超临界水射流焦汤系数计算与节流过程降温效果分析
第39卷第2期2017年3 月
石 油 钻 采 工 艺
OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
Vol. 39 No. 2
Mar. 2017
文章编号：1000 – 7393（2017 ） 02 – 0163– 07 DOI:10.13639/j.odpt.2017.02.007
超临界水射流焦汤系数计算与节流过程
降温效果分析
胡晓东1，2 宋先知1，2 李根生1，2 沈忠厚1，2 彭炽1，2 朱斌1，2
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
引用格式：胡晓东，宋先知，李根生，沈忠厚，彭炽，朱斌. 超临界水射流焦汤系数计算与节流过程降温效果分析［J］.石油钻采工艺，2017，39（2）：163-168.
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25~65 MPa和650~1 000 K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65 MPa，650 K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73.5 K，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。
关键词：超临界水射流；节流过程；焦耳汤姆逊系数；温度降
中图分类号：TE248 文献标识码：A
The calculation of Joule Thomson coefficient of supercritical water jet flow and the analysis on
cooling effect in the process of throttling
HU Xiaodong1,2, SONG Xianzhi1,2, LI Gensheng1,2, SHEN Zhonghou1,2, PENG Zhi1,2, ZHU Bin1,2
1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, Beijing 102249, China;
2. College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China
Citation: HU Xiaodong, SONG Xianzhi, LI Gensheng, SHEN Zhonghou, PENG Zhi, ZHU Bin. The calculation of Joule Thomson coefficient of supercritical water jet flow and the analysis on cooling effect in the process of throttling［J］. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(2): 163-168.
Abstract: It is a process of throttling flow when high-temperature fluid flows through nozzles. It can change the internal tempera-ture of fluid, and consequently impact the impact force and thermal cracking effect of high-temperature jet flow. In this paper, the for-mula 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
基金项目：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）。
第一作者：胡晓东（1990-），2013年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，现从事高效破岩新方法理论与应用研究，博士研究生。
通讯地址：（102249）北京市昌平区府学路18号中国石油大学（北京）。E-mail：xiaodonghu-cupb@https://www.wendangku.net/doc/5e8114039.html, 通讯作者：宋先知（1982-），副教授，博士生导师，从事钻完井工程、多相流、地热与钻完井新方法等方向的研究。通讯地址：（102249）北京市昌平区府学路18号中国石油大学（北京）。E-mail：songxz@https://www.wendangku.net/doc/5e8114039.html,
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