基于改进格林元的压裂水平井动态分析方法

以建立高效的动态分析方法为出发点，以边单元作为求解点，改进传统的格林元方法，减少未知数和求解矩阵维度；并提出基于改进格林元的加密网格加密方法，保证考虑复杂裂缝网络的压裂水平井动态模拟的早期精度.退化模型与半解析解、数值模拟结果进行对比，验证本文基于加密网格的改进格林元方法的准确性和动态分析的高效性.最后进行动态响应的敏感性分析，结果表明：①格林元方法是一种高精度的动态模拟方法，将求解节点设置在网格的边上可以提高压裂水平井动态模拟的速度；②改进格林元方法的加密基于叠加原理，不需要通过插值近似，其求解精度高.在相同加密网格条件下，基于本文改进格林元方法的加密效果比有限差分加密效果更佳；③复杂裂缝导流能力、改造区渗透率提高倍数、改造区大小等参数对压裂水平井动态特征影响较大，在动态分析和参数反演时，应着重考虑这些因素的影响.     

岩石抽提物中极性化合物超高分辨质谱识别

采用具有超高分辨率的负离子电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振质谱（ESI FT-ICR MS）分析了储层岩石抽提物中的石油酸及中性氮化物的分子组成,得到了抽提物中杂原子化合物类型分布、等效双键数（Double bonds equivalent,DBE）及碳数分布特征。研究结果表明,储层抽提物中含有多达16种不同杂原子类型的化合物,包括N1、N1O1、N1O2、N1O3、N1S1、N1S2、N2、N2S1、O1、O1S1、O2、O2S1、O1S2、O2S2、O3和O4,其中N1、N1S1、O2及O2S1类具有较高的相对丰度。抽提物中的N1类化合物以咔唑和苯并咔唑类化合物为主;N1S1类化合物以C2~C8烷基取代的咔唑并苯并噻吩类化合物为主;O2类化合物主要为1~2环环烷酸,其次还在抽提物中鉴别出具有较高相对丰度的DBE为5和6的O2类化合物;而O2S1类化合物中以DBE为7和8的O2S1具有最高的相对丰度。     

基于储量结构变化的油田开发指标预测与优化数学模型研究

大型油田开发过程中,随着不同类型新储量的不断投入,地质储量结构发生变化,表征油田整体开发技术与经济效果的关键性指标,如产量、可采储量、采收率、储采比、开发成本与操作成本等等也随之改变,其变化规律可用一套数学模型来描述。在开发指标预测基础上,运用多属性决策方法如TOPSIS,可以实现新投产区块组合方案的优选。应用实例表明,本文方法实用、操作性强,可以为油区开发决策提供重要方法与手段。     

球状胶束中表面活性剂脱附的离子调控机制

建立耦合伞状采样的粗粒度分子动力学方法,研究球状胶束中表面活性剂分子的脱附过程,揭示表面活性剂聚集数、盐种类及浓度对表面活性剂脱附过程的影响机制。发现球状胶束半径及偏心率均随聚集数增加而增大,盐浓度的影响主要取决于抗衡离子的半径和吸附特性,半径更大、吸附更强的水杨酸根离子对胶束结构的影响更为显著;基于伞状采样方法获得了表面活性剂脱附自由能、脱附时间等关键参数,发现球状胶束中表面活性剂脱附自由能和脱附时间均随聚集数和盐浓度呈非单调变化,揭示其主要机制为离子吸附引起的静电屏蔽作用;发现自由能在表面活性剂脱附过程中起主导作用,结合胶束热力学理论发展了临界胶束浓度预测方法,获得了临界胶束浓度下胶束尺寸的分布范围。     

裂缝性应力敏感油藏流固耦合的数值模拟

以裂缝各向异性全张量渗透率动态耦合渗流模型为基础,建立三维三相裂缝各向异性特低渗透油藏流固耦合数学模型,并运用模块化显示耦合迭代求解建立流固耦合渗流数值模拟方法,编制耦合求解程序.研究表明:对于裂缝性油藏,随着油藏开采过程中压力的变化,岩石变形和储层介质的各向异性应变特性使开发过程中多组裂缝的变形程度不同,引起裂缝渗透率的非线性变化,进而使油藏裂缝渗透率张量主值发生旋转,改变液流方向、影响油藏开发效果.     

