利用三维网络模型研究滞留聚合物微观分布规律

再利用地下滞留聚合物是聚合物驱之后进一步提高原油采收率的新途径。基于油水两相流网络模拟模型,综合考虑聚合物渗流机理建立起聚合物驱微观模拟模型。用微观数值模拟手段研究了地下滞留聚合物分布规律及影响因素,为有效地开采聚合物驱后剩余油、合理利用滞留地下聚合物提供必要的依据。模拟结果表明,由于吸附和捕集作用将引起大量聚合物滞留在孔喉中,滞留聚合物占注入聚合物的61.7%。总体上看,大孔喉中聚合物滞留量较大,但滞留聚合物浓度较小。孔喉半径和形状因子为聚合物滞留的主要影响因素,孔喉滞留聚合物浓度与孔喉半径和形状因子平方根的乘积成反比。     

孔隙网络模型在渗流力学研究中的应用

孔隙网络模型广泛地用于同多孔介质有关的微观模拟中. 本文简介了利用网络模型研究储层渗流规律的基本思想、主要步骤以及网络模型同其它微观模型相比较的优缺点, 总结了在微观渗流研究中使用的两大类网络模型(准静态网络模型和动态网络模型)的特征及其适用范围, 综述了目前网络模型在研究渗流中的应用现状以及国内外研究比较活跃的几个方面,最后分析了网络模型今后的发展趋向.      

基于孔与裂隙网络模型的平行微裂隙对驱油的影响规律研究

认识双重多孔介质中油水两相微观渗流机制是回答形成什么类型的裂隙网络可提高油藏采收率的关键. 微裂隙的分布可以提高多孔介质的绝对渗透率,但对于基质孔隙中的流体介质,微裂隙的存在会引起多孔介质中局部流体压力和流场的变化,导致局部流动以微裂隙流动为主,甚至出现窜流现象,降低驱油效率. 本文基于孔与裂隙双重网络模型,在网络进口设定两条平行等长且具有一定间隔的微裂隙,分析微裂隙的相对间隔(微裂隙之间距离/喉道长度)和微裂隙相对长度(微裂隙长度/喉道长度)对于微观渗流特征的影响. 结果表明：随微裂隙相对长度的增加,出现驱油效率逐渐降低,相对渗透率曲线中的油水共渗区水饱和度和等渗点增加,油水两相的共渗范围减小等现象;随着微裂隙之间相对间隔增大,周围越来越多的基质孔穴间的压力差减小,在毛管压力的限制下,驱替相绕过这些区域,而导致水窜现象.     

水驱油局部相似模型的设计及定量评价方法

采用相似准数敏感性分析方法,对各局部相似模型中所放松相似准数的敏感性进行分析,得到应尽量减少放松的相似准数. 提出了定量评价局部相似模型优劣的影响系数,通过比较该影响系数的大小即可定量评价各局部相似模型.结果表明：水驱局部相似模型的精度不仅取决于所满足的相似准数的个数,还与相似准数的相对放松量有关.     

黏弹性聚合物驱渗流机理研究进展

聚合物驱已成为国内外化学驱中提高原油采收率主要方法之一, 其在大庆油田的60年开发稳产中起到重要作用, 在水驱基础上提高原油采收率达到约13%. 聚合物驱主要机理为改善流度比, 提高注入液的波及体积, 从而提高驱油效率. 近几年, 聚合物溶液黏弹性能够进一步扩大其在多孔介质中的微观波及面积从而提高微观驱油效率的作用机理也逐渐被人们所认识. 文章从聚合物溶液黏弹特性、聚合物驱微观可视化实验、岩心驱替实验及驱油机理理论研究4个方面进行了综合分析, 对比论述了国内外关于黏弹性聚合物溶液渗流机理的研究现状、实验手段及方法, 给出了聚合物溶液的黏弹性产生的法向应力能够进一步对水驱后残余油产生“拉”“拽”作用, 从而使其比纯黏性流体进一步提高在多孔介质内的微观波及效率及驱油效率, 明确了弹性湍流是产生表观增稠的本质, 对提高驱油效率产生一定的正向影响. 最后针对黏弹性聚合物驱渗流机理研究面临的问题及发展方向进行总结, 弹性湍流产生的条件、黏弹性对不同尺寸孔隙内不同类型原油采收率的贡献及弹性与油藏润湿性的协同影响等机理成为未来研究的挑战与方向. 论文的归纳能够为黏弹性聚合物溶液机理深入研究及矿场设计优选聚合物提供重要的参考.     

