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超临界水射流焦汤系数计算与节流过程降温效果分析
  • ISSN号:1000-7393
  • 期刊名称:《石油钻采工艺》
  • 时间:0
  • 分类:TE248[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]油气资源与探测国家重点实验室, [2]中国石油大学(北京)石油工程学院
  • 相关基金:国家自然科学基金项目“深层高温高压油气井安全高效钻完井基础研究”(编号:U1562212);“高温射流冲击-热裂解耦合破岩机理与实验研究”(编号:51504272);中国石油科技创新基金研究项目“热力射流冲击-裂解耦合破岩机理研究”(编号:2015D-5006-0308).
中文摘要:

高温流体通过喷嘴是节流流动的过程,会引起流体内部温度的变化,将影响高温射流冲击力与热裂解效应等。应用超临界水物性方程与焦汤系数的定义公式,推导出了射流通过喷嘴过程的焦耳汤姆逊系数的求解公式,并编制程序迭代求解,得到不同参数条件下焦耳汤姆逊系数分布特性与变化规律,并采用焦汤系数计算公式,计算得到不同参数下过喷嘴节流过程中降低温度值的变化规律。结果表明,在25~65MPa和650~1000K的条件下,焦耳汤姆逊系数为正,随着反应腔内温度的增加,焦耳汤姆逊系数先增大后减小,在文中条件下的最大值为4.92;而随着反应腔内压力的增加,焦耳汤姆逊系数降低,在65MPa,650K条件下取得最小值0.22。焦汤效应的最大值均出现在过热蒸汽区,且随着温度的增加,最大值偏离分界线。在射流喷射过程中,温度压力降低值不可忽略,文中条件下最大可达73.5K,应当合理设置反应腔内温度压力值,降低高温射流通过喷嘴过程的温度损失。

英文摘要:

It is a process of throttling flow when high-temperature fluid flows through nozzles.It can change the internal temperature of fluid,and consequently impact the impact force and thermal cracking effect of high-temperature jet flow.In this paper,the formula for calculating Joule Thomson coefficient during the running of jet flow through the nozzle was deduced by applying the definition formulas of physical property equation and Joule Thomson coefficient of supercritical water.Then,a program was prepared for iteration calculation to figure out the distribution characteristics and change laws of Joule Thomson coefficient for different parameters.Finally,Joule Thomson coefficient calculation formula was adopted to calculate the change laws of temperature drop corresponding to different parameters in the process of nozzle throttling.It is indicated that Joule Thomson coefficient is positive under the condition of25to65MPa and650to1000K.As the temperature inside the reaction chamber increases,Joule Thomson coefficient increases first and then decreases.And its maximum value is4.92in the conditions described in this paper.As the pressure inside the reaction chamber increases,Joule Thomson coefficient decreases and reaches the minimum0.22,under the condition of65MPa and650K.Maximum Joule Thomson effect occurs at superheated steam zones,and deviates from the boundary line with the increasing of temperature.Temperature and pressure drops shall not be neglected during the jetting of jet flow.And its maximum could reach73.5K in the conditions described in this paper.Therefore,it is necessary to set rationally the temperature and pressure inside the reaction chamber so as to decrease the temperature loss of high-temperature jet flow when it runs through the nozzle.

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期刊信息
  • 《石油钻采工艺》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国石油天然气集团公司
  • 主办单位:华北油田分公司
  • 主编:董范
  • 地址:河北省任丘市华油采油工艺研究院
  • 邮编:062552
  • 邮箱:syzc@vip.163.com
  • 电话:0317-2782798 2723370
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7393
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1072/TE
  • 邮发代号:18-121
  • 获奖情况:
  • 河北省优秀科技期刊奖,中国石油天然气集团公司优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17544