底座间分别选取0，1和2 mm[KG*4/5]3种间隙组合方式组装环路热管，并通过实验研究间隙对环路热管传热性能的影响。结果表明：存在间隙时，启动时长均会因间隙的增大而延长；复合毛细芯蒸发层为200 μm、吸液层为100 μm、间隙为2 mm时，热泄漏的抑制最显著。此时，功率为180 W，壁面温度为96.7 ℃，传热系数为73 681 W/(m·K)；而复合毛细芯蒸发层为100 μm、吸液层为200 μm时，间隙的增加对热泄漏的抑制效果不明显。综上，复合毛细芯对环路热管传热性能的影响可通过改变毛细芯与底座间隙距离来控制。     

涡发生器结构对螺旋通道传热和熵产的影响

为考察恒热流密度时不同形状涡发生器对螺旋通道内流体湍流状态下传热特性的影响,采用RNG K-ε湍流模型,对内壁光滑以及内置体积相同的半球形、圆柱形和圆锥形涡发生器的螺旋通道进行数值模拟。在工质为常温水,热流密度为50 000 W/m2,入口温度为298 K,入口速度范围为0.5~1.0 m/s的条件下,研究了湍流状态下4种螺旋通道的 努赛尔数、泊肃叶数和综合性能评价因子（η）,并根据热力学第二定律进行熵产计算。结果表明：在湍流状态下,3种涡发生器对努塞尔数的影响不大,泊肃叶数有所增加,η均小于且接近1,总熵产提高,并随雷诺数的增加而减小。综上可知,涡发生器结构的改变对螺旋通道的传热效果影响较小,对熵产提升显著。     

窄通道内去离子水的沸腾换热特性实验研究

为了研究矩形窄通道内流动沸腾表面换热系数的影响因素,建立了竖直矩形窄通道流动沸腾传热实验装置,研 究了尺寸为720 mm x250 mm x3.5 mm窄通道内离子水的流动沸腾换热特性。采用单侧壁面加热,改变加热热流密度; 调节恒温水箱温度,改变工质入口温度;以蠕动泵为动力,改变泵的转速,改变工质流量。实验结果表明：入口温度对流 动沸腾表面换热系数基本无影响;流体的紊流度随着质量流量的增加而增加,从而加强了对流换热的强度;在对流沸腾 换热阶段,核态沸腾受抑制,表面换热系数随着加热功率的增大反而降低;在完全对流换热阶段,表面换热系数随着加热 功率的增大基本不变。该研究为更好地设计板式换热器提供了依据。     

NR 油田油井井筒腐蚀影响因素实验研究

针对NR 油田油井井筒腐蚀日益严重的问题,展开了产出水对油井井筒腐蚀原因及影响因素实验研究。采用 了静态挂片法,以典型井产出水为研究对象,系统研究产出水在不同腐蚀时间、pH 值、CO2 浓度、H2S 浓度条件下对腐 蚀速率的影响,应用正交实验研究这几种因素对腐蚀速率的影响程度。实验结果表明,腐蚀反应时间在24 h 时腐蚀速 率达到最大,超过24 h 后随着时间延长腐蚀速率慢慢降低,当超过72 h 时腐蚀速率基本不变。温度越高,产出水对挂 片腐蚀越严重,挂片为均匀腐蚀,随温度逐渐升高,腐蚀产物由黄色变成黑色,棕红色的溶液中含有暗红色絮状沉淀; 在65 ℃时,pH 值越低的产出水对挂片腐蚀速率影响越大,产出水中H2S 浓度与CO2 浓度对挂片腐蚀速率影响相当, 由正交实验确定了腐蚀速率影响程度大小顺序,依次为温度、pH 值、H2S 浓度、CO2 浓度,与单因素影响实验结果一 致。     

热管冷板常温与高低温性能试验研究

为了研究热管冷板在机载条件下的传热性能与环境适应性,针对不同类型及同类型不同配置方式的9种热管冷板,搭建了常温与高低温试验台,对不同热管冷板的常温传热性能与高低温启动性能及稳态性能进行试验研究。结果表明:常温试验中,双U形普通铜水热管冷板的传热性能最佳,均温板次之;高低温试验中,双U形普通铜水热管冷板的启动时间与稳态温度均低于微热管阵列冷板,但受环境温度影响最大,带毛细结构微热管阵列冷板的启动时间与稳态温度均低于不带毛细结构微热管阵列冷板,且受环境温度影响最小。研究结论可为机载电子设备冷却热管冷板的选择与设计提供依据。     

川西须家河组气藏气井采气新技术探索

针对川西须家河组气藏埋藏深、裂缝发育、含CO₂、采气过程中见水快和采气管柱易腐蚀的生产难题，从地层流体流动能力随压差增大而增加、管柱腐蚀随CO₂分压增高而加剧出发，提出在采气过程中，运用临界产量（最大生产压差）配产，延长无水采气期；采用井下节流技术降低采气管柱CO₂分压，降低油管腐蚀速率。二者结合既能合理配产，延长气井污水采气时间，也能从工程上保证控制生产压差和降低井筒CO₂分压的实现，从而达到提高气井生产效率的目的。     

