火烧油层试验的压力时频分析

为了解决火烧油层燃烧前缘监测问题,对室内一维燃烧管试验所采集的压力数据,运用Daubechies一阶小波提取其高频分量并进行对比分析.结果表明:压力波动的小波低频分量表征了燃烧管内压力水平的整体变化,而高频分量则与流体流动和燃烧稳定性变化一致;燃烧稳定时,压力波动的小波高频分量幅值基本恒定,而燃烧不稳定时,小波高频分量幅值波动较大;利用压力信号的高频分量能够监测火烧油层燃烧的稳定性.     

火驱气体示踪剂性能评价及应用

考虑到火驱工程特点,选择化学性质稳定的气体作为示踪剂用于监测气体流向,进行稳定性和吸附性实验评价。以辽河油田火驱矿场试验区为例,依据物质平衡基本思想,建立了判定火烧油层燃烧前缘位置的新方法。分析了火驱前缘发展方向的影响因素。与传统方法对比,示踪剂辅助判定火烧油层燃烧前缘新方法能较准确地指示井组间的气体流向和不同方向的流量,从而避免了简单劈分产气量的误差,计算方法简便可行,结果更为准确可观。     

小尺度沸溢油池火灾燃烧速率特性试验研究

使用胜利原油对小尺度沸溢火灾燃烧速率特性进行了试验研究。分别记录了直径为0.1、0.15、0.2 m的原油沸溢油池火灾的燃烧过程,测量了燃烧速率和温度随时间的变化。根据燃烧速率和火焰高度变化对沸溢火灾燃烧进行阶段划分。探讨了不同直径及初始油层厚度对沸溢火灾燃烧速率的影响,在燃烧速率基础上建立沸溢强度模型。结果表明:沸溢火灾燃烧可以分为预燃、准稳态燃烧、沸溢燃烧、火焰熄灭4个典型燃烧阶段;沸溢燃烧阶段的燃烧速率和火焰高度显著大于准稳态燃烧阶段;沸溢火灾各阶段燃烧速率均随油池直径的增大而增大,且沸溢燃烧阶段的增幅明显大于准稳态燃烧阶段的增幅;准稳态燃烧阶段的稳定燃烧速率与初始油层厚度无关,随油池直径的增大而增大;沸溢强度随初始油层厚度的增加及油池直径的减小而增大,并与初始油层厚度和油池直径间的比值成正比。     

沙砾油层的着火与燃烧特性

通过实验和有关分析研究了火烧油层采油技术中所涉及的多孔介质油层着火与燃烧特性．在进行火烧油层实验的基础上，测得了油层中7个测点的温度变化，利用红外CCD拍摄了4个顺序时刻的辐射图像．结果表明，散热条件及油层的透气性等条件影响了油层的着火和燃烧区域的走向，燃烧区域向保温条件好和透气条件好的方向移动，油层的着火特性与点火器的功率有直接的关系，提高燃烧器功率可以促进着火的成功率．对实验测得的燃烧温度做Hurst指数分析，得出油层燃烧的分数维近似为1，结果表明油层的燃烧不同于流化床燃烧等常规的火焰燃烧，燃烧的紊乱程度明显低于常规的燃烧，其热量传递方式主要以辐射和导热为主，对流作用很少，提高燃烧温度对燃烧的稳定和平稳推进影响很大．     

基于多孔介质燃烧的火烧油层模拟实验

通过原油黏度测量实验和热重实验,确定了原油黏度特性和氧化反应动力学参数.在此基础上,搭建了多孔介质稠油燃烧实验系统,实现了原油在多孔介质模拟油层内的稳定燃烧,并分析燃烧过程温度变化规律.结果表明:随温度升高,原油黏度明显降低;原油氧化过程分为轻质蒸发、低温氧化反应、燃料沉积和燃烧4个阶段;预热到1 000K以后,原油在多孔介质内发生点火燃烧,最高温度可达1 210K,燃烧区温度稳定在750K左右,持续大约4h,燃烧在低供气量下无法向前推进;为保证火烧油层的燃烧波能持续传播,热源位置与空气入口应尽量布置在油层底部.     

海上稠油火烧油层物理模拟实验研究

为探索海上稠油火烧油层开发的可行性,针对渤海稠油油藏开展了火烧油层物理模拟实验。根据石油沥青组分测定法,分析渤海稠油原油组分;通过热失重与扫描量热同步热分析仪测试活化能等高温氧化反应动力学参数;采用一维燃烧管实验模拟评价燃烧稳定性及驱油效果。研究结果表明,渤海稠油组分特征与国内陆上油田相似;稠油高温氧化活化能为157 kJ/mol,与陆上油田相近;油藏火驱前缘推进稳定,燃烧前缘最高温度773 K左右,出口CO₂浓度长期稳定在12%以上,高温氧化燃烧状态良好;火烧驱油效率95.1%,空气油比548 m³/t,驱油效果较好。研究成果为海上稠油油藏火烧油层开发提供技术支持。     

