陆相储层岩石核磁共振物理特征的实验研究

以中国大量存在的陆相沉积岩为对象,系统研究了岩石核磁共振特征与岩石物理性质的关系,详细阐述了将核磁共振测量参数正确地转化为石油工业可直接应用的油层物理参数的方法,对比阐明了核磁共振测量结果与常规岩心分析的异同.针对我国陆相沉积岩核磁共振的特有性质,与国外的一些研究结果进行了对比. 本文研究结果对在中国开展核磁共振石油工业应用具有重要意义.     

岩石中爆炸波传播的数值模拟

采用一维球对称流体弹塑性模型模拟了一系列ＴＮＴ填实爆炸引起的周围岩石动力学参量的变化,根据计算结果拟合了岩石中峰值应力、粒子速度、加速度及位移的近似公式,并与一些文献中提供的实测结果进行了比较,说明数值模拟可为爆破工程、安全评估提供参考。     

粮仓效应的圆盘堆积模型

为研究圆筒中颗粒堆内部的应力分布,将颗粒堆简化为规则的二维圆盘堆积模型.对圆盘堆积中力的传递进行分析后给出了圆盘堆积中力的传递规律,利用计算机模拟了圆盘对容器底部的压力,发现底部压力随圆盘层数增加会达到饱和,并将二维圆盘堆积的规律推广到三维颗粒堆,从理论上推导出容器底部平均压强p与颗粒填充高度Z的关系.     

粗糙度对岩石热红外光谱解混影响的实验研究

现有的岩石热红外光谱解混,大多针对颗粒岩石,无法满足自然界块状岩石高精度光谱解混的要求。研究将粗糙度作为影响光谱发射率与解混精度的考虑因素,研究块状岩石的热红外光谱解混问题。以自然岩石表面形态为依据,设计了三个粗糙度等级;顾及到岩石的结构情况,采用矿物块体拼接的方法模拟制作了3种块状岩石;通过相同和不同粗糙度的解混实验,来研究自然界块状岩石的表面粗糙度对岩石光谱特征和光谱解混的影响规律。结果表明,当矿物端元与岩石在相同粗糙度下光谱线性解混时,效果较好;而在不同粗糙度下解混时,60个解混结果中有48.3%误差超过5%,最大达到25.3%。基于此,建议在实际岩矿高光谱定量遥感中,应该充分考虑粗糙度对光谱解混的影响。     

依赖于时间的Jaynes-Cummings模型中的反聚束效应

利用龙格一库塔数值技术对多个方程组连续进行积分,提出了一种处理依赖于时间的Jaynes-Cummings模型的普遍方法.并用它来研究一个二能级原子与腔场的相互作用.在不同时间脉冲宽度和不同失谐量的情况下,讨论了光子二阶关联函数随时间的演化过程.最后讨论此方法在强场情况的适用性问题.     

计算域对CFD模拟结果的影响

CFD数值模拟技术正迅速地成为学术研究和工程实际问题分析及设计中不可缺少的工具。然而由于计算机的限制,人们在进行数值计算时常常对所研究的问题进行简化,例如几何模型简化、物理模型简化、以及边界条件近似等,这些都会对计算结果带来一定的误差。本文将通过两个轴流压缩机的例子说明计算域和边界条件选取对数值模拟结果的影响。     

器件效应数值模拟中漂移扩散模型的误差分析

为了确定数值模拟过程中的误差来源,并针对误差来源改进软件,减小计算误差,对半导体器件数值模拟中的采用的漂移扩散模型进行了研究。结合自主开发的半导体器件效应软件GSRES,分析了软件中漂移扩散模型的理论近似,对计算模型中由于温度分布、载流子复合/产生率、载流子迁移率等项采取近似而导致的误差进行了分析。根据误差分析和数值模拟算例,认为误差主要来自于器件内部温度场分布和迁移率模型的近似,给出了软件的适用范围。结合半导体器件的研究热点和发展趋势,对该模型中需要进行改进的近似项进行了分析。     