丰深1凝析气藏相态特征研究

丰深1凝析气藏是济阳拗陷古近系深层凝析气藏的首次发现。通过对地层流体组成分析、恒质膨胀和定容衰竭实验,及井下温度、压力连续测量,对丰深1凝析气藏相态特征进行了深入研究。结果表明,丰深1凝析气藏为高温、高压不饱和凝析气藏,无油环;地层流体中间烃、重烃含量高,凝析油含量为606g/m³,属高含凝析油的凝析气;该凝析气藏地露压差6.70MPa,衰竭式开采地层压力下降快,6mm气嘴生产时,生产初期近井地层压力就降到露点压力以下,出现反凝析现象,反凝析损失严重,重质组分采收率低,油气两相流动造成渗流阻力增加,使单井产能下降。相态研究为丰深1含油气砂砾岩体储量评估和开发方案编制提供了依据,对济阳拗陷同类型油气藏勘探开发具有指导意义。     

热管输油最佳参数计算方法研究

针对油气储运中稠油输送的热输效应问题,讨论了热管输油的最佳方法及其选择,指出了热管输油最佳方法应该具备的两个“最低”条件,分析了输油站与加热站的温压、平衡及费用变化方程,提出了热管输油的最佳算法,总结了热管输油的最佳工况,讨论了热管输油的经济效益,对稠油的开采与传送及油气经济学具有重要指导意义。     

油气生产过程中CO2腐蚀预测研究

在油气生产过程中，由于油管的内腐蚀严重，时常发生穿孔、断裂事故，直接影响了油气田的正常生产和动态监测工作。为了弄清油气井腐蚀原因，在广泛调研CO2腐蚀的基础上，认为影响腐蚀速度的主要外部因素是环境温度、CO2分压、pH值、流速等，结合室内实验和现场应用，基于NORSOK腐蚀模型建立了更适合于油田实际的腐蚀预测模型，进行了影响腐蚀速度的敏感性分析，拓宽了NORSOK腐蚀模型的应用范围。分析结果与实验数据相吻合，说明该模型可以应用于油气田复杂环境腐蚀情况并能得到较好的分析判断结果，为油田注采CO2管材防腐预测提供了依据。     

低渗透油藏不稳定渗流的近似解法

低渗透油藏的开发应该同时考虑启动压力梯度和应力敏感。目前考虑两者的不稳定渗流数学模型解法十分繁琐,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界并非恒定不变。为了简化计算,利用油藏压力分布近似表达式,研究得到同时考虑这2个因素的低速非线性不稳定渗流压力分布特征;根据物质平衡原理,利用牛顿迭代方法计算得到了定产量、变产量和定流压生产情况下动边界运动规律以及井产量的变化规律。计算分析表明,启动压力梯度增加了地层的渗流阻力,介质变形削弱了近井地带地层的导流能力,使得地层能量不易被释放出来,两者均增大了油藏的开发难度。     

热管式甲醇制氢反应器温度分布的模拟研究

选用单速率反应动力学模型,基于Fluent软件建立热管式甲醇制氢反应器模型,对反应器内部温度的分布进行 了数值模拟。并研究了进口气体温度对反应器床层温度分布和甲醇转化率的影响。结果表明：将热管应用于甲醇制氢 反应器中可以改善反应器床层温度分布的均匀性;在一定范围内提高进口气体温度有利于床层温度的均布和甲醇的转 化率的提高。     

对常规注水泥温度场预测方法的评价

为了对常规注水泥温度场预测方法进行研究评价,分析了API方法和一些常用的经验方法,并对API公布的数据和国内首次实测的大量井下循环温度实际数据进行了对比,结果表明:常规预测温度的方法其平均相对误差均高于5%;虽然对于不同井深和不同的循环时间条件可以采用不同的经验系数由地层静止温度(BHST)来估计井下循环温度,但该方法受到地区和各种因素的限制,时常与实际差别较大,不可能很好地满足钻井和固井施工的要求。要获取更准确的井下温度分布,应加强对本地区井下循环温度的实测和热交换过程的计算机模拟研究。     

考虑井壁径向流入的大位移井井筒压降计算

根据大位移井井筒流动特征,应用质量守衡、动量守衡原理建立了考虑井壁流体径向流入的任意倾角的大位移井筒压降计算模型。普通水平管内单相液流压降模型和Dikken 的压降模型是所建模型的特例。在井筒为单相层流、紊流的情况下,对考虑了井壁流体流入的摩擦系数进行了分析讨论,对不同井长和井产量用实例分别计算了单相流情况下井筒的压力分布和压降。计算结果表明,在井筒较长、井产量较高时,不能忽略井筒压力降。     

低渗透油藏超前注水开发井网适应性分析

在分析了 Z 油田 5 个超前注水实验区基本情况的基础上，应用注采平衡分析方法，采用理论分析和区块动态分析相结合的方式，运用数值模拟评价了实验区的井网适应性。通过分析地层压力与油水井数比关系、相对采液量与油水井数比关系、地层压力与吸水产液指数比关系及不同井网形式含水与采出程度关系，明确了井网形式对地层压力、采油速度及含水上升规律的影响。分析结果表明：地层压力随油水井数比增高而单调递减，通过调整井网提高产液量还有较大的空间，井网形式与含水上升之间关系不明显。