考虑介质微观非均质特征的乳状液渗流模型

油水乳化渗流是三元复合驱和热力采油过程中常见的现象,地层介质的微观孔隙结构特征对乳状液流动有着重要影响.现有描述乳状液渗流的理论模型都属于确定性方法,只能反映出介质孔隙结构的体积平均效果.当介质内部微观非均质性相比其尺寸不能被忽略时,采用确定性方法描述会与实验结果存在偏差.基于连续时间随机游走理论建立了描述乳状液渗流的随机理论模型.该模型引入反映液滴微观运动特征的跃迁时间和跃迁位移两个概率分布函数来反映多孔介质微观非均质特征.研究结果表明该模型能很好地刻画实验曲线中出现的与介质尺度相关的拖尾现象,可作为更一般的过滤模型.     

聚合物流体渗流机理研究

聚合物流体在多孔介质中渗流的研究是近年来有重大进展的领域。本文介绍从力学与物理方法进行渗流机理研究的思路、主要结果和当前活跃的研究课题。流体的非牛顿性对复杂边界条件下均匀流体力学效应的影响已得到了较好的定量处理;揭示了拉伸流粘弹特性对渗流影响的机理,其定量描述则尚有待努力。进而讨论了石油工程中十分重要的非均一流体渗流的新进展,包括大分子效应与粘性指进效应及其分形描述。对于上述物理效应的综合考虑将使聚合物渗流力学研究进入新的阶段。     

半晶态聚合物拉伸变形的微观机理

应用大规模分子动力学方法,采用粗粒化聚乙烯醇模型,模拟了晶区与非晶区随机交杂的半晶态聚合物模型系统,研究了半晶态聚合物在单轴拉伸变形过程中的应力-应变行为和微观结构演变.应力-应变曲线表现出4个典型变形阶段:弹性变形、屈服、应变软化和应变强化.在拉伸变形过程中,主要存在晶区折叠链之间的滑移、晶区破坏、非晶区的解缠结,以及分子链沿拉伸方向重新取向等4种主要的微结构演变形式.在屈服点附近,晶区分子链之间排列紧密程度减小而发生滑移,之后晶区变化需要的应力变小,从而形成应变软化现象.随着应变的增大,经各分子链段协同作用使非晶区分子链的解缠结和重新取向行为扩展到相对宏观尺度,导致拉伸应力增大而形成应变强化现象.     

气相反应介质中添加铝粉后的微观机理研究

利用ＯＭＡ谱仪及三台单色谱仪研究了爆炸激波管中铝粉在氢氧爆轰激励下快速反应的发射谱及辐射特性。研究发现:铝粉氧化反应主要机理是铝粉和氧反应;铝粉和水的反应是次要的。铝粉颗粒变细可以明显增强ＡｌＯ辐射强度,加快铝反应速率。利用我们研制的分光技术测量ＡｌＯ的三条振动谱线强度,确定了ＡｌＯ激发温度。测量表明:随着铝粉颗粒变细,ＡｌＯ激发温度明显提高。利用连续辐射谱确定的辐射温度同样说明添加铝粉可以提高反应温度。     

裂隙岩体渗流模型研究现状与展望

裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著的制约作用。本文简要地介绍了多种裂隙岩体渗流模型研究现状,评述了几类比较有代表性的渗流模型特点以及存在的不足,为选取合理的数学模型用于求解具体的裂隙岩体渗流问题提供了参考依据,并在上述基础上提出了一些需要进一步研究的问题。指出就目前应用最为广泛的等效连续介质模型而言,裂隙岩体几何参数、有效孔隙度以及等效渗透张量的确定仍有待于更深入的研究,而从细观力学结构入手研究渗流耦合模型将具有重大的理论意义和实用价值。     

EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL ANALYSIS OF DYNAMIC FRACTURE IN DUCTILE SOLIDS

Spall tests in pure copper and LY12 aluminum alloy are performed. Themechanism of the nucleation, growth and coalescence of micro-voids is observed bymeans of microscopic observation of the recovered specimens. The model presented inRef. [4] is incorporated in a hydrodynamic one-dimensional finite-difference computercode to simulate the processes of spallation in pure copper and LY12 aluminum alloyspecimens. This model can satisfactorily describe the processes of spallation.     

