基于Fluent的不同雷诺系数下二元圆柱绕流的研究

利用CFD软件Fluent对不同雷诺系数下的二元圆柱绕流进行研究,对雷诺系数Re分别为50、500、5 000、50 000的圆柱绕流过程的流场分布进行展示对比,并着重对Re为500时的卡门涡街现象进行详细的分析。结果表明,当50Re500时,圆柱绕流过程出现卡门涡街;当Re500时,卡门涡街逐渐失去规则性和周期性,当Re=5 000左右时,卡门涡街尾部完全失去规律性。     

HPAM和疏水缔合聚合物溶液在孤东七区油藏中适应性评价

为了解决孤东七区油藏聚合物溶液流变性与注入性的矛盾,筛选适宜非均质强、储层结构疏松等油藏条件的聚合物,在不同长度岩心中开展聚合物溶液渗流实验.在同一岩心上分段测压,建立聚合物溶液注入性评价方法,对HPAM和疏水缔合聚合物的注入性进行评价;在不同长度岩心出口端取采出液,研究该聚合物溶液在近井和油藏深部阻力因数、残余阻力因数以及黏度分布特性.结果表明:注入HJ的压力梯度上升率为16.37MPa.m-1.PV-1,压力梯度稳定值为5.68MPa.m-1,压力梯度上升率和压力梯度稳定值小于相同质量浓度的DH5和B4的值;从提高波及效率的能力和聚合物溶液的流变性来看,疏水缔合聚合物DH5在油藏深部的阻力因数、残余阻力因数和黏度保留率分别为283.86、39.4和0.713,阻力因数、残余阻力因数远大于相同质量浓度的B4和HJ的值;综合注入性和流变性分布评价可知,1.8g.L-1的HJ好于相同质量浓度的DH5和B4的.     

应力敏感性碳酸盐岩气藏斜井生产动态规律分析

为解决高石梯—磨溪碳酸盐岩气藏应力敏感性强、斜井生产动态变化不明晰问题,开展岩石应力敏感性实验,分析渗透率变化规律并引入拟时间、拟压力函数描述,考虑孔、缝、洞发育及外边界封闭的储层特征,综合运用Laplace变换、Fourier变换及其反变换、点源函数叠加等方法,建立应力敏感各向异性碳酸盐岩气藏三重孔隙介质斜井渗流数学模型。应用Stehfest数值反演方法,结合气藏物质平衡方程,对模型进行求解;采用矿场实际储层、流体及生产数据,验证模型的有效性,分析应力敏感因数、井斜角与地层厚度等对生产动态的影响规律,绘制不同井斜角时地层厚度随井底流压变化关系图版。结果表明:储层应力敏感性越强,井底流压递减越快;井斜角越大,井底流压越高,但递减速率较为接近;地层厚度越大,井底流压递减速率越小,地层厚度与井斜角之间存在最佳匹配关系。该研究结果为矿场实际井斜角设计提供依据。     

流体黏性对受迫振荡水平圆柱受力的影响

【目的】准确预测显著黏性效应下结构物所受流体作用力。【方法】采用有限体积(FVM)方法构建两相流数值波浪水槽模型。首先,通过半潜水平圆柱受波浪力数值结果与前人实验数据的对比,验证数值模型的准确性。其次,对不同流体黏性下,受迫振荡淹没水平圆柱上的流体作用力进行数值计算,通过黏性流结果和势流结果的对比,分析流体黏性对圆柱受力的影响特征。最后,通过将黏性流和势流理论压力结果对比,并结合对圆柱周围黏性涡量场分布特征分析,解释不同流体黏性下,黏性流与势流结果之间出现差异的原因。【结果】在不同流体黏性条件下,圆柱所受各倍频流体作用力均出现一定程度上的差别,表明流体黏性的影响明显。【结论】相比势流理论,采用黏性流理论对受迫振荡水平圆柱受力的影响的研究更为准确。     

