薄油层SAGD开发蒸汽腔发育和生产指标预测

通过分析现场生产数据和数值模拟结果,将薄层稠油油藏蒸汽辅助重力驱油(SAGD)生产中蒸汽腔发育分为横向扩展和向下运移两个过程,并进行简化处理预测SAGD生产指标.联合质量守恒方程、能量守恒方程和周围地层散热模型得到一个描述蒸汽腔发育的综合表达式,该方程属于典型的第二类Volterra积分函数.通过拉普拉斯变换对Volterra积分函数进行半解析求解,最终得到不同时刻蒸汽腔发育状态.为验证模型的正确性,将模型的计算结果与CMG Stars的计算结果对比,整体误差小于5%.新模型可以方便简单地预测SAGD生产中蒸汽腔发育过程和生产动态指标,从而确定SAGD生产的极限油藏参数和合理的注采参数.     

稠油油藏蒸汽-泡沫驱油数值模拟方法

以室内实验和矿场试验结果为基础,对稠油油藏蒸汽 泡沫驱的渗流机理及所涉及的物理化学现象进行了研究,在常规热采模型的基础上,结合蒸汽泡沫驱数学模型,建立了考虑蒸汽泡沫驱的新热采模型,拓展了热采模型的应用范围.模型中考虑了表活剂浓度、非凝析性气体含量、地层非均质性等影响因素.针对辽河高升油田高二、三区高3456井组油层埋藏较深、油层有效厚度较大的特点,对蒸汽泡沫复合驱进行了数值模拟研究,分析了其敏感因素及其可行性,并对蒸汽泡沫复合驱提高厚层稠油油藏的采收率机理进行了探讨.     

水平井注汽启动阶段流动特性研究

水平井技术已成为稠油油藏开采中的一项重要技术被广泛应用。在理论和数值研究中使用较多的井筒线源模型,假定水平井段湿蒸汽参数不变,没有考虑湿蒸汽在井筒内传热传质的变化对油藏吸汽的影响。为进一步完善注蒸汽模型,本文以筛管水平井为例,建立了井筒与储层数值模型,研究了注蒸汽采油启动阶段的油、水、汽三相在井筒和油藏中流动与传热规律,分析了井筒内积存原油对蒸汽推进的影响及湿蒸汽参数沿水平井段变化规律。结果表明:水平井段沿程热损失大,湿蒸汽热焓值从水平井跟端到趾端下降较快,造成跟端吸汽量高,趾端吸汽少甚至无法吸汽;井筒内积存原油影响蒸汽沿井筒轴向的扩散和热传递,加剧了油藏吸热的不均匀。     

小型平板蒸汽腔的实验研究

平板蒸汽腔的加工工艺一直都有待改进,其工艺的质量直接影响着工作性能.本文基于平板蒸汽腔的工作原理,设计、加工了一种小型平板蒸汽腔,并进行了实验研究.文中介绍了其工作原理,加工工艺以及实验结果.结果表明:该小型平板蒸汽腔具有较好的工作性能,其厚度为5 mm,当输入热流为22.1 W时,平板蒸汽腔的热阻低至0.01°C/W...     

流速对混合蒸汽Marangoni凝结换热影响的实验研究

本文在蒸汽压力为47.36 kPa的条件下,通过实验研究了不同蒸汽流速(u=2、4、5 m/s)下纯水和不同酒精浓度水-酒精混合蒸汽沿重力方向流过竖直紫铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时分析了不同蒸汽流速下造成Marangoni凝结换热特性差异的原因.实验及分析结果表明,在相同蒸汽浓度、蒸汽压力和表面过冷度条件下,高流速下的凝结换热系数比低流速的大.且蒸汽流速对凝结换热的影响因混合蒸汽酒精浓度的不同而不同,低浓度0.5%和高浓度50%时流速的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度2%时凝结换热强度随流速的增加明显.     

CO_2辅助SAGD技术流动与传热过程的数值模拟研究

本文为模拟非凝析气CO_2辅助SAGD稠油开采技术,建立了考虑相变的多相多组分流体在多孔介质中的非稳态热平衡模型。通过模型计算,分析并研究了CO_2辅助SAGD稠油热采技术的基本原理及对开采效果的影响。结果表明,CO_2在伴随蒸汽注入后聚集在蒸汽腔的外侧,阻碍蒸汽腔的横向扩展,当非凝析气抵达盖层后,会在中轴线两侧形成非凝析气体富集区,阻碍了蒸汽腔在盖层下方的铺展,减少了蒸汽与盖层的接触面积,从而降低了蒸汽的散热损失,提高蒸汽的利用率。另外,竖直方向的渗透率会影响蒸汽腔的扩展及温度的分布。     

