基于微流控芯片的微气泡生成与驱油实验研究

为了了解多孔介质中微气泡的生成及驱油机理,设计制作了一种集成T型微通道和模拟多孔介质高低渗透率的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统开展了气相压力和液相流速对微气泡生成的影响以及两种尺寸微气泡驱油实验.研究结果表明:T型微通道内的微气泡是在液相压力、黏性剪切力和表面张力的共同作用下生成的,表现出3种生成机制;微气泡...     

泡沫油运动形态的可视化研究

委内瑞拉Orinoco地层油复杂的“泡沫油”流动特征在油藏开发及实验室研究中受到高度重视,不同压力下的泡沫油微观形态研究对探寻渗流机理尤为重要。低于泡点压力时泡沫油表现出复杂的形态变化,实验利用可视化模型观察和分析了气泡的形成、生长过程、合并和分裂现象,并发现气泡通过孔隙时具有独特的运移特征：当气泡接近和通过孔喉时,运移速度明显加快。不同直径的气泡伴随有变形、翻转和吸附等形式。对模型表面粗糙度、孔隙大小、气泡尺寸等因素进行分析后,发现气油比是影响气泡数量的关键因素,但其不是气/液界面相互作用的主要因素。气泡的产生及运动过程受压降和重质组分的双重作用,高沥青质、胶质含量决定了泡沫油的渗流特征。     

非均相复合驱非连续相渗流特征及提高驱油效率机制

非均相复合驱是聚合物驱后油藏大幅度提高采收率的重要方法。微流控实验及室内双管岩心流动实验均表明非均相复合驱具有非连续相渗流特征,表现为压力一定条件下微通道内流速仍大幅波动、不同渗透率双管岩心中分流量持续交替变化。综合考虑凝胶颗粒弹性变形特征、聚合物增黏与非牛顿特性、表面活性剂降低界面张力作用及润湿改变等化学剂作用机制,建立非均相复合驱微观渗流格子玻尔兹曼模拟方法。基于微观数值模拟结果,揭示非均相复合驱提高驱油效率机制,颗粒暂堵升压后变形运移、固液增阻导致液流转向、驱替液增黏抑制黏性指进、强化启动微观剩余油,进而提高微观波及系数及微观洗油效率。     

泡沫体系多流态渗流特征试验

为研究低张力泡沫体系多流态渗流特征,采用泡沫驱替试验分析泡沫渗流的瞬态和稳态变化特点、泡沫体系流动过程中的高、低干度流态区特征以及两种流态的转化条件。结果表明:泡沫在岩心内是逐渐形成的,当泡沫达到稳态后呈活塞式驱替;泡沫渗流具有多流态特征,在高干度流态区,压力梯度随液相速度增加而增加,压力梯度的对数值与液相速度呈较好的线性关系,而与气相速度关系不大;在低干度流态区,压力梯度随气相速度增加而增加,压力梯度的对数值与气相速度呈一定的线性关系,而与液相速度关系不大。     

PMMA微流控芯片注射成型多目标优化实验研究

随着微流控技术的不断发展和聚合物材料的广泛应用,注射成型技术因其快速、低成本、大批量的生产等优势而成为聚合物微流控芯片成型制造的主要方式之一,但也存在微结构成型难、残余应力与宏观变形等问题。为表征聚合物微流控芯片成型能力、研究工艺参数对成型质量的影响,采用正交实验研究熔体温度、注射压力、注射速度、保压压力和保压时间对聚甲基丙烯酸酯(PMMA)微流控芯片微通道复制度、残余应力、宏观翘曲变形三种指标的影响规律,并利用灰色关联分析法对三种指标进行多目标优化得到最优工艺参数。研究结果表明：影响微通道复制度最主要的因素是注射速度和熔体温度,影响残余应力与翘曲变形最主要的因素是熔体温度;利用正交实验对三种指标优化得到的最优参数存在差异,而利用灰色关联分析方法进行多目标优化得到了微通道复制度高、残余应力小和翘曲变形小的高质量芯片。最优注射成型工艺参数如下：熔体温度为245℃、注射压力为160 MPa、注射速度为50 cm³/s、保压压力为70 MPa和保压时间为5 s。     

深层稠油油藏注天然气吞吐泡沫油流特征数值模拟研究

深层稠油油藏的有效开采是世界性的难题,天然气吞吐开采是有效的方法之一。其中天然气吞吐回采阶段泡沫油流的驱油特征研究尚不深入。本文采用考虑泡沫油的数值模拟方法,以吐哈鲁克沁油田深层稠油油藏天然气吞吐为实例,从模拟网格尺寸、油藏非均质程度、注入气溶解速度等角度,对吞吐回采阶段的“泡沫油流”的渗流特征展开描述。研究结果表明,数值模拟研究要建立适宜的网格模型才能反映真实的泡沫油流动态;注气气体扩散水平较高时,非均质的影响效果显现,气体优先从储层突破影响原油的生产;当注入气体溶解速率低时,微气泡少,影响稠油的流动性,累积采油量减少。     

