火驱点火阶段注气速度的界定方法

在火上油层点火阶段,当注入空气速度过小时,不能满足低温氧化所需的氧气含量;而当注入空气速度过大时,注入的空气会带走低温氧化产生的热量,使点火熄灭,从而使低温氧化也不能继续进行;并且注入过多的空气也会增加空气压缩机的成本。根据点火内在启动过程的低温氧化原理和传热学原理,推导出最大和最小注气速度的计算公式;并进行了现场实例计算,分别进行了敏感性参数分析,为设计火烧油层点火过程注气速度提供了借鉴依据,从而提高点火成功率。     

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     

郑408块火烧油层物理模拟研究

为了准确认识郑408块先导试验区的火驱动态,并深入研究敏感性稠油油藏火烧驱油机理,研制了新型一维火烧驱油物理模拟实验装置。采用郑408块地层岩心和地层原油进行了室内火烧油层物理模拟实验。结果表明,郑408块油藏点火温度为365~375℃,火烧前缘推进速度与注气强度呈正相关,在充分注气燃烧条件下,地层不会出现结焦现象;火烧之后岩石矿物组分改变有利于储层渗透性能的改善,但变化不大。实验证据显示,在燃烧带前缘存在高含油饱和度带,在该区域压降较其他区域集中。     

郑408块火烧油层物理模拟研究

为了准确认识郑408块先导试验区的火驱动态，并深入研究敏感性稠油油藏火烧驱油机理，研制了新型一维火烧驱油物理模拟实验装置。采用郑408块地层岩心和地层原油进行了室内火烧油层物理模拟实验。结果表明，郑408块油藏点火温度为365～375℃，火烧前缘推进速度与注气强度呈正相关，在充分注气燃烧条件下，地层不会出现结焦现象；火烧之后岩石矿物组分改变有利于储层渗透性能的改善，但变化不大。实验证据显示，在燃烧带前缘存在高含油饱和度带，在该区域压降较其他区域集中。     

乐安油田注汽后火烧油层开发参数敏感性研究

火烧油层开发效果的影响因素很多 ,但在油藏条件一定的情况下 ,可通过分析开发参数的敏感性并设计其合理值来提高火驱的经济效益。以乐安油田火烧试验区为例 ,在注蒸汽热采历史拟合及蒸汽驱预测的基础上 ,利用工程计算及数值模拟方法 ,研究了射孔层位、射开厚度、注气速度、燃烧方式、转湿烧时机、湿烧水气比等参数对火烧效果的影响 ,分析了火烧前缘推进速度 ,优选了开发参数。结果表明 ,底层射孔可减轻火线超覆 ,射开厚度大可提高地层吸气能力。由空气油比和采收率来确定分阶段变速率注气开采效果较好 ,最大注气速度为 80 0 0 0m3 /d。湿式燃烧能提高采收率 ,降低空气油比 ,其合理的转湿时机为燃烧距离达到 2 5 % ,水气比为 2 .0kg/m3 。预测结果与实际结果吻合较好 ,为火驱试验的现场实施提供了理论依据。     

乐安油田注汽后火烧油层开发参数敏感性研究

火烧油层开发效果的影响因素很多，但在油藏条件一定的情况下，可通过分折开发参数的敏感性并设计其合理值来提高火驱的经济效益。以乐安油田火烧试验区为例，在注蒸汽热采历史拟合及蒸汽驱预测的基础上，利用工程计算及数值模拟方法，研究了射孔层位、射开厚度、注气速度、燃烧方式、转湿烧时机、湿烧水气比等参数对火烧效果的影响，分析了火烧前线推进速度，优选了开发参数。结果表明，底层射孔可减轻火线超覆，射开厚度大可提高地层吸气能力。由空气油比和采收率来确定分阶段变速率注气开采效果较好，最大注气速度为80000m^3／d。湿式燃烧能提高采收率，降低空气油比，其合理的转湿时机为燃烧距离达到25％，水气比为2．0kg／m^3。预测结果与实际结果吻合较好，为火驱试验的现场实施提供了理论依据。     

火烧油层点火方法研究

为实现安全有效点火,保障火烧油层成功,深入分析研究火烧油层的点火方法. 系统分析了自燃、注入热流体、电点火器、化学点火和井下燃烧器等火烧油层点火方法及其点火原理,综合比较了各种点火方法的优缺点和适用情况. 结果表明,每种点火方法均有自身的优势和不足,选取点火方法时应综合考虑油藏条件、原油特点、现场设施和可利用的条件等因素. 自燃点火方法适用于原油反应性高、油层温度高、厚度大的油藏. 如果不能或不希望自燃,则需考虑人工点火方法.     