薄层稠油藏溶剂辅助蒸汽驱产量预测模型

通过分析生产数据和数值模拟结果,将薄层稠油油藏溶剂辅助蒸汽驱生产过程分为蒸汽前缘垂向扩展阶段、蒸汽前缘水平扩展阶段及冷凝水产出阶段.针对每个生产阶段,通过联合质量守恒方程、运动方程、能量守恒方程及溶剂扩散方程得到描述蒸汽前缘扩展和产油量解析模型.能量守恒方程属于典型的第二类Volterra 积分函数,首先对其进行Laplace变换;之后运用半解析方法对该模型进行求解.为验证模型的正确性,将模型的溶剂辅助蒸汽驱计算结果与数值模拟结果对比,整体误差仅为4%.新模型可以方便简单地分析不同溶剂性能和注采参数对溶剂蒸汽驱开发效果的影响.     

超临界水驱超稠油提高采收率热物理特性研究

超稠油资源的高效开发对于提高石油供给和保障我国石油安全意义重大。针对深层超稠油资源由于原始地层压力高、原油黏度大导致常规蒸汽驱无法有效开发的问题,本文提出超临界水驱开发深层超稠油的新思路。本文首先研制了超临界水驱油提高采收率实验平台,研发的管式填砂岩心模型能够模拟岩心升温和驱替的同步过程,然后开展了超临界水驱、蒸汽驱和热水驱对比实验研究,实验结果表明,相对于蒸汽驱,超临界水驱能显著提高采收率并具有更高的热效率,25MPa、400℃超临界水驱鲁克沁超稠油的采收率达到97.07%;获得了超临界水驱过程的温度场和驱替压差变化规律,发现了超临界水超覆现象,与蒸汽超覆相比,超临界水超覆发生晚且持续短,可扩大波及范围,提高采收率。     

辅助引射对蒸汽喷射器性能影响的数值研究

首次提出了通过局部低压区辅助引射来改善蒸汽喷射器工作性能的技术途径,并利用FLUENT软件对蒸汽喷射器辅助引射前后内部流场进行了数值模拟计算,重点研究分析了双临界范围内背压波动工况下不同辅助引射方式对工作蒸汽质量流量、引射蒸汽质量流量、辅助引射蒸汽质量流量、内部流场和激波现象的影响及其原因。结果表明:混合室辅助引射不利于改善蒸汽喷射器的引射性能,而喉部辅助引射和扩压室辅助引射能提高蒸汽喷射器的引射效率,且在不同背压下存在一个最佳的辅助引射优化方案。     

注蒸汽燃气轮机燃烧室和后燃室中燃料系数的计算方法

注蒸汽燃气轮机燃烧室和后燃室中燃料系数的计算方法杨玉顺，周伏秋，严家（哈尔滨工业大学动力工程系哈尔滨１５０００１）关键词：注蒸汽燃气轮机循环，湿燃气，燃料系数，注蒸汽比一、前言燃气轮机燃烧室（或后燃室）出口的燃气温度，是一个很重要的性能参数。它受设备...     

蒸汽轮机抽汽口几何参数和工况对流场的影响

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口及抽汽道内的三维粘性流场进行了分析,研究了蒸汽轮机抽汽口几何参数(抽汽缝宽度、集汽室形状、抽汽缝位置)和工况参数(抽汽量)对抽汽口流场、周向压力不均匀度、流动阻力的影响．并将计算结果与实验结果进行了比较。研究结果表明:增加抽汽量必然引起静压周向不均匀度系数和抽汽口总压损失系数的增加。抽汽缝宽度减小会引起抽汽口的流动阻力大幅度增加,从而减小相对抽气量和增大抽汽端差。集气室形状和抽汽缝位置的变化对相对抽气量、静压周向不均匀系数以及总压损失系数的影响不明显。     

SAGD循环预热储层温度分析模型

根据矿场实际生产条件,综合考虑沿水平井方向和径向方向的热传导以及水平井部分深入储层的生产特点,建立三维热传导物理模型,并通过无因次化、Laplace变换、分离变量法及Stehfest数值反演等手段进行详细求解.所得结果与CMG软件计算结果吻合程度较高,验证了模型的准确性.分析无因次加热温度与无因次加热时间和无因次加热量的关系,得出径向距离越小、所需加热时间越短,后期所需加热量越多;径向距离越大、开始升温越晚,所需热量越大的结论.所得图版可用于预测相应温度下所需的加热时间和所需的总加热量,为SAGD循环设计提供依据.     

