摘要：本文通过显微实验研究了表面活性剂对电场作用下油中水滴破裂特征的影响规律,阐释了不同水滴破裂形式的动力学机理。研究发现:液滴拉伸过程存在圆锥状、椭球状和圆柱状三种变形形式;液滴破裂过程存在锥角喷射、耳垂&锥角喷射和液丝破裂三种形式。在破裂过程中,随着电毛细数Ca的增加,水滴破裂的首个子水滴与初始水滴的粒径比先增加后趋于稳定;随着表面活性剂浓度的增加,粒径比减小。子液滴的形成与Wo数和表面活性剂浓度有关,首个子水滴与初始水滴的体积比随Wo数的增加而增加,随表面活性剂浓度的增加而减小。

摘要：依据角动量守恒原理设计了一种用于天然气脱水的环形超声速喷管,建立了相应的物理和数学模型,并采用RNG k-ε湍流模型对喷管内天然气流场特性进行了数值计算。结果表明,天然气进入环形超声速喷管后发生膨胀降温,在喷管出口处马赫数可达1.85,温度低达-70℃,天然气经旋流叶片产生旋流,离心加速度最大可达640 000g,在低温和旋流场的联合作用下,天然气中的水凝结成液滴并被甩向管壁,实现天然气脱水。与传统的拉法尔喷管不同的是,中心体的存在可以有效地加强旋流,但同时旋流效应会降低喷管的膨胀制冷性能。

摘要：热采水平井中套管柱受各种载荷耦合作用会产生应力集中而损坏。为此,采用有限元方法对热采水平井弯曲段套管柱失效载荷进行了分析。在建立套管柱受力等效模型和有限元计算模型之后,分析研究了多种载荷耦合作用下套管柱失效的临界应力和临界应变。研究结果表明,套管柱应力值和应变随着地层深度的增加和注汽温度的升高而增大,对于井眼弯曲段套管柱,井眼曲率越大,管柱应力值和应变越大。建议进行热采水平井套管柱设计时采用高强度管材,以提高材料屈服极限,减小轴向应变。

摘要：通过大型沉管隧道的实例分析和前期研究成果,重点讨论沉管隧道地震反应分析中建立局部三维精细化模型时所应关注的4个问题:1模型范围大小的问题;2上覆水体动水作用的简化;3时域分析中阻尼矩阵的合理建模及其影响;4地震输入方式的选择与影响等。文中通过工程算例验证局部三维精细化建模的合理方式,研究结果表明:考察某段沉管管节的地震反应时,应至少考虑该管节两端各三段相邻管节的影响和轴向5倍以上土层厚度范围的土层影响;上覆水体可近似采用等效附加质量的方式模拟;当沉管隧道-土层体系的基频低于输入地震波的卓越频率时,易采用基于体系基频的优化方法来确定Rayleigh比例阻尼矩阵的比例系数;沿沉管隧道轴向的多点地震输入对隧道地震反应有较大影响,应加以充分关注。

摘要：为了促进水合物法分离CO2在天然气脱酸工艺中的应用,以CH4+CO2混合气为例,采用CO2分离率、CH4损失率及分离因子作为水合物法脱酸的评价指标,利用自主设计的水合物法气体分离实验装置考察了初始压力、操作温度、四氢呋喃(THF)及实验用水量对水合物法分离CH4+CO2混合气的影响。结果表明,随初始压力增大和操作温度降低,平衡时气相CO2浓度降低,CO2分离率和CH4损失率同时增大,分离因子小幅减小;随THF浓度增大,平衡时气相CO2浓度增加,在THF摩尔分数为1.0%时,体系具有较大的CO2分离率和分离因子,较低的CH4损失率;随实验用水量增加,平衡时气相CO2浓度降低,CO2分离率增大,CH4损失率减小,分离因子增大。综合分析,可通过提高初始压力、降低操作温度、增加实验用水量,并添加摩尔分数1.0%THF来促进水合物生成,提高分离效率。