近水面水平圆柱在波浪作用下的水动力系数

【目的】研究大幅非线性波浪作用下近水面水平圆柱上波浪力和水动力系数的特征。【方法】基于黏性流理论和有限体积方法开发数值波浪水槽模型,分析入射波波幅和波频率对波浪力特征的影响,提出可以考虑圆柱完全暴露于空气情况的改进Morison方程,通过大量的数据拟合得到水动力系数,并讨论改进的Morison方程对波浪力预测的适用性。【结果】圆柱上波浪力随波幅和频率增大逐渐增大,而由于浮力占重要比例,正垂向力受波频率的影响并不显著;所得近水面水平圆柱惯性力系数和速度力系数最大值比淹没圆柱在线性波浪作用下的水动力系数大。【结论】所提出改进的Morison方程对波浪力的预测有较好的适用性。     

尼古拉兹圆管沿程水流阻力实验的新发现

关于圆管沿程阻力系数的变化规律至今一直沿用尼古拉兹(Nikuradse)的实验结果。在参考尼古拉兹实验的基础上,
采用与其相似的制作工艺,设计并制作了相对粗糙度Δ/d 为1/30.89的人工粗糙圆管,开展了不同流速条件下的水流阻力实验,
验证了尼古拉兹关于圆管沿程水流阻力随水流流态变化的规律,同时发现尼古拉兹当年在人工粗糙圆管制作过程中采用的“二次
刷胶”粘贴砂粒的方法,使得圆管内壁砂粒的实际粗糙度减小,其实验所得的圆管沿程阻力系数偏小。本次圆管沿程阻力系数确
定的实验方法能够更准确地获得人工粗糙圆管沿程阻力系数,今后可以据此开展相应的系统实验,对尼古拉兹人工粗糙圆管沿程
阻力系数及其变化规律加以修正。      

3种附属管排布方式对主管路水动力特性的影响

【目的】研究均匀流多管束干涉流动下圆柱受迫振动的水动力特性。【方法】基于SSTκ-ω模型,在亚临界雷诺数下(Re=1×10⁵)对多管束共振强迫的涡激振动问题进行二维数值模拟,比较与分析三种典型附属管排布方式对主管路流体动力学特征的影响。【结果与结论】采用模型3下的附属管排布方式可在较大范围的振幅比下(A_y/D=0.1~0.8)有效改善主管路水动力特性:1)有效降低主管路上平均升力系数的幅值;2)抑制在单管路系统中出现的脉动升力系数突变衰减。同时,由于多管束对流动产生干涉效应,主管路上表现的尾迹涡度随着振动幅度的增大而呈现出不同的模式。此外,功率谱密度分析发现,多管束系统相较于单圆柱系统,在频率比为1时,模型2与模型3的共振“锁定”状态得到改善。     

小桩距下的抗滑桩后滑坡推力分布规律分析

从土拱效应出发来阐述抗滑桩桩距与桩土变形机制之间的联系,将桩后水平土拱效应分为４个阶段,根 据各阶段指出压力法中各方法的适用范Χ,楔体滑动法适用于土拱稳定阶段,塑性变形理论法适用于土拱塑性变 形阶段,绕流阻力法适用于土拱破坏阶段.基于小桩距下适用的滑动楔体法,提出考虑竖直方向上的土拱效应、 桩的λ移模式下的极限侧土压力计算的改进方法,并与实测数据进行对比,结果符合其大致变化规律,为桩的内 力验算提供参考.最后,提出“二段式”侧向力分布计算的方法:当滑动面倾角不可忽视,而滑坡体产生桩顶剪出 破坏时,此时滑动楔体法计算的土压力属于抗滑桩的上段,而下段为非极限平衡段,解释了滑坡推力呈“中间大、 两头小”抛物线分布规律的实质,为抗滑桩设计提供理论依据.      

胜利石油磺酸盐在史深100油田的应用

为解决低渗透油藏生产过程中由于物性条件差导致的注水效果差、驱替能力弱问题,以胜利石油磺酸盐作为表面活性剂,研究油水界面张力和压降因数等,分析胜利石油磺酸盐对储层渗流的改善作用.结果表明:降低油水界面张力有利于减小水驱毛管阻力,从而降低水驱压差;胜利石油磺酸盐与史深100区块的原油具有良好的相似相容性能,质量浓度为4 g...     