微点火单元电热过程分析

通过建立微型点火桥带在不同通过大小电流情况下的电热耦合模型,计算分析微型点火电桥带的工作过程,获得不同大小电流值条件下,加电开始到微型桥带表面达到装药点火温度的时间与电流大小的关系.加电到桥带熔断(到达铝熔点温度)所需的时间与电流的关系.结果表明,点火功率大于2W,电流的改变对点火药的燃点时间和加热熔断时间影响不大,为集成点火阵列的点火电流选取、微推进阵列的一致性分析提供依据.     

注低温CO2井油层温度场分布研究

注CO2提高采收率过程中,低温CO2与地层岩石、储层流体存在换热过程,井底附近油层温度将明显下降,其温度分布直接影响注入CO2和储层流体性质和油气混相。如果注入参数不合理,将形成低温降黏带,发生固相沉积,以至形成CO2水合物,产生冷伤害,影响生产。通过对油层传热机理的研究,在Lauwerier油层传热模型的基础上建立了综合考虑沿程流体相态以及热物理性质变化的油层温度场数学模型,模拟注气过程中油层温度分布变化规律。研究结果表明,注气初始阶段近井油层温度下降较快;随着时间的增加,低温带的推进速度逐渐变慢,为优化注气参数,提高注气开发效果提供依据。     

火烧油层干式燃烧数值模拟及参数敏感性分析

利用数值模拟技术对室内燃烧管干式燃烧实验进行了拟合,研究了燃烧管内干式燃烧的动态变化特征,并且进行了参数敏感性分析。以辽河油田欢127块为例,初步设计了该块25-33井组的注气速度。结果表明,网格尺寸的选取应与燃烧带尺寸相当;增加燃烧反应的频率因子、降低活化能、增大注气速度,会加快燃烧反应,增加产液量;油藏初始温度对火烧油层驱油效果影响较大,而油藏初始压力则影响较小。初步设计25-33井组的注气速度为70 000 m3/d。     

合成革干法生产线天然气供热系统的分析

合成革是人们日常生活不可或缺的一种重要材料,但传统的基于燃煤导热油为热源的合成革生产过程是一个高耗能、重污染过程,对合成革生产线供热系统的“煤改气”是合成革行业实现低碳环保的重要环节。为使合成革生产线“煤改气”达到既环保又经济可行的目的,需要进行合成革生产线供热系统的传热传质及耗能分析。为此,本文基于热力学第一、第二定律,建立了适用于天然气末端供热系统的火用损分析理论模型,进行了合成革生产线天然气供热系统热力参数的实测工作,利用所建理论模型分析计算了实际干法生产线供热系统的火用损率。结果表明供热系统的火用损主要集中于天然气燃烧、烟气混合传热、过流通道的沿程阻力和尾气排放四个方面。通过改进燃烧器结构、改善换热方式、优化风道风排结构以及利用尾气预热燃烧器助燃空气等措施,可有效降低供热系统的火用损,提高能源的利用效率。     

天然气加热炉可视化实验研究

针对天然气加热炉的结构,设计搭建了可视化天然气加热炉实验系统.可视化实验系统用电加热的热空气来模拟燃烧热烟气,用降温的冷空气来模拟被加热的天然气.通过实验系统对筒体内中间载热介质的流动与温度分布进行实验分析,提出了一种改进结构,优化布置筒内加热面和冷却面,提高传热效果.     

天然气加热炉内介质水非稳态耦合热流场研究

设计制造高效节能的加热气化设备是油气工业中迫切需要解决的问题。本文深入研究天然气加热炉传热机理,开创性地构建了大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模型,求解水作为中间载热介质的天然气加热炉内非稳态耦合热流场,并通过天然气加热、传热流动试验平台,对边界条件进行试验校准并验证了数值分析模型的正确性。结果显示,加热炉内流场不均,整体循环不佳,加热炉的启动时间为2.5 h,加热效率仅为83.5%,介质参与性辐射占总传热量的24.5%。显然,传统加热炉结构有待优化,且介质参与性辐射影响不可忽略。     

天然气加热炉内介质水非稳态耦合热流场研究

设计制造高效节能的加热气化设备是油气工业中迫切需要解决的问题。本文深入研究天然气加热炉传热机理,开创性地构建了大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模型,求解水作为中间载热介质的天然气加热炉内非稳态耦合热流场,并通过天然气加热、传热流动试验平台,对边界条件进行试验校准并验证了数值分析模型的正确性。结果显示,加热炉内流场不均,整体循环不佳,加热炉的启动时间为2.5 h,加热效率仅为83.5%,介质参与性辐射占总传热量的24.5%。显然,传统加热炉结构有待优化,且介质参与性辐射影响不可忽略。     

