多孔介质毛细压力-饱和度的滞后特性

通过对5种不同窄筛分沙样进行吸湿-排湿实验,获得了两种不同湿迁移途径下的毛细压力-饱和度关系曲线.结果表明,吸湿-排湿过程有明显的毛细滞后存在,而且沙样的粒径愈小,滞后效应的影响愈显著.传统的实验数据处理方法使用Leverett-UdeⅡ方程进行数据关联,由于J函数忽略了毛细滞后的影响,方法并不十分有效.使用突破压力和恢复压力作为能够表征滞后特性的特征压力,并对吸湿及排湿过程分别按实验数据拟合形状函数,结果表明,能更好地关联实验数据及拟合吸湿-排湿曲线.     

非饱和含湿多孔介质传热传质的渗流模型研究

综述了非饱和含湿多孔介质传热传质模型研究的发展。从多相渗流和扩散迁移机制出发建立以温度、压力和饱和度为基本变量的实用化三参数模型。该模型由一组描述水－汽质量守恒、空气质量守恒和能量守恒的非线性偏微分方程组成。利用该模型对埋管的热过程、砂土物性测量、毛细滞后现象、回湿过程、突发高温作用下多孔介质内部的传热传质过程和冻融过程进行了研究。为了模型的进一步应用,仍需对束缚水饱和度以下毛细压力与饱和度的关系、导热系数的影响因素及其获取方法、非饱和多孔介质传热传质的边界效应和滞后效应的物理机理等方面深入研究。非饱和多孔介质中溶质的运移更是一个饶有意义的研究课题。     

模拟干湿环境对混凝土内水分影响深度的影响

建立了混凝土内水分影响深度的平衡时间比模型,研究了混凝土水灰比、初始饱和度及混凝土表面的环境饱和度对模拟环境中混凝土平衡时间比的影响,通过数值计算探讨了混凝土水灰比、初始饱和度及混凝土表面的环境饱和度与混凝土内水分影响深度间的关系,并构筑出水分影响深度模型,最后分析了不同混凝土平衡时间比求解方法之间的异同.结果表明:不同求解方法所得混凝土平衡时间比一致,所求得的平衡时间比与实测值基本吻合;混凝土平衡时间比与混凝土水灰比、初始饱和度及混凝土表面的环境饱和度存在良好的指数函数关系;混凝土内水分的影响深度与润湿时间的平方根间成线性关系.     

基于微环境温湿度的混凝土孔隙水饱和度预计

研究混凝土微环境相对湿度、温度及微观结构对孔隙水饱和度的影响机理,并通过恒定人工气候环境下粉煤灰混凝土孔隙水饱和度的测定进行验证,建立基于混凝土微环境影响的孔隙水饱和度预计模型。研究结果表明:粉煤灰混凝土水胶比越小,其孔隙水饱和度越大;粉煤灰混凝土孔隙水饱和度随微环境相对湿度的提高而增大,随微环境温度的升高而下降;恒定微环境温湿度情况下,当粉煤灰掺量不超过15%时,混凝土孔隙水饱和度随粉煤灰掺量的增大而增大,但粉煤灰掺量超过15%时,其随粉煤灰掺量的增大而降低。粉煤灰混凝土孔隙水饱和度与微环境相对湿度、微环境温度、粉煤灰掺量和水胶比之间的关系可以用指数函数较好地拟合。     

相对湿度对海水海砂混凝土环境下GFRP筋拉伸性能影响

通过建立相对湿度、混凝土孔隙溶液饱和度以及腐蚀反应速率之间定量分析方法，研究了环境相对湿度对海水海砂混凝土环境下玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋力学性能的影响规律.利用混凝土孔隙尺寸分布函数和孔隙溶液的表面张力公式建立了相对湿度与海水海砂混凝土孔溶液饱和度关系模型；假设孔隙液均匀弥散于混凝土，得到了氢氧根(OH^-)腐蚀离子浓度；借助蚀刻模型计算OH^-作用下GFRP筋的腐蚀速率和强度保留率；利用试验数据验证了分析方法的准确性.根据中国部分沿海城市的气候统计数据，预测了代表性环境温度和水灰比条件下，相对湿度对海水海砂混凝土环境中GFRP筋强度保留率的影响规律，相对湿度的增加促进了GFRP筋的性能退化.结合相关标准规定，得到了海水海砂混凝土环境下GFRP筋的相对湿度与使用年限关系曲线.     

考虑毛细滞后的未饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，采用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论．并对方程中的热湿迁移特性系数进行了分析，为进一步发展确定热湿迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

考虑毛细滞后的末饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，彩用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论，并对方程中的热湿迁移特性系数进分析，为进一步发展确定热迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

考虑吸湿和脱湿影响的一维降雨入渗数值模拟

在分析非饱和渗流时,土水特征曲线(SWCC)起着至关重要的作用.吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线存在显著的滞后现象,对降雨入渗土体中孔隙水压力的分布有明显影响.采用两种计算模型,运用吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线,对一维降雨入渗土体非饱和-饱和-非饱和全过程进行数值模拟,对比分析了计算模型以及吸湿和脱湿,对降雨入渗过程中土体的孔隙水压力分布的影响.     

