PDC钻头水力结构优化设计研究

在PDC钻头工作过程中，钻井液对钻头体表面的冲洗、冷却和润滑是保证钻头正常工作的一个非常重要的条件。对PDC钻头而言，水力结构（主要是中心水眼和冠部水道）设计的重要性尤其突出。以前,对钻头水力系统研究只能通过实验的方法进行,研究周期长、成本高、结构调整不方便，而数值模拟的方法在几年前还不成熟，甚至静态的复杂结构流场问题基本无法解决。为此，在提出PDC钻头水力结构优化设计原则的基础上，对PDC钻头的三维流场进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的喷嘴布置位置、直径、数量以及切削齿对流场的影响。计算结果表明，原设计在喷嘴布置位置和喷射角度上存在不足，以此为基础进行了水力结构的优化设计。文中的研究成果成功地应用在新型钻头水力结构的设计中，研究方法为PDC钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。     

三相交流电动机启动过程参数数值模拟

提出一种进行模拟计算电动机启动过程中各参数的新方法。利用电机运行理论,结合物体定轴转动定律,推导出电机运行参数随时间变化的函数关系式。将计算公式离散化后,对电机启动过程运行规律进行求解。实例计算了一种型号潜油三相电动机启动时电动机定子电流、转子电流、激磁电流、扭转力矩、转速参数及效率参数等随时间或转差率的变化规律,其变化曲线与试验结果基本一致,说明提出的计算方法是有效、正确、适用的。     

A comparison of transformation methods for evaluating two‐dimensional weakly singular integrals

Accurate numerical evaluation of integrals arising in the boundary element method is fundamental to achieving useful results via this solution technique. In this paper, a number of techniques are considered to evaluate the weakly singular integrals which arise in the solution of Laplace's equation in three dimensions and Poisson's equation in two dimensions. Both are two‐dimensional weakly singular integrals and are evaluated using (in a product fashion) methods which have recently been used for evaluating one‐dimensional weakly singular integrals arising in the boundary element method. The methods used are based on various polynomial transformations of conventional Gaussian quadrature points where the transformation polynomial has zero Jacobian at the singular point. Methods which split the region of integration into sub‐regions are considered as well as non‐splitting methods. In particular, the newly introduced and highly accurate generalized composite subtraction of singularity and non‐linear transformation approach (GSSNT) is applied to various two‐dimensional weakly singular integrals. A study of the different methods reveals complex relationships between transformation orders, position of the singular point, integration kernel and basis function. It is concluded that the GSSNT method gives the best overall results for the two‐dimensional weakly singular integrals studied. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

地统计克立格插值法在工程土方计算中的应用

土方计算是工程中经常碰到的问题。尝试利用地统计学的克立格插值法来计算土方，将其应用于余姚市泗门镇土地整理工程中进行实测试验。介绍了其基本的原理和公式，并与利用数字高程模型计算得到的土方工程量进行了比较，发现地统计插值法可较精确地确定设计标高和土方量，证明该方法的可行性和优越性。     

储层泥浆侵入深度预测方法研究

泥浆侵入半径的确定尚缺乏严格的验证标准.以油水两相渗流理论和离子扩散方程为基础,结合储集层特点,研究了不同储层参数下泥浆滤液对地层的侵入特性.数值模拟侵入时间选取10 d和20 d.数值模拟结果表明,侵入半径在渗透率不变的情况下随孔隙度的增大而减小,在孔隙度不变的情况下随渗透率的增大而增大;当渗透率和孔隙度都发生变化时,泥浆侵入半径一般随孔隙度的增加呈幂函数增加.依据这种关系对测井资料约束处理,得到的泥浆侵入半径较客观地反映了地层的真实情况.     

外伴管伴热系统传热特性及优化的数值研究

利用FLUEM软件,对外伴管伴热体系传热特性及其优化进行了数值分析与讨论.分析表明系统中存在传导、对流及辐射传热,其中封闭空气夹层又存在层流自然对流.计入空气对流的模拟表明,工艺管受热不均匀,而伴管布置在其正下方、保持空气层不被保温层挤占可提高伴热效果.伴热平衡时,伴热介质温度、热损失随物料温度近似线性增加.空气层均温假设导致工程设计不合理,而降低工艺管与伴管之间的热阻是提高伴热能力的关键.     

压井施工的精细计算

随着油气勘探开发的不断深入，目前油气钻井的难度、深度不断增加，大多数井的压力大，温度高，井控问题目益突出。如我国西北部油田在勘探开发过程中，常遇到高温高压（超高温超高压）油气层。目前采用的压力控制技术及井控装备已不能完全满足这些井的勘探开发需要。文中仍是采用经典的井控理论，主要对工程师压井法进行了更为细致地划分和计算，从而提高了这种常规压井方法的计算精度，为压井决策提供了保障。     

CO2吞吐工艺操作参数的整体优化设计

针对ZY油田原油CO2吞吐的工艺过程，建立了CO2吞吐数值模拟模型。应用数值模拟方法对CO2吞吐进行了实例分析，首先对该井的CO2吞吐参数进行了单因素敏感性分析，分析了CO2周期注入量、注入速度、焖井时间、采液速度等因素对CO2吞吐效果的影响。在此基础上进一步运用正交试验方法对CO2吞吐参数进行了优化，通过计算表明用正交试验优选法得到的优化方案比单因素敏感性分析所得的优化结果更为合理。     

波动方程数值模拟的隐式差分法

在有限差分波动方程数值模拟中,通常采用高阶差分方法来提高空间导数的数值逼近精度,以实现降低数值频散,提高数值模拟精度的目的。首先对差分频散进行了理论分析;然后讨论了估计一阶空间导数的隐式差分格式,并与通常采用的高阶精度显式差分格式进行了对比分析,结果表明,隐式差分格式能够在更宽的波数范围使差分频散控制在可接受的水平,如8阶精度的显式差分格式所适应的波数带宽约为O．55kmax,而隐式差分格式所适应的波数带宽约为0．7kmax;最后通过模型试算,对隐式差分格式的有效性进行了验证。模拟结果表明,用隐式差分格式在一定程度上降低了差分频散,提高了模拟精度。     

基于PC机群的大地电磁Occam反演并行计算研究

Occam反演以其稳定收敛和不依赖于初始模型的特性被广泛应用于大地电磁数据的处理，但偏导数矩阵的计算和拉格朗日乘子的求取导致大量的模型正演，使得反演速度较低。为此，研究了用基于PC机群的并行计算来解决这一问题的方法。首先对Occam反演方法进行了阐述；然后，分析了反演方法中各计算耗费的时间，提出对约占计算量90％的偏导数和拉格朗日乘子进行并行计算的思想，即偏导数计算采用频点计算一级的大粒度并行，拉格朗日乘子扫描和一维搜索分别采用弘值计算一级的大粒度并行和频点计算一级的小粒度并行；给出了并行计算的实现方法，即在PC机群上，利用主一从编程模式实现Occam反演的整体并行计算。在计算中，采用任务组合方式，减少了通信量，较好地实现了负载均衡。在4节点PC机群上，对应于拉格朗日乘子的扫描和一维搜索方式，整体加速比分别达到3．36和2．83。