器件效应数值模拟中漂移扩散模型的误差分析

为了确定数值模拟过程中的误差来源,并针对误差来源改进软件,减小计算误差,对半导体器件数值模拟中的采用的漂移扩散模型进行了研究。结合自主开发的半导体器件效应软件GSRES,分析了软件中漂移扩散模型的理论近似,对计算模型中由于温度分布、载流子复合/产生率、载流子迁移率等项采取近似而导致的误差进行了分析。根据误差分析和数值模拟算例,认为误差主要来自于器件内部温度场分布和迁移率模型的近似,给出了软件的适用范围。结合半导体器件的研究热点和发展趋势,对该模型中需要进行改进的近似项进行了分析。     

侧钻井压力分析的边界元法及储层伤害的评价

随着侧钻井的增加,非均质油藏侧钻井的压力动态特征和对储层伤害进行评价已变得越来越重要了。为了研究在非均质油藏中侧钻井的压力动态,建立了三维非均质油藏侧钻井的不稳定渗流数学模型。用边界元方法求得模型的解并分析了压力动态特征。通过拟表皮系数、无因次污染半径、无因次井筒储积系数和污染区渗透率等参数的合理组合,绘制了能用于侧钻井储层伤害评价的典型曲线。并对辽河油田某侧钻井的压力恢复试井数据进行了拟合。     

基于小关联时间两相湍流色噪声的近似模型及数值模拟

从一般高斯型色噪声模型出发,通过泛函导数,应用小关联时间,近似计算多维色噪声,得到有效Fokker-Planck方程.将其应用到两相湍流中得到颗粒相的概率密度函数输运方程,从而得到颗粒相的二阶矩模型.将颗粒应力方程简化成代数方程,建立代数应力模型.将对流扩散方程的有限分析法运用到求解两相流模型中,对壁面两相射流进行数值模拟,并将求解结果与实验结果进行对比分析.     

粒子冲击破岩的数值模拟分析

 应用ANSYS/LS-DYNA模拟粒子冲击破岩的三维非线性冲击动力学问题,得到了破岩过程中能量的转化关系以及粒子冲击破岩的演化过程,分析了粒子冲击破岩机理。模拟结果较好地反映了粒子冲击破岩的物理过程,模拟结果与实验结果基本一致,证明了模拟方法的可行性。研究结果为水力参数优选等提供一定的理论依据。     

各向异性渗透率油藏数值模拟

建立三维三相各向异性油藏渗流数值模拟模型并应用于油藏开发.模型包含完全各向异性渗透率张量,采用十九点有限差分格式和全隐式迭代方法求解.可以描述不同区域不同主方向的各向异性渗透率分布,准确计算各向异性油藏内流体运动过程、剩余油分布和压力分布.     

利用仲氢诱导极化技术实现 Deutsch算法

核磁共振系统是实现量子计算的有效物理体系之一．但是随着量子位数的不断增加,运用核磁共振技术实现计算任务存在明显的局限性,原因之一是量子计算的初始态-赝纯态,随着量子位数的增加,信号指数性的衰减,量子位数越多制备赝纯态所需的脉冲序列越复杂,越不容易实现,不利于量子位数的扩展;另外,由于核磁共振中制备的赝纯态实际上也是一种混合态,用于实现量子信息任务时存在一定的争议．该文介绍的利用仲氢诱导极化技术(PHIP)制备出的实验初态,能够解决初态处于混合态的问题,并且信号强度显著增强,作者利用此态实现了 ALTADENA 条件下的两量子位的 Deutsch-Jozsa 量子算法和 PASADENA 条件下的三量子位的Deutsch-Like 量子算法．
     

Toward Cost-Effective Reservoir Simulation Solvers on GPUs

In this paper, we focus on graphical processing unit (GPU) and discuss how its architecture affects the choice of algorithm and implementation of fully-implicit petroleum reservoir simulation. In order to obtain satisfactory performance on new many-core architectures such as GPUs, the simulator developers must know a great deal on the specific hardware and spend a lot of time on fine tuning the code. Porting a large petroleum reservoir simulator to emerging hardware architectures is expensive and risky. We analyze major components of an in-house reservoir simulator and investigate how to port them to GPUs in a cost-effective way. Preliminary numerical experiments show that our GPU-based simulator is robust and effective. More importantly, these numerical results clearly identify the main bottlenecks to obtain ideal speedup on GPUs and possibly other many-core architectures.     