金纳米棒在超疏水表面的组装行为研究

采用了"烟囱效应"以及超疏水表面作为基底这两项外力作用来将金纳米棒进行组装。借用"烟囱"技术的侧面向心力所产生的向心空气气流,以及超疏水表面上液滴收缩产生的应力对纳米粒子的向心挤作用,得到了金纳米棒垂直于基片致密排列的特殊的组装花样以及金纳米棒水平短程有序的致密排列的组装花样。这种简便的组装方法不仅对纳米器件的应用有着重要的影响,而且可以广泛地适用于其他的纳米粒子的二维有序组装以得到不同的功能性的纳米组装体。     

一种改进格林元方法及在渗流问题中的应用

采用格林公式和基本解推导出直接边界积分方程来求解渗流问题.边界积分方程数值离散基于格林元方法(Green element methond),改进了原方法中压力和压力导数的求解方法,命名为混合边界元方法(Mixed boundary element method).相较于格林元类方法,该方法显式考虑了求解节点的外法向流量值和压力值,并使求得的数值解在求解区域上能够连续,符合实际的物理过程,在不增加额外未知数的情况下提高了计算精度.分析了不同网格类型对模拟计算结果的影响,并对稳定渗流问题、非稳定(瞬态)渗流问题和非稳态问题进行了实例计算,结果显示改进方法提高了计算精度,并对各类渗流问题有较好的适应性.     

基于Gemini表面活性剂及纳米材料的高效泡排剂

针对部分低压产水气井温度高、矿化度高以及含高浓度H_2S气体的特点,通过合成特殊梳状结构的Gemini阴离子表面活性剂,并将其作为起泡剂分子,再加入改性后的一定尺寸、疏水程度的纳米粒子充当固态稳泡剂,制备出高效泡排剂。该高效泡排剂一方面利用特殊梳状结构的Gemini阴离子表面活性剂可以在气液界面形成致密排列的结构,增强泡膜的稳定性;另一方面固态稳泡剂——纳米粒子可以吸附在气水界面形成稳定的空间壁垒,从而阻止气泡的聚并和歧化;该体系极大程度的发挥了表面活性剂和纳米粒子之间的协同作用从而达到提高泡沫稳定性的作用。室内实验研究结果表明:该泡排剂在温度为150℃、矿化度为250000ppm、H_2S浓度为400ppm下起泡性、稳泡性优良,而压力的增加则会提高泡沫稳定性,可以满足高温、高矿化度及含酸性腐蚀气体产水气井的泡排施工要求。     

前进接触线薄液膜结构与运移机制

气-液-固三相接触线薄液膜微观结构认识不清使得动态接触角预测问题始终存在争议.本文通过大规模分子动力学模拟研究液滴动态润湿过程,获得了完全浸润液滴前进接触线区域的前驱液膜结构、部分浸润液滴前进接触线区域的纳米级凸起结构.首次在模拟中获得了微观接触角与宏观接触角随时间的动态演变规律.分子轨迹追踪揭示了接触线薄液膜区域流体在固体表面摩擦作用下,随速度增大从滑动为主向滚动为主的模式转变,进而在底层出现气体裹挟导致滑移、发生溅射的机制.本研究为进一步构建普适的动态接触角预测模型提供了关键物理依据.     

岩石抽提物中极性化合物超高分辨质谱识别

采用具有超高分辨率的负离子电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)分析了储层岩石抽提物中的石油酸及中性氮化物的分子组成,得到了抽提物中杂原子化合物类型分布、等效双键数(Double bonds equivalent,DBE)及碳数分布特征。研究结果表明,储层抽提物中含有多达16种不同杂原子类型的化合物,包括N1、N1O1、N1O2、N1O3、N1S1、N1S2、N2、N2S1、O1、O1S1、O2、O2S1、O1S2、O2S2、O3和O4,其中N1、N1S1、O2及O2S1类具有较高的相对丰度。抽提物中的N1类化合物以咔唑和苯并咔唑类化合物为主;N1S1类化合物以C2~C8烷基取代的咔唑并苯并噻吩类化合物为主;O2类化合物主要为1~2环环烷酸,其次还在抽提物中鉴别出具有较高相对丰度的DBE为5和6的O2类化合物;而O2S1类化合物中以DBE为7和8的O2S1具有最高的相对丰度。