注蒸气多场耦合驱油机理的多层次描述与分析

以“势场”为研究载体,提供注蒸气驱油过程动力为统一目标,将不可逆热力学中“流”与“力”的概念引入驱油过程,在研究驱油域势场动力学特征的基础上,注蒸气多场耦合的驱油机理可概括为动力势场之间、阻力势场之间及动力势场与阻力势场之间3个层次.尽管已在注蒸气驱油过程多场耦合的多层次描述与分析方面取得一些研究成果,仍需要开展探索性...     

低渗透油藏七点井网的有效动用程度

为表征剩余油的分布规律,以及井网后期加密调整提供理论参考,利用叠加原理,求解考虑启动压力梯度的七点井网稳态压力方程,用压力公式推导流函数模拟井网单元间的流线分布.结果表明:考虑启动压力梯度时井网单元内存在流体流动区和不动区,定义为流动面积与井网单元面积比值的有效动用因数随储层参数变化而变化,启动压力梯度越大,有效动用程度越低,增加储层有效渗透率(如酸化、压裂)、增大注采压差和缩小注采井距能提高有效动用因数;储层物性较差时,缩小井距是提高有效动用因数的有效方式,储层物性较好时增大生产压差效果更好.     

坡体平面旋转运动论述

斜坡坡体空间运动的方向、形式各不相同,有自上而下的平动,绕水平轴的立面旋转运动,也有绕铅直轴的平面旋转运动.本文综合讨论坡体平面旋转运动特点,力学模式稳定性分析及评价方法.     

非均质各向异性油藏水平井流入动态

为分析渗透率非均质性对水平井流入动态的影响,根据质量和动量守恒定律,建立全耦合的非均质各向异性盒式油藏渗流与水平井筒变质量流的耦合模型;通过坐标变换建立各向异性油藏水平井非均质表皮计算模型,将非均质渗透率场转化为等效均质渗透率场和沿井筒变化的非均质表皮;应用源函数法和势的叠加原理得到油藏渗流模型的解,给出基于模型离散的顺序迭代解耦方法.结果表明:渗透率非均质性对水平井流量剖面和采油指数影响较大.水平井流量分布规律与近井渗透率变化规律基本相同;高渗区流量大,低渗区流量小;在等效渗透率相同的情况下,随着近井非均质性的增强,水平井平均采油指数逐渐降低,平均流量分布不均衡因数逐渐增大.该研究为非均质各向异性油藏水平井产能预测和完井参数优化提供了依据.     

含水层储气库注入阶段盖层力学完整性数值模拟分析

储气库盖层在天然气注入过程中可能发生破坏或变形.为确保注入的天然气安全储存于地下含水层储气库,以拟建含水层储气库为依托工程,建立含水层储气库地层结构模型,研究天然气注入含水层产生的超压和应力等变化及其对储气库盖层力学完整性的影响;考虑盖层参数、天然气注入速率和地应力因数等因素,对盖层最大位移及剪切、拉伸破坏的影响进行敏感性分析.结果表明:在相同条件下,天然气注入速率对盖层的最大水平位移和垂向位移影响最为显著,地应力因数对盖层的剪切、拉伸破坏影响最为显著.实际工程实践中,在规划深层地质构造天然气注入方案时,应首先考虑盖层渗透系数、天然气注入速率和地应力因数.     

非均质油藏多段压裂水平井不稳态压力分析半解析方法

基于点源函数理论和边界元思想,建立一种可用于非均质油藏多段压裂水平井非稳态压力分析的半解析模型。模型考虑储层横向非均质性的影响,计算所得结果与数值解进行对比与拟合,对横向渗透率的非均质性、储容比、窜流因数、裂缝导流能力、长度及各裂缝泄流面积的影响进行讨论。结果表明:随着储层横向渗透率非均质性的增强,各裂缝间流量的差异性增大;单一提高某一个裂缝附近的渗透率对压力影响较小;泄流面积的差异性仅在晚期对各裂缝流量分布有影响;裂缝导流能力仅对早期裂缝流量的分布有影响,裂缝越长,流量越大。     

