地质封存过程中饱和二氧化碳水溶液在岩心中矿化反应研究

本文以二氧化碳地下深部咸水层封存为背景,研究了在地质封存过程中二氧化碳水溶液通过天然岩心时发生矿化反应的过程。本文主要通过实验研究,利用核磁共振设备,对比了矿化反应前后,钙化岩心注入二氧化碳饱和水溶液后渗透率、孔隙率等基本参数的变化。发现在矿化反应过程中,岩心的渗透率和孔隙率都会不断增加,而入口及原大孔隙部分孔隙率增加尤为明显,发现矿化反应对渗透率的影响较大,在实际二氧化碳地质封存模拟时,需要考虑矿化反应对渗透率的影响。     

骨陷窝-骨细胞形状和方向对骨单元内液体流动行为的影响

骨组织内的流体流动不仅为骨细胞的生存提供了充足营养供应及代谢物排放途径,也在骨重建过程中起到关键作用. 为了更精确地阐明骨内液体流动的具体形式,这项研究利用骨陷窝-骨细胞的密度,形态和方向等参数来计算骨单元内液体的流动行为. 首先,计算出不同形状和方向的骨陷窝周围骨小管的数量及分布情况,其次利用算出的参数以及骨组织其他微结构数据来估计骨组织的渗透率和孔隙率等参数,最后根据计算所得的参数建立骨单元的多孔弹性力学有限元模型,并分析了在轴向位移载荷作用下骨陷窝形状和方向对骨单元内液体渗流行为的影响. 结果表明,在所研究的参数范围内不同骨单元模型的相同区域上,骨陷窝形状影响下的骨单元最大压力和流速比最小的分别增加了86%和18%;骨陷窝方向影响下的最大压力和流速比最小的分别增加了125%和56%. 伸长形骨陷窝对单个骨单元局部压力的影响远大于扁平形和圆形骨陷窝. 骨陷窝从0°绕$x$轴旋转到90°过程中压力是逐渐降低的,且30°,45°和60°的模型对骨单元内局部流速有显著影响. 该模型表示骨陷窝的形状和方向以及骨小管的三维分布对骨单元内液体压力和流速幅值及沿不同方向的流动差异有显著的影响. 这项研究将有助于精确量化描述骨内液体的流体行为.      

渗流方程自适应非均匀网格Dagan粗化算法

在粗网格内先统计渗透率在粗网格中的概率分布，利用Dagan渗透率粗化积分方程通过渗透率概率分布计算粗化网格的等效渗透率，并由等效渗透率计算了粗化网格的压强分布，计算压强时还将渗透率自适应网格技术应用于三维渗流方程的网格粗化算法中，在渗透率或孔隙度变化异常区域自动采用精细网格，用直接解法求解渗透率或孔隙度变化异常区域的压强分布。整个求解区采用不均匀网格粗化，在流体流速高的区域采用精细网格。利用本文方法计算了三维渗流方程的压强分布，结果表明这种算法的解在渗透率或孔隙度异常区的压强分布规律非常逼近精细网格的解，在其他区域压强分布规律非常逼近粗化算法的解，计算速度比采用精细网格提高了约100倍。     

稠油松散岩心相对渗透率曲线的最优化算法

针对稠油松散岩心的相对渗透率曲线计算问题，根据渗流力学及最优化理论，给出了描述岩心内部油、水两相渗流的简化方程，并利用约束变尺度法求解最优化问题，基本解决了岩心堵塞以及结果对初值的敏感性问题。通过实例计算，说明了本方法的可靠性和可行性。     

CO2和He在阳泉煤CH4饱和基质煤柱中的渗流特性

利用自行设计的自约束渗透装置,采用热导检测器在线跟踪穿透实验过程中CO2或He的渗透信号,在40℃条件下,对比研究了CO2和He在阳泉煤CH4饱和基质煤柱(φ6×13mm)中的渗透行为,讨论了煤对气体的吸附或吸取作用及孔隙气压对渗透率的影响.研究表明,有别于煤对He的作用,在CO2和CH4交替渗透时,不同的CH4吹扫时...     

纳米聚硅材料在油藏注水井中降压增注的室内研究

应用聚硅纳米材料在油田注水井中降压增注的室内实验表明，纳米聚硅材料能够改变岩石润湿性、提高水相相对渗透率，一同时说明聚硅材料易吸附于岩石表面能改变界面性质，其强憎水特性能够驱替吸附在孔隙内表面的水膜，扩大孔径．所以纳米聚硅材料能降低注水压力，提高注水量，具有较好的经济效益．     

考虑动力学扩散作用的煤系气储层渗透率模型

为了预测煤系气开采过程中储层渗透率的演化规律,考虑气体在基质中的动力学扩散作用,基于储层的应力-应变本构关系和渗透率-孔隙率的立方关系,提出了储层的有效应力-渗透率模型,分别建立了储层在常体积和单轴应变条件下的渗透率解析模型。利用现场和实验室测试的渗透率数据,探讨了两种模型的有效性。结果表明,与常体积条件下的渗透率模型和C-M模型相比,单轴应变条件下的渗透率模型能够较好地拟合现场和实验室的渗透率数据,建立渗透率模型须考虑气体在基质中的动力学扩散作用。研究了模型参数对渗透率的影响,结果表明模型参数对渗透率的演化规律以及反弹压力有显著的影响。     

阻隔材料的气体渗透率

对气体渗透阻隔材料的渗透率与气体温度、气体压强的关系进行了理论分析,得到了在不同温度和气体压强条件下渗透率的加速因子的计算式,理论计算结果与相关文献中实验测量结果比较一致。根据加速条件下进行的水蒸气、氧气和二氧化碳对聚对苯二甲酸（PET）和环氧树脂渗透率测量的结果,计算得到在常温常压条件下这些气体对0.155 mm厚PET塑料的渗透率和对0.065 mm厚环氧树脂的渗透率。     

超临界压力CO2在深部咸水层中运移规律研究

本文以深部咸水层二氧化碳地质封存为背景,针对超临界压力二氧化碳和水在岩心中的驱替过程和运移规律进行了可视化研究。本文主要通过实验方法,利用核磁共振设备,得到了岩心的孔隙率、岩心中超临界压力二氧化碳-水相对渗透率随饱和度变化曲线及不同时刻岩心中水的分布特征等。研究表明,用核磁测量得到的岩心孔隙率具有很高精确度,利用核磁共振得到横向弛豫时间T₂图谱,可以有效分析有效孔隙率和可流动流体所占比例。通过观察不同注入比例时的切层图像,发现在注入比例为CO₂:H₂O=3:1（体积比）时在入口处出现了较显著的浮升力作用。