页岩气开采中的若干力学前沿问题

页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000,m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压裂过程中通过监测信息反演内部破坏状态等.针对近年来我们国家页岩气勘探开发工作所取得的成就及后续发展中面临的前沿力学问题,在综合介绍页岩气藏的基本特征和开发技术的基础上,以页岩气开采中的若干力学前沿问题为主线,从页岩力学性质及其表征方法、页岩气藏实验模拟技术、页岩气微观流动机制及流固耦合特征、水力压裂过程数值模拟方法、水力压裂过程微地震监测技术、高效环保的无水压裂技术等6个方面的最新研究进展进行了总结和展望,结合页岩气藏开发的工程实践, 深入探究了其中力学关键问题,以期对从事页岩气领域的开发和研究的从业人员提供理论基础, 同时,该方面的内容对力学学科、尤其是岩土力学领域的科研工作也具有重要指导价值.      

基于CVaR准则的折扣回购策略双层风险决策

首先,引入条件风险值(CVaR)准则,作为风险厌恶型的供应商和零售商的决策准则,建立了基于条件风险值(CVaR)准则的折扣回购策略双层风险决策模型.然后,导出了零售商在批发价格下的最优订购公式,证明了订购量随着折扣增大而增大,随着批发价格增大而减小,数值实验表明供应商可以通过折扣和批发价来分担零售商的风险损失,来使供应链达到协调.     

Generation and Quantum Interference of Entangled Electron-Hole Pairs in a Hanbury Brown and Twiss Interferometer

The Hanbury Brown-Twiss interferometer is proposed to serve as a detector of the crossed Andreev reflection and to generate entangled electron-hole pairs. It is shown that the non-local electron and hole induced by the crossed Andreev reflection are entangled. Quantum interference of the entangled electron-hole pairs gives rise to a new measurable effect of the phase difference between two superconductors in the cross correlation. The present theoretical predictions can be experimentally realized within the present-day microelectronic technology.     

页岩基质中甲烷传质输运产能计算模型

页岩气藏基质中存在吸附气和游离气,通过扩散和渗流两种传输机制进行流动。为了研究页岩气藏基质产气规律,推导了一维页岩基质产气量计算公式,扩散体积流量与入口压力成线性正比关系,渗流体积流量与入口压力成二次函数关系,渗透率越高、扩散系数越大,则体积流量越大。在此基础上,设计了全直径页岩岩心甲烷解吸、扩散、渗流耦合实验,研究了产气量与压力的变化关系;并通过拟稳态阶段的实验数据验证了一维页岩基质产气量计算公式的正确性。利用模型计算结果预测了页岩气传质输运实验未来体积流量的变化趋势:当入口压力达到15 MPa时,渗流体积流量在耦合流量中所占比例接近50%;当入口压力低于15 MPa时,扩散体积流量在耦合流量中所占比例较高。     

鄂尔多斯盆地致密油储层微观孔隙结构

运用压汞、扫描电镜和低温氮吸附技术,研究鄂尔多斯盆地长7段致密油储层微观孔隙结构特征,获得储层毛细管压力曲线和低温氮吸附曲线,进而得到储层喉道类型、不同类型孔隙分布、孔隙特征与物性的相关关系等。研究结果表明：研究区储层孔隙度平均值为7.94%,克氏渗透率均值为0.033mD,属于低孔、超低渗储层; 研究区储层的毛管压力曲线从形态差异分为三类,Ⅰ类曲线储层宏孔最为发育,占全部空隙的80%,喉道以微细喉类型为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量13%;Ⅱ类曲线储层孔隙发育较差,喉道以细喉发育为主,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量25%;Ⅲ类曲线储层介孔最为发育,约占全部空隙的50%左右,喉道类型较为复杂,细喉、微细喉道和微喉均有发育,微喉控制孔隙的退汞量占总退汞量的46%;储层渗透性与储层比表面和孔喉比等特征参数呈负相关,且该储层微裂缝发育较差。     

Incompatibility of d—Wave Pairing and Ferromagnetism in a Uniform System

We discuss the possibility of coexistence of d -wave superconductivity and ferromagnetism in a two-dimensional model on the assumption that the same electrons are responsible for both the pairing order and the ferromagnetic order,The calculated results indicate that the coexistence is difficult to be realized in a uniform system.     

基于差价补偿策略的斯塔克尔伯格博弈协调优化

以智能产品为研究对象,建立了差价补偿策略下制造商与销售商的博弈模型,分别通过纳什均衡博弈和斯塔克尔伯格博弈协调优化对制造商和销售商的决策行为进行探讨,得到了Nash均衡下制造商与销售商之间交易策略,讨论了斯塔克尔伯格博弈下制造商的最优订购、最优补偿系数和销售商的订购量之间关系,提出了求解在给定补偿系数下斯塔克尔伯格博弈协调优化的近似最优批发价与最优订购量的算法。通过数值实验表明,制造商占优势地位时,差价补偿策略能实现整体供应链的协调优化,提高销售商的订购量以及制造商和销售商的利润,说明差价补偿策略可以有效地改善零供关系。     

0-π transition induced by the barrier strength in spin superconductor Josephson junctions

The Andreev-like levels and the free energy of the spin superconductor/insulator/spin superconductor junction are obtained by using the Bogoliubov-de Gennes equation. The phase dependence of the spin supercurrents exhibits a 0-π transition by changing the barrier strength. The dependences of the critical current on the barrier strength and the temperature are also presented.     

石墨烯复合高性能聚乙烯醇纤维的制备方法

高性能纤维的发展是一个国家化工实力的体现。石墨烯作为一种颠覆性新材料,其自身具有超高的力学性能和二维片层特性,将石墨烯与聚合物进行复合制备高性能复合材料已成为近年来的研究热点。本文通过对原料、纺丝、热处理等工序的研究,论述了石墨烯复合高性能聚乙烯醇纤维的制备方法。     

低渗油藏压裂水平井生产动态物理模拟

针对长庆油田某区块采用的纺锤形和哑铃形2种裂缝分布形式的压裂水平井,制作三维比例物理模型,进行了压裂水平井弹性开采及水驱物理模拟研究。结果表明,2种模型在弹性开采条件下,产油量与时间呈指数函数关系变化,哑铃形压裂水平井的产量较高,产量递减速度较快;利用压裂水平井产能公式和封闭油藏弹性驱动物质平衡方程,推导出产量的指数表达形式,分析了弹性开采条件下产量及其递减速度的影响因素。在水驱条件下,纺锤形压裂水平井见水时间较晚,含水率上升速度较慢。在水驱实验初期,弹性驱动占据主导地位,哑铃形压裂水平井的产量较高,当累积注水量大于0.2 PV后,纺锤形裂缝分布模型的采出程度开始逐渐大于哑铃形裂缝分布模型。当含水率达到98%时, 纺锤形和哑铃形裂缝分布模型的采出程度分别为33.67%和27.48%。