层理倾角对页岩三轴应力应变测试和纵横波速度的影响

针对页岩层理发育的特点,根据不同层理倾角条件下的三轴压缩实验和纵横波速度测试,获得层理倾角对页岩破坏形态、强度、弹性模量、泊松比和纵横波速的影响,明确轴向应力与纵横波速度变化关系,建立研究页岩储层的动、静态弹性模量与泊松比的相关因数,分析页岩的力学参数、纵横波速度的变异因数和各向异性因数。结果表明:页岩力学参数及纵横波速度受层理倾角线性变化,轴向应力与纵波速度正相关,动静态弹性模量和泊松比相关因数分别为1.39、1.18,力学参数的变异因数和各向异性因数均值较超声波速度大。该结果可以为页岩气测井解释、钻井设计和水力压裂改造提供基础参数。     

混合型流入控制装置改进及性能分析

被动式流入控制装置(PICD)在油井见水后易失效.提出一种基于混合型流入控制装置(ICD)和遇水膨胀橡胶(WSR)的自膨胀型自适应流入控制装置(AICD),分析流体性质敏感性并优化结构参数,与喷嘴型、喷管型、螺旋通道型和混合型等4种流入装置(在流动阻力等级FRR相同时)比较.结果表明:一旦油井见水,自膨胀型AICD上预装的遇水膨胀橡胶膨胀,且膨胀度根据含水率自动变化,从而改变装置的最小过流面积和流动阻力等级;在泥浆返排阶段防堵塞能力强,在稳产期抗冲蚀性能强,在衰竭生产时能够持续控制入流且对黏度不敏感.该装置还可以根据流体类型自动改变流动阻力.     

考虑蜡沉积的深水油井井筒温度压力场模型

蜡沉积影响深水油井井筒流体的温度和压力分布.考虑蜡沉积对深水油井井筒多相流流动特性及传热过程的影响,建立蜡沉积井筒温度、压力场模型,分析产量、地温梯度、管柱管径等因素对井筒蜡沉积速率、温度和压力分布的影响.结果表明:随产量增加,蜡沉积层厚度与沉积速率沿井深从下往上呈现先减少后增加的趋势;随地温梯度增加,最大蜡沉积速率与沉积厚度减少;随管柱管径增加,蜡沉积速率与沉积厚度减少.随蜡沉积时间增加,井筒蜡沉积区域的流体温度随之增加,相同条件下沉积速度趋于减小,井筒压力变化不大.该结果可为蜡沉积油井井筒流体流动状态和传热分析提供指导.     

基于两相流低渗油藏合理注采井距确定方法

目前确定低渗油藏合理注采井距的方法,主要以启动压力梯度为判断基础,而实际生产过程中两相渗流阻力也有影响.从渗流力学出发,考虑非活塞驱替两相流及启动压力梯度,分别以油相区、油水两相区及纯水区的渗流数学表达式为基础,得出基于两相渗流低渗油藏合理注采井距的新方法,并通过实例计算与结果对比证实其理论的合理性与可靠性.实例计算得出注采压差为40.0MPa,渗透率为1.0×10-3μm2时油藏合理注采井距为130m.考虑两相渗流确定的合理注采井距随渗透率增大而增大,但增长幅度随渗透率的增大而减缓,且渗透率与井距呈近似幂函数关系;随渗透率增大,新旧方法确定的井距相差越来越大,因此计算合理注采井距时,应考虑启动压力梯度与油水两相渗流阻力共同作用,以使其计算结果更加合理可靠.     

应用于二维倾斜仪中的圆弧柱面差动电容理论分析

介绍了基于圆柱摆体和圆弧柱面极板的二维倾斜仪模型,并对其圆弧柱面差动电容电路进行理论分析。结果表明,提高倾斜仪的观测灵敏度需适度增加圆柱摆体半径与高度及吊丝长度,减小圆弧柱面极板圆心角,缩小动极板与定极板间隙距离;减少倾斜仪的输出非线性需适度增加圆柱摆体半径和动极板与定极板间隙距离,减小圆弧柱面极板圆心角、圆柱摆体高度及吊丝长度。依据该原则,选取一组典型参数,计算得到倾斜仪理论灵敏度为0.028 5 V/(″),非线性度为0.001 2%。