器件效应数值模拟中漂移扩散模型的误差分析

为了确定数值模拟过程中的误差来源,并针对误差来源改进软件,减小计算误差,对半导体器件数值模拟中的采用的漂移扩散模型进行了研究。结合自主开发的半导体器件效应软件GSRES,分析了软件中漂移扩散模型的理论近似,对计算模型中由于温度分布、载流子复合/产生率、载流子迁移率等项采取近似而导致的误差进行了分析。根据误差分析和数值模拟算例,认为误差主要来自于器件内部温度场分布和迁移率模型的近似,给出了软件的适用范围。结合半导体器件的研究热点和发展趋势,对该模型中需要进行改进的近似项进行了分析。     

Quantum simulation of the t–J model

Computer simulation of a many-particle quantum system is bound to reach the inevitable limits of its ability as the system size increases. The primary reason for this is that the memory size used in a classical simulator grows polynomially whereas the Hilbert space of the quantum system does so exponentially. Replacing the classical simulator by a quantum simulator would be an effective method of surmounting this obstacle. The prevailing techniques for simulating quantum systems on a quantum computer have been developed for purposes of computing numerical algorithms designed to obtain approximate physical quantities of interest. The method suggested here requires no numerical algorithms; it is a direct isomorphic translation between a quantum simulator and the quantum system to be simulated. In the quantum simulator, physical parameters of the system, which are the fixed parameters of the simulated quantum system, are under the control of the experimenter. A method of simulating a model for high-temperature superconducting oxides, the t–J model, by optical control, as an example of such a quantum simulation, is presented.     

燃烧室部件传热空间非均匀性对缸内燃烧的影响

将所有燃烧室部件(气缸盖-气缸套-活塞组-润滑油膜)作为一个耦合体,在对耦合体进行三维传热数值模拟的基础上,利用分区求解、边界耦合法建立缸内工作过程与燃烧室部件的三维耦合计算模型,从而实现缸内工作过程与燃烧室部件的耦合三维仿真模拟,以此考察燃烧室部件传热空间非均匀性对缸内燃烧的影响。研究结果表明,燃烧室部件传热空间非均匀性在喷雾过程几乎对燃烧没有任何影响,可以忽略不计;燃烧过程后期,这种传热空间非均匀性才越来越明显,由此可以推断,燃烧室部件传热空间非均匀性的影响在排气过程将进一步加剧。     

一维喷管中存在自发凝结的跨音速湿蒸汽两相流动数值模拟

本文结合液滴成核、生长理论及Ｅｕｌｅｒ方程组,在无滑移假设下,导出了描述存在自发凝结的湿蒸汽两相流动控制方程组。对汽液两相流动控制方程组采用ＴＶＤ格式离散、时间推进法求解。对准一维喷管中的湿蒸汽两相流动进行了数值模拟,得到了满意的计算结果。     

双水平井电磁测距径向距离计算方法的ANSYS仿真研究

基于旋转磁场测距(RMRS)的基本理论,借助ANSYS有限元分析软件,研究了金属套管条件下双水平井电磁测距径向距离计算方法。首先建立SAGD双水平井RMRS井下传播模型,通过设定单元属性、划分网格、加载边界条件等对模型进行求解;然后研究套管厚度、直径、相对磁导率等对双水平电磁测距系统中磁场轴向分量的影响;最后利用实验室现有的旋转磁场测距模拟装置对仿真结果进行了验证。研究结果表明：随着套管厚度、直径、相对磁导率的增加,探管接收到的磁感应强度会逐渐减小,但双水平井径向间距计算仍可采用均匀介质中的理论测距导向计算方法。此结论可为套管的选取、磁导向仪器的研究及测量资料解释提供理论参考。     

低压蒸汽透平排汽缸内三维粘性流动的数值模拟

采用三维粘性流场求解软件Fine／TURBO[1]对低压蒸汽透平下游排汽缸内的复杂流动进行数值模拟。计算中使用了Jameson的Runge-Kutta中心差分格式[2]和Baldwin-Lomax的代数湍流模型、计算结果同部分实验结果进行了对比,表明数值模拟揭示了排汽缸内复杂的旋涡结构,以及影响排气缸内压力恢复和总压损失的主要因素。     

电子回旋共振离子推力器放电室等离子体数值模拟

电子回旋共振离子推力器属于静电型推力器,具有寿命长、比冲高、结构简单、可靠性高等优点,适用于深空探测等长时间空间飞行任务.放电室是一个关键部件,其内部通过电子回旋共振产生等离子体.针对放电室内等离子体流场建立飘移-扩散近似模型,采用迎风格式有限差分法对该模型进行数值求解,得到了放电室内不同时刻的等离子体流场分布及其演化规律.数值模拟结果可以为推力器的设计和实验研究提供有用信息.