油藏复杂驱动体系物理模拟相似准则研究进展

综述了水驱油、化学驱油、蒸汽驱、混相驱及非混相驱等复杂油藏驱替体系物理模拟相似准则的研究现状.系统介绍了相似参数敏感性分析方法,定义了表征目标函数对相似参数依赖程度的敏感因子,结合数值方法便可定量地确定复杂体系主要相似参数,并实际应用于工程问题.讨论了水驱和聚合物驱物理模拟应优先满足的相似准则及其随参数范围的变化.      

水饱和度对再生混凝土力学性能的影响及微观机理分析

为探究再生混凝土在水工建筑物中应用的可行性,提升资源利用效率,对4种骨料取代率下不同水饱和度的再生混凝土进行力学性能试验研究,并结合核磁共振和电镜扫描试验对再生混凝土进行微观机理分析。结果表明：随着骨料取代率和水饱和度的增加,混凝土弹性模量逐渐增大,而抗压强度、峰值应变和劈裂抗拉强度逐渐减小;对试件横向弛豫时间(T₂谱)曲线进行分析发现,骨料取代率为0%、30%、50%和70%试件内的小孔隙数量占比分别为83%、77%、82%、84%;通过扫描电镜观察发现,混凝土基质密实度随再生骨料取代率增加而下降,易被自由水渗透,对再生混凝土的力学性能产生不利影响。本文研究成果可为再生混凝土在水工结构上的应用提供参考。     

储层微观参数对宏观参数影响的网络模拟研究

储层宏观参数是储层微观参数的宏观体现.以孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率等宏观参数作为约束条件,拟合生成网络模拟模型,在此基础上讨论了孔喉半径、喉道半径均质系数、孔喉比、孔喉润湿性、孔喉形状和配位数等微观参数的变化对孔隙度、绝对渗透率和相对渗透率等宏观参数的影响.在影响因素敏感性分析的基础上,确定了引起储层宏观参数变化的...     

含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注. 近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测.2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.     

第三型应变时效的提出与研究进展

第三型应变时效现象的发现使得传统的对于金属塑性流动行为的认识、位错的热激活理论以及常见的金属热粘塑性本构模型均需要进一步完善。为了系统地认识第三型应变时效,首先介绍了第三型应变时效现象区别于静态应变时效和Portevin-Le Chatelie动态应变时效的宏观特征,其次,对第三型应变时效的微观机理以及第三型应变时效与Portevin-Le Chatelier动态应变时效、蓝脆现象以及机械波谱的关联性进行了系统总结。最后,介绍了包含第三型应变时效的金属热黏塑性本构模型的发展。     

Microscopic mechanism of periodical electroosmosis in reservoir rocks

Based on the electric double layer (EDL) theory and the momentum equation governing the electroosmosis flow, this paper presents an analytical solution to the periodical electroosmosis with a parallel straight capillary bundle model of reservoir rocks to reveal the microscopic mechanism of the electroosmotic flows in rocks. The theory shows that both the frequency dispersion characteristics of the macroscopic electroosmotic Darcy velocity in unsealed rocks and the electroosmotic pressure coefficient in sealed rocks depend on the porosity and electrochemical properties of reservoir rocks. The mathematical simulation indicates that the distribution of the periodical electroosmotic velocity is wavelike in the rock pore. The greater the porosity is, the greater electroosmotic the Darcy velocity and the smaller electroosmotic pressure coefficient are generated. The module values of the electroosmotic Darcy velocity and the electroosmotic pressure coefficient increase with the decreasing solution concentration or the increasing cation exchange capacity without affecting the phase of the electroosmotic Darcy velocity.     

油藏数值模拟发展现状

油藏数值模拟是以多相流体在多孔介质中流动的理论为基础,目前已广泛应用于油藏工程.本文就流体流动方程、数值计算方法、软件的开发和应用等方面,阐述了所谓黑油模型发展现状,同时介绍了组分模型和热采模型等其他类型模型.还就国内如何开展油藏模拟工作提出了建议.