摘要：高速通道压裂是近年在非常规致密油气资源开采中出现的新工艺,已在世界范围内推广实施,并取得了良好的增产效果.该技术可使支撑剂在人工压裂缝中形成簇团式分布,从而形成油气高速流动通道,提高裂缝的导流能力.但目前对于高速通道压裂裂缝高导流能力的形成机理及其影响因素尚不清楚.对此,本文从流体力学理论出发,首先将高速通道压裂裂缝内形成的支撑剂簇团视为渗流区域,簇团间的大通道视为自由流动区域;然后基于Darcy-Brinkman方程建立了裂缝内的流动数学模型,采用均匀化理论对该流动数学模型进行了尺度升级,推导得到了高速通道压裂裂缝的渗透率,揭示了其高导流能力的形成机理;并以此为基础,分析了不同支撑剂簇团形状、大小以及分布方式等因素对其导流能力的影响,可为高速通道压裂工艺参数设计与优化提供基础.

摘要：结合套管室内材料试验及有限元仿真分析,分别对祼眼完井中螺旋钻孔-射孔套管在不同深度的直井和水平井中承受非均匀载荷的力学性能进行分析。结果表明,随着井深增加,垂直完井和水平完井套管所受的应力和最大位移都逐渐增加;在同一井深情况下,套管无孔、螺旋钻孔、螺旋钻孔同时射孔3种状态下,随着孔眼数量和孔眼面积的增加,套管最大位移增加,最小应力减小,应力集中加剧,应力集中是降低螺旋钻孔、射孔套管强度的主要因素。研究方法和结论可为合理选择、设计套管,确定套管钻孔和射孔的孔径、密度等提供一定的理论依据。

摘要：规整填料塔内液体弥散规律的研究对于气液吸收塔的布液装置设计、填料高度确定以及填料类型优选具有重要理论意义,目前关于液体弥散机理的理论描述和模型建立较为有限,本文为实现填料塔内液体扩散现象的准确预测,引入液体弥散机理。规整填料采用多孔介质简化,在考虑了机械弥散力、气液拖曳力、多孔介质阻力等基础上建立了二维CFD模型,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上研究了液体扩散系数S、气体入口速度和液体入口速度对液体分布的影响。通过研究得出液体弥散机理中毛细管弥散作用影响较小,主要以机械弥散作用为主;液体扩散系数和液体入口速度对液体分布的影响显著,S/Dr的最佳比例为2,气体入口速度对液体分布影响很小。研究结果对其他类型填料的模拟研究有重要借鉴作用。

摘要：气液两相段塞流是液塞和长气泡在空间和时间上的交替,在流动过程中表现出发展特性。本文对段塞流单元中的液塞、长气泡的速度和长度以及长气泡的合并沿流动方向的特性进行了分析.结果表明:液塞速度分布符合正态分布,液塞与长气泡的平均速度在同一点是相等的,它们随离管道入口距离的增加而缓慢增加.液塞长度分布符合对数正态分布,液塞的平均长度基本保持不变,而长气泡的平均长度则增加.长气泡长度增加是因为气体膨胀的结果,气泡的合并率由液相折算速度和离管道入口的距离决定.

摘要：随着油气资源的开发逐渐向深海推进,天然气水合物在管壁处的沉积极易造成深海管道堵塞,严重威胁管道的安全运行,为此设计了一套水合物沉积层厚度变化的检测装置,监测水合物的沉积情况。该装置通过信号发生器产生激励,将管道内水合物沉积层厚度转换为电压信号,以实时监测水合物层生长过程。为准确描述管内水合物沉积层的实际厚度,基于水合物沉积层内部结构,构造了分形结构,通过水合物沉积层的电导率模型,将电压信号与管道内水合物沉积层实际厚度进行关联,最终由变化的电压信号得到管道内水合物沉积层的实际厚度。基于搭建的水合物沉积层厚度变化检测装置进行了管道内水合物沉积层成长实验,通过电导率模型将实验得到的电压信号转换为水合物沉积层厚度,判断管道内水合物是否生成及沉积情况。结果表明,在水浴温度为-2℃和-4℃的两种工况下,电导率模型转换的沉积层厚度与根据天然气消耗量计算得到的沉积层厚度相差20%左右,证实了此一体化设备能精确检测管道内水合物沉积层厚度。