泡沫油衰竭开采后续水驱提高采收率实验研究

通过物理模拟实验研究转驱压力和水驱速度对泡沫油衰竭开采后续水驱开发效果的影响,考察泡沫油水驱机制。结果表明:泡沫油流阶段是稠油溶解气驱过程中的主要产油阶段,在这一阶段的采出程度占最终一次采收率的90.91%;衰竭开采后续水驱中,溶解气驱采收率随转驱压力的降低而逐渐增大,水驱采收率随转驱压力的降低而呈阶梯式规律逐渐减小,总采收率在拟泡点压力3.1 MPa附近的开发效果最好,可达35.71%;转驱压力可能通过影响泡沫油流中油气两相在孔隙介质中的分布影响水驱稳定性,并且这种影响在高含水期前较为明显,对高含水期影响较小;水的渗吸作用是水湿性多孔介质中见水后水驱泡沫油的主要动力,水驱速度越小,渗吸作用相对越强,水驱采收率越高,水驱速度由2.5降为0.01 mL/min时水驱采收率可提高13.11%。     

基于试验拟合的泡沫油油藏模拟模型评价及渗流机制研究

建立能够反映泡沫油渗流机制的4组分(水、原油、溶解气和自由气)和5组分(水、原油、溶解气、分散气和自由气)模型,并以黑油模型为参照,通过拟合压力衰竭试验数据的方法,系统评价这3种模型的适用性,分析反应因子(代表气泡聚集和增长的速度)F1、原油黏度μo、压力控制时间t P等参数对泡沫油流的影响。结果表明:5组分泡沫油模型更适用于泡沫油油藏的模拟;F1、μo和t P对泡沫油模型影响较大;随着F1的增大,4组分泡沫油模型累积产油量减少,累积产气量增加,而5组分泡沫油模型累积产油、气量均增加;随着μo增大,3种模型累积产油、气量均减少;加快压力衰竭速度使临界含气饱和度变大,气相流动能力降低,泡沫油溶解气驱开发效果变好。     

泡沫在多孔介质中生成与破灭速度的影响因素分析

 通过多孔介质中泡沫驱油的渗流数学模型,编制泡沫驱数值模拟软件。该软件可以反映泡沫渗流时涉及的生成、破灭及运移机制。以埕东油田西区泡沫驱油先导实验区为原型,分析数值模拟模型各网格泡沫生成速度、自然破灭速度和遇油破灭速度分布与影响因素的统计规律。结果表明,泡沫生成速度随平均渗透率、含气饱和度、气相中泡沫摩尔分数的增大而增大,随含油饱和度的增大而减小;泡沫自然破灭速度随平均渗透率、含气饱和度、含油饱和度和气相中泡沫摩尔分数的增大而增大;泡沫遇油破灭速度随含油饱和度、气相中泡沫摩尔分数的增大而增大。     

黏弹性流体驱替微孔道中残余油滴的水动力学机制

选取上随体Maxwell本构方程建立黏弹性流体在微孔道中的流动方程,运用控制体积法和交替方向隐式(ADI)方法得到流场的数值解,计算流动的速度场和应力场,分析不同弹性驱替液作用在残余油滴上的驱替力,以及不同弹性驱替液驱替时残余油滴的变形,从水动力学角度探索聚合物溶液所具有的弹性驱替残余油滴的水动力学机制.结果表明:与无...     

基于氧化石墨烯-微纳光纤的微加热器制备及其性能研究

利用近红外光在微纳光纤传输时产生的强烈倏逝场效应将氧化石墨烯沉积在微纳光纤表面,组装成具有优异光热转换性能的氧化石墨烯-微纳光纤,得到一种新型的光驱动微加热器.通入较小功率的近红外光,微加热器能诱导各种液体(例如N,N-二甲基甲酰胺、去离子水)产生高温相变进而产生微泡,显示了良好的光热转换效应.结果表明,在N,N-二甲基甲酰胺中,微泡按一定周期循环生长,重复搅动液体.在微流芯片中,这些微泡可用于操控微纳米颗粒、微纳米线等.在去离子水中,产生的微泡结构稳定、不易破裂,可用于聚集微粒等.该微加热器具有制备简单、尺寸小、损耗低、激发功率小、效率高等优良特性,在微机电系统、微流控芯片等领域具有良好的应用前景.     

单圆柱微通道内流动特性实验研究

采用Micro-PIV实验系统和压差测试系统,研究了含有单个微圆柱的通道内去离子水在10相似文献   

单圆柱微通道内流动特性实验研究

采用Micro-PIV实验系统和压差测试系统，研究了含有单个微圆柱的通道内去离子水在10相似文献   

微热气泡驱动下的微流控的理论研究

微流控技术是指在微纳米尺度下利用流体的动力学特征，对微粒进行俘获、富集、自组装等微操作的技术.其已发展为一个生物、化学、医学、材料、光学、流体、机械等多学科交叉的崭新研究领域.其中，微热气泡驱动的流体具有优异的可操控性，受到越来越多研究者的关注.本文基于微热气泡的产生机制，结合热力学和流体力学的理论知识，采用COMSOL Multiphysics 4.4数值计算软件，对微热气泡驱动下的流体的流速场进行模拟和定量分析.结果证明，微热气泡表面具有马格兰尼效应，其驱动下的流体以漩涡的方式高效地俘获和富集微粒，与实验现象相符.因此，本文从理论上探究微热气泡驱动下的流速场性质，对提高微流体的可操控性，促进微流控技术的发展都具有重要的意义.     