草南95-2井组火烧油层矿场试验

介绍了乐安油田南区草南 95 2井组火烧油层室内研究和现场试验 .室内研究确定了现场试验主要参数 (包括油层点燃温度、空气需用量及注气速度、燃料含量、点燃时间等 )及动态监测方法 .现场试验表明 ,草南 95 2井组成功实现了通电点火 ,燃烧过程参数的正确确定 ,保证了油层的持续燃烧 ,使火烧试验得以顺利进行 .同时对火烧油层的效果进行了初步分析 ,得到了该区火烧采油的一些规律性认识 ,用以指导油田下一步开发     

火烧油层注气压力参数室内试验的研究

火烧油层是一种重要的热力采油技术,又称"火驱",其工艺的复杂性要求更多的实验研究与数值模拟。在火烧油层技术最常见的工艺参数中,注气压力是最具解决价值的参数难题之一。为考察注气压力对火驱燃烧过程的影响,在火驱效果最大化的前提下节省压力成本,利用燃烧管试验研究了不同注气压力对室内模拟燃烧过程的影响。试验结果表明压力的提高有助于火驱前缘的推进,但过高的压力带来燃烧不稳定弊端,实验室火驱研究优化压力为0.8 MPa。     

火烧油层注气加热过程的模拟计算研究

在火烧油层的注气加热过程中,需要根据点火需求优化注气参数。考虑了空气在井筒、油层的流动及换热过程,包括空气进入油层的混合过程、水蒸发进入空气和湿空气降温后凝结为水的组分及相态变化、油层之间的导热过程,建立了相应的瞬态模型,提出了基于龙格库塔法的求解方法。利用该模型及求解方法进行了模拟注气验证,并用于油田的实际火烧油层点火过程的监测系统。研究表明：点火过程中加热带扩展速度非常有限（6 d 后加热带半径仍小于0.6 m）,并且受油层中含水率影响较大,加热带温度主要受电加热器功率和注气速度影响,受注气时间长短影响较小。点火过程中应保持电加热器功率和注气速度稳定。     

火烧油层的室内实验研究

在一维燃烧管室内模拟实验装置平台上分别对火烧油层热力采油过程的干式向前和湿式向前燃烧工艺进行了研究 ,确定了在这两种工艺条件下油样的燃烧特性参数 (燃料消耗量、视氢碳原子比和空气需要量等 )、燃烧前缘推进速度和原油采收率等 ,计算了空气 /原油比、氧气利用率等指标。将两种工艺结果进行对比 ,研究了注入水和空气的体积比 (WAR)对火烧油层性能的影响 ,确定了合适的注水时机与WAR值。实验结果表明 ,采用湿式向前燃烧法能够有效地回收留在已燃区的热量 ,提高燃烧反应生成热量的利用率。湿式燃烧工艺能显著地降低燃料消耗量与空气需要量 ,加快了燃烧前缘推进速度 ,提高了采收率。湿式燃烧的水与空气的比例不应小于 0 .0 0 3m3 /m3 。湿式燃烧的注水时机选择在稳定燃烧建立后、燃烧前缘推进到燃烧管长的 2 5 %左右时较为适宜。     

旋流煤粉燃烧第四类稳燃技术

将国内外旋流燃烧器现有的稳燃措施根据其稳燃原理分为3类.分类分析现有稳燃措施不能适应低挥发分煤稳燃的原因和存在的问题,分析得出:扩口、扩流锥、浓淡燃烧、齿环稳燃器等稳燃措施都没有考虑煤粉气流进入炉膛后与高温烟气迅速混合问题.在这些稳燃措施的流场中,煤粉气流进入炉膛,除脉动外,首先沿回流区外缘流动,向外扩张,与二次风混合过早,而并不迅速与热烟气混合;煤粉气流与高温烟气的混合动力为二者之间的横向湍流脉动,混合强度弱.因此,对于低挥发分煤不能起到良好的稳燃作用.提出了第4类稳燃技术花瓣稳燃器,该技术充分考虑了煤粉气流与高温烟气间的掺混速度和前期掺混强度.花瓣稳燃器能够在其背流面形成轴向和径向多种回流区,使得煤粉颗粒与高温烟气间的混合动力除横向湍流脉动外还有宏观对流混合,加大了二者之间的热质交换强度.     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响.以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体(O2/N2)在3种不同氧气体积百分数(21％,23％,27％)工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟.模拟得到3种工况下:炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度.模拟结果表明:随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率.     

燃烧室几何形状和位置对燃烧过程的影响

采用自制的喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置,对柴油机燃烧室几何形状和位置对燃烧过程的影响进行光学法研究,获得口径为62 mm圆柱形、55 mm缩口形、55 mm缩口偏置凹坑形3种不同形状燃烧室的喷雾燃烧过程照片。研究结果表明:与圆柱形燃烧室相比,缩口形燃烧室和缩口偏置形燃烧室的燃油蒸发速度及混合速度增加,始燃点(曲轴转角)提前3°~5°,后期扩散燃烧速度加快,整个燃烧持续期(曲轴转角)缩短7°~9°。     