热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断

以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus微硅片的加热传感单元与温度传感单元、信号处理与转换器、加热器、加热控制器和微型计算机组成.针对该传感器结构和空气在传感器中的强制对流方式,从理论与仿真实验两方面.推导出在一定的发动机工况下,加热器的热流量与空气质量流量的关系,获取了加热器表面温度、加热器上流区域的温度和其下流区域的温度随发动机工况变化而改变的关系,并以此来对该微型传感器进行故障的自诊断,理论与仿真实验表明,该方法具有可行和实用的特点.     

电热器蓄热技术

为了解决电热器电、热功率不匹配的问题,提出了一种可蓄热的矩形电热器结构,并建立了传热过程的物理和数学模型,提出了5种电热器蓄热、放热工艺制度,分析了各工艺制度下的边界条件,应用MATLAB进行了数值求解,得到各种工艺制度的温度分布云图及传热规律.计算结果表明,电热器内不同位置的温度变化规律相似,并且当加热面温度达到设定的安全温度时,蓄热率大于96%,可以满足供热要求,应尽量缩短恒壁温加热过程的时间,以减少散热损失.     

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。     

喷油时刻对高速缸内直喷汽油机性能的影响

汽油缸内直喷（gasoline direct injection, GDI ）技术有利于发动机的进气过程,表现出较好的NOx 排放和燃油经济性,被广泛运用于乘用车领域。喷油起始时刻（start of injection, SOI ）严重影响着缸内油气混合的均匀性,进而对发动机的燃烧和排放性能产生影响。本文通过Converge软件对某款高速GDI发动机进行仿真分析,研究不同SOI条件下发动机的性能变化。研究结果表明：发动机高速运行时,在缸内气流和燃油束气流的共同作用下,缸内左侧形成强滚流团,混合油气向进气侧方向聚集。随SOI延后,喷雾撞壁时刻推迟,燃油在缸内的破碎效果得到加强,但不利于顶面油膜蒸发,火花塞处形成不同浓度的混合油气。对比发现400° CA为最佳喷油时刻,此时缸内油气混合均匀性最好,燃烧重心提前,缸内最大爆压达到10.5 MPa,动力性能和燃油经济性得到提升;燃油的充分燃烧以及缸内燃烧温度的增加使CO和THC排放减少,但NOx排放有所增加。     

Dimensionless model to determine spontaneous combustion danger zone in the longwall gob

According to spontaneous combustion propensity,the longwall gob is divided into three zones,including heat dissipation zone,self-heating zone and the choking zone.Only in the self-heating zone can temperature of coal rise due to oxidation.Studying the distribution of the “Three Zones” in gob is important for predicting and preventing spontaneous combustion in coalmine.In normal mining operations,temperature of coal is roughly constant.The process of mass transfer in the gob is considered to be steady.Based on mass conservation,gas species conservation,darcy' s law,Ficks law of diffusion and coal oxidation 1-grade reaction rule,governing equation for air leakage intensity and species concentration are deduced.With critical value of coal spontaneous combustion and the size of longwall workface as basic dimension,a dimensionless steady coupled model of air flow diffusion and chemical reaction in loose coal of Fully Mechanized Top-Coal Caving Mining Workface (FMTCCMW) is setup.By solving the model numerically,regulation of three zones' distribution and spontaneous combustion in the gob can be obtained.The results can be easily popularized to prediction of spontaneous combustion in other coalmines' longwall gob.     

矿井地面固定式液态CO2防灭火工艺流程模拟

根据采空区煤自然发火的实际情况,在分析CO2相态的基础上,为了防止液态CO2在长距离输送过程产生干冰堵管,确定了液态CO2汽化输送的防灭火工艺流程,建立了液态CO2汽化管道输送的热力学模型.利用Aspen HYSYS V7.3软件模拟了液态CO2汽化管道输送过程及影响因素,通过对液态CO2汽化管道输送过程模拟与分析,得出了液态CO2汽化时摩尔流量与加热量、有效输送管长、管道出口温度等之间的关系,确定了加热器功率与管道入口温度、压力和管道出口温度、压力及管道长度之间的关系;根据不同矿井的实际情况,确定合理的加热功率,提高防灭火的效率,优化液态CO2防灭火系统的工艺技术参数,确保系统能够安全稳定地运行,研究成果对促进CO2防治煤层自燃技术体系的完善具有重要的意义.