微圆管中纳微米聚合物流动规律

 针对低渗透油藏储集层孔道微细、孔隙结构复杂等特点,采用管径为20、15、10 μm的微圆管,以纳微米聚合物颗粒溶液为流动介质,研究微圆管中流体微观流动规律,分析纳微米聚合物颗粒溶液的实验流速与压力梯度的关系,研究纳微米聚合物颗粒溶液在窄小孔道中微尺度效应下的微观流动规律,明确在微管内所受微观力和流体动力学特性。研究表明：随着微管内径的逐渐减小,纳微米聚合物溶液的流速均明显减小;随着纳微米聚合物颗粒尺寸和溶液质量浓度的增加,流体流速逐渐降低;实验压力范围内,纳微米聚合物流速与压力梯度基本呈线性关系;微管管径越小,颗粒粒径越大,非达西流动特征越显著。     

安塞油田长10储层渗流特征研究

为了全面研究陕北低渗透油田—安塞油田长10油藏渗流机理,解决开发过程中渗流阻力大、注水效果差等问题,进一步改善油田开发效果,应用室内高精度微量泵和高精度压差传感器对长10储层岩心开展了油水渗流特征、水驱油效率、启动压力梯度等多项实验研究,并推导了低渗透油田IPR新方程,结果表明该储层原油的物性非均质性较强,流体渗流不遵循达西定律,存在启动压力梯度且启动压力梯度与储层的渗透率成反比;油水两相渗流特征反映束缚水饱和度较高,油水两相流动范围窄,具有典型的低渗亲水油藏特征,因此可通过降低启动压力梯度、增大生产压差来改善开发效果。     

Influence of feature size of micro-scale channel on ink flow characteristics

Under the micro-scale condition,feature size of the channel is one of the main factors influencing the fluid flow characteristics. In printing process,ink thickness in the extrusion zone formed by two ink rollers may reach micron scale. Compared with macroscopic fluid,the velocity field and the pressure field of fluid may change when the feature size of fluid channel reaches micron scale. In order to control printing quality,it is necessary to research the influence of feature size on ink flow characteristics in micro scale. This paper analyzes it in theory,and then numerical simulation of an ink flow model with different feature sizes is carried out in no slip condition. The influence of the feature size on the ink flow characteristics and the wall shear force are obtained. Besides,the ink flow model with different feature sizes is simulated numerically in slip condition,and the influence of feature size on ink flow characteristics is obtained. Finally,by comparing and analyzing the above results,it can be concluded that both the ink velocity and pressure at the inlet of the extrusion zone are inversely proportional to the feature sizes whether in slip condition or not. And the ink velocity in slip condition is larger than that without slip,the pressure at the inlet of the extrusion zone is less than that in no slip condition. Within the micro-scale range,the ink velocity difference between the two conditions cannot be ignored. Therefore,it is necessary to consider slip when analyzing the influence of feature size of micro-scale channel on ink flow characteristics.     

周期性压力对T型微管内二元流体混合效果的影响

在微流动领域经常涉及到试剂的混合问题,但是在微设备中,雷诺数Re低,流体趋向于形成层流,很难发生有效的混合.通过对微管内流体施加周期性压力使流速随时间呈周期性变化可以有效促进微流动混合.运用格子Boltzmann方法模拟了T型微管内流体的流速随时间呈正弦曲线变化而导致的混沌现象.结果发现,混沌混合的效果取决于两流体流速的相位差、流速的变化周期和系统的雷诺数Re.     

机车用折角式过滤器特性的数值模拟

研究了不同风速下通道宽度、折角角度及折角个数对机车用折角式过滤器阻力的影响,重点分析了高风速(≥5m/s)下过滤器的性能.结果表明:高风速下,16mm通道宽度过滤器的阻力增加迅速,对16mm和20mm通道宽度的过滤器而言,在6.5m/s风速下,间距增加25%,阻力减少36%.折角角度的改变会显著影响过滤器的阻力,在高风速下这一特征更加明显.在相同通道宽度,通道长度减少29%的情况下,二折角过滤器的阻力较三折角过滤器平均减少40%.在高风速、低阻力使用条件约束下,可依据研究结果设计过滤器几何参数,将折角过滤器作为多级过滤的第一级.     

液体介质对解理云母粘着特性影响的实验研究

通过测量原子量级光滑的两表面间的法向作用力来认识粘着行为发生的过程及机理,利用分辨率为0.02 mN的表面力仪法向力测量系统对存在液体介质的云母表面分离过程中的分离力进行动态测量。在一定范围内,当中间层液体量越大,分离力也越大,粘着现象也就越明显。当中间层为粘性液体如石蜡基中性油时,粘滞力对粘着特性的影响较大;当中间层为小粘度的液体如去离子水时,液体的表面能会对粘着特性有显著影响。