Polarization mode dispersion in WDM systems

The coupled nonlinear Schrodinger equations for two wavelength optical pulses in a birefringence fiber are given. The model for treating polarization mode dispersion in two channel (WDM) system is established. Based on this model, optical signal propagation behaviors in two channel WDM with polarization mode dispersion are numerically simulated. The influences of polarization mode dispersion on two channel WDM system are also analyzed.     

聚合物强化泡沫驱数学模型及其应用

基于泡沫组分物质守恒原理,考虑泡沫生成、破灭、运移现象,建立聚合物强化泡沫驱渗流的多组分数学模型,有效反映油相消泡和聚合物稳泡作用机理,采用自适应隐式方法进行求解.通过拟合泡沫驱替实验结果,验证数学模型的有效性.对某油区泡沫先导试验区进行跟踪数值模拟,分析泡沫驱渗流特征,结果表明,强化泡沫体系能够在地层稳定存在,并不断向生产井推进,从而大幅度提高原油采收率.     

考虑渗透率张量的非均质油藏有限元数值模拟方法

针对具有混合边界的非均质油藏,考虑全张量形式的渗透率,建立弹性微可压缩单相流体不稳定渗流问题的数学模型.根据变分原理,将压力微分方程的边值问题转化为泛函的极值问题,建立渗流模型的有限元方程.针对典型的均质和非均质渗流问题进行模拟计算,得到油藏内压力动态分布曲线,并分析曲线特征.研究表明,有限元法计算精度很高,适用于求解利用渗透率张量表征的非均质油藏渗流问题.为非均质油藏的开发和精细油藏数值模拟提供了理论依据.     

精细分层注水约束的油藏数值模拟

考虑分层注水的井筒约束方程作为内边界条件,基于黑油模型建立精细分层注水约束的油藏数值模型,形成带有加边七对角稀疏系数矩阵的封闭线性系统,采用分块矩阵乘法与预处理共轭梯度法相结合的方法进行求解.通过实例计算五点井网分层注水与笼统注水的开发效果,评价不同分段和配注模式对开发效果的影响.     

基于泡沫微观渗流特征的泡沫驱数学模型

通过泡沫微观渗流实验可以看出泡沫在多孔介质内呈现两种渗流状态:流动泡沫和捕集泡沫.泡沫封堵实验可以看出泡沫封堵能力具有叠加性,当泡沫驱达到稳态后,岩心入口端泡沫封堵压力梯度小于岩心后段封堵压力梯度.基于泡沫总量平衡思想和泡沫性质表征模型,建立泡沫驱多组分数学模型.对该模型进行数值求解,模型采用全隐式方法求解.通过与泡沫封堵实验拟合,验证了模型的有效性,在此基础上研究了泡沫驱过程中不同位置处泡沫数目、压力、含水饱和度等泡沫驱渗流特征参数变化规律.     

注气驱替煤层气数值模拟

建立一种注气驱替煤层气的双重介质数学模型,考虑注气驱替煤层气中多组分气体渗流、吸附/解吸、扩散及孔隙度和渗透率敏感性等多物理场的耦合,用有限差分方法对数学模型数值求解,并验证模型的有效性.通过实例模拟,对比分析注入CO₂、N₂和70%N₂+30%CO₂提高采收率、产出组分动态及储层物性.计算表明:注入CO₂、N₂及其混合气体均能显著提高煤层气藏采收率,提高程度可达28%以上;N₂在注入后迅速突破产出,而CO₂突破时间较晚;注气后基质的收缩/膨胀效应在孔隙度和渗透率敏感性中起主导作用,CO₂吸附造成孔隙度和渗透率减小,而N₂吸附将增大孔隙度和渗透率.