内燃机机械噪声和燃烧噪声的识别分离

针对内燃机噪声识别问题,建立了数学模型并编制了相应的程序,在程序中加入作用全局阈值的小波变换降噪程序,保证程序的抗干扰性后,实现了燃烧噪声和机械噪声的频谱分离和A计权声功率级计算。以某CG125型摩托车发动机为例,通过构造包含不同干扰噪声的理论算例仿真识别,验证了程序的准确性和实用性。识别结果表明:分离前后的燃烧噪声和机械噪声的频谱吻合良好,A计权声功率级误差均小于0.6dB。     

预混合燃烧方式的混合气形成与燃烧的研究

通过高速纹影摄影及激光多普勒测速技术对伞喷油嘴的喷雾特性进行了研究，并获得了与多孔喷油嘴喷束不同的规律，通过在Ｅ１５０型和１３５型试验机上的伞喷燃烧试验取的示功图及性能参数表明具有预混合燃烧的特点，改善了经济性和排放指标。     

燃烧室形状对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

在105单缸柴油机上，针对燃烧室形状对柴油机燃烧及排放特性的影响进行了试验研究，试验结果表明，中央突起缩口燃烧室具有较高的涡流和挤流强度并有较长的高涡流持续期，可加快缸内混合气的形成和燃烧速度，通过延迟喷油定时，减少了预混合燃烧量，在柴油机油耗率基本不变的前提下，降低了烟度和NOx的排放量。     

二甲醚甲醇复合燃烧的燃烧特性研究

在进气道喷入二甲醚(DME),利用DME较易压燃的特点,引燃往缸内直喷的甲醇,本试验研究了甲醇的喷油时刻对燃烧特性的影响.结果表明:在小的喷油提前角下,燃烧过程由DME的低温燃烧、高温燃烧和甲醇的扩散燃烧组成;在中间喷油提前角较小负荷下,燃烧模式以甲醇的预混燃烧为主;在较大负荷下,燃烧模式以甲醇的扩散燃烧为主;在较大喷油提前角下,甲醇以预混燃烧模式为主.在大喷油提前角下,放热率具有DME/甲醇双燃料HCCI燃烧的特性.     

直喷柴油机双壁面射流燃烧系统燃烧特性研究

控制直喷式柴油机高速工况的放热率,能保证柴油机最佳的排放性能和经济性能.通过降低柴油机几何压缩比,推迟着火始点,可降低柴油机的燃烧最高温度和NOx排放;通过采用双壁面射流技术,能实现快速燃烧,不至于使油耗率和烟度恶化.基于上述思想,在柴油机3 000r.min-1转速下进行了试验研究.结果表明:双壁面射流燃烧系统与原机油耗率相差不大,NOx排放得到了大大的降低,但双壁面射流燃烧系统的烟度在大负荷下有所增加.双壁面射流燃烧系统的缸压峰值与原机相比,有大幅度的降低,着火后的压力升高比也低于原机.双壁面射流燃烧系统的着火始点与原机相比,滞后2～3℃A.3 000r.min-1各负荷下,在累计放热率5%～50%阶段,双壁面射流燃烧系统几乎与原机有相同的燃烧速率,都属于快速燃烧;在累计放热率50%～90%阶段,双壁面射流燃烧系统的燃烧速率变慢.     

柴油机燃烧过程的数值模拟及燃烧室改进

为了改善柴油机燃烧室内混合气的形成状态和燃烧质量,对改装DLH1105型直喷柴油机缸内喷雾和燃烧过程进行了动态数值模拟,并在压缩比不变的情况下设计了3种不同结构的燃烧室,分别为敞口型、直口型和缩口型.通过STAR-CD软件对3种结构的燃烧室进行了三维数值模拟,获得了柴油机的缸内流场、燃油质量分数分布和温度场.结果表明:模拟出的缸内喷雾和燃烧过程与可视化试验的结果吻合,计算模拟的方法可靠;缩口型燃烧室有较强的挤流强度,较长的涡流持续期,使混合气质量和燃烧性能优于直口燃烧室和敞口燃烧室,缸内压力和平均温度最高,Soot生成量最少,同时NO的生成量最大.     

粉煤燃烧过程中锅炉碳化硅质卫燃带结渣特性

采用光学显微镜和X射线衍射等方法对煤粉气流燃烧过程在碳化硅质卫燃带上的渣样进行测试,并对渣样的形貌及结晶特性、渣样成分与碳化硅之间的高温烧结特性进行分析.研究结果表明:煤粉气流焦炭颗粒着火燃烧时释放出的CO使碳化硅质卫燃带表面凝聚的SiO2增加,增强了熔融煤灰与卫燃带之间的粘结作用;碳化硅质卫燃带中的Cr2O3和煤灰中的Fe2O3,CaO和TiO2等晶核剂在煤粉燃烧过程中对碳化硅质卫燃带上的灰渣结晶程度的影响不明显,A12O3对碳化硅质卫燃带上熔融煤灰冷却过程的成核结晶起显著作用;灰渣的结晶度较好地反映了灰渣与碳化硅质卫燃带粘结作用,在燃烧最旺盛的区域,煤样I灰渣的结晶度达到最小,约为23%,煤样II灰渣的结晶度则达到最大,约为58%.