两种建筑围护结构动态热湿耦合 传递模型对比与验证

对以相对湿度为湿驱动势的两种热湿耦合传递模型（Künzel模型和Liu & Chen模型）进行了对比与全面验证，包括理论验证、模型间验证和实验验证. 使用Fortran程序和COMSOL软件同时进行模拟，模拟结果分别与解析解、其他模型模拟解和单/双侧受控边界条件下的实验数据进行对比，模拟结果与对比值之间有良好的一致性. 将两模型模拟结果进行对比后发现，在吸湿区内低相对湿度段，两模型差异不大；而在吸湿区末段（相对湿度逐渐增大至接近95%），Künzel模型不再能够准确模拟湿分布. 此研究在吸湿范围内充分验证了两个模型，并为将来的热湿耦合模型验证提供参考.     

细沙介质中非湿润相流体剩余饱和度变化规律

 通过对气 水两相细沙介质中干燥和湿润交替循环条件下饱和度 毛细压力（〖WTBX〗S p〖WTBZ〗）关系的测定,研究了不同初始条件下非湿润相流体剩余饱和度的变化规律。实验发现,在不同湿润过程中,相同级别初始水饱和度对应的空气剩余饱和度值较为接近;随着湿润过程中初始水饱和度的逐渐增大,其空气剩余饱和度呈升高趋势。在连续的干燥—湿润过程条件下,利用Land模型预测的非湿润相流体的剩余饱和度与柱实验实测值之间存在较大的误差。由此表明和干燥—湿润循环次数相比,初始水饱和度对空气剩余饱和度量级的影响要大,且后一个循环的空气剩余饱和度总受前一个循环的空气剩余饱和度的影响。     

用水蒸汽吸附法测定毛细管压力

本文叙述了一种测定储集岩毛细管压力的新方法。选用某些无机盐的饱和溶液来控制平衡压力,在真空装置上,通过等温吸附实验,测定了两种天然岩心试样在低饱和度下的毛细管压力,结果与脱附法一致。在双对数坐标图上,毛细管压力与含水饱和度呈线性关系,但平衡时间大大缩短。     

考虑变应力影响的粗糙裂缝油水两相流动能力数值模拟方法

油水两相相对渗透率和毛管力曲线是表征裂缝中流体流动特性的重要指标。基于侵入逾渗模型,建立一种考虑变应力影响的粗糙裂缝内油水两相流动数值模拟方法。通过蒙特卡洛法构建单条粗糙裂缝模型;利用侵入逾渗模型模拟单条粗糙裂缝中的稳态油-水驱替过程,数值求解毛管力及相对渗透率曲线。通过与Mualem解析模型比较验证模型的准确性。借助裂缝所受有效应力与开度间的解析关系,研究变应力影响下油水两相流动能力的变化规律。结果表明:油-水驱替过程中,随着裂缝有效应力增加,毛管力曲线呈整体抬升趋势,其中油相相对渗透率明显减小,而水相相对渗透率基本不变,同时发现油相开始流动对应的含水饱和度和水相基本失去流动能力对应的含水饱和度均随有效应力的增加而减小。     

特低渗透油藏动态毛管压力对水驱油效果影响分析

特低渗透油藏油水两相渗流过程中毛管力的动态效应是影响两相渗流机理及水驱油效果的重要因素,掌握其规律有助于提高这一特殊油藏的水驱开发效果。分析了特低渗透油藏油水两相渗流中毛管力的动态效应以及动态毛管力的影响因素,定量研究了动态毛管力对多孔介质油水两相渗流的影响,建立了特低渗透油藏一维水驱油模型和渗流微分方程;并进行了求解。研究了动态毛管力、注水强度、井距等因素对特低渗透油藏水驱油效果的影响。研究结果表明:动态毛管力效应对特低渗油藏的水驱效果影响非常明显,动态毛管力越大,水驱油效果越差;存在一个最佳注入量,在最佳注入量下动态毛管力的影响作用最小,水驱油效果最好;对于特低渗透油藏若井距过大,水驱油效果变差。     

基于分形理论的毛管压力和电阻率指数相关性研究

以岩石孔隙结构的分形理论为基础,建立毛管压力与电阻率指数的理论模型,并进行半渗透隔板岩石电阻率-毛管压力联测试验对模型进行验证分析。结果表明:对于所用的泥质砂岩岩心,当其孔隙度分布在12.9%～18.1%,渗透率分布在(0.313～21.196)×10-3μm2时,毛管压力与电阻率指数呈幂指数关系,其拟合指数与孔隙结构指数关系较好;含水饱和度变化率与电阻率指数的关系图与孔喉半径分布直方图具有一定的相似性。毛管压力是表征孔隙结构的重要参数之一,在利用岩电试验资料进行测井储层评价时,须充分考虑孔隙结构对岩石电学性质的影响。     

致密砂岩气藏束缚水饱和度变化特征研究

利用岩心流动实验、毛细管及束缚水膜理论模型研究了不同温度、驱替压力条件下的束缚水饱和度变化特征。研究结果表明,温度、驱替压力对束缚水饱和度具有重要影响,温度越高、驱替压力越大,致密砂岩束缚水饱和度越低。忽略温度等条件可能导致束缚水饱和度测定值误差较大,因此,准确测定束缚水饱和度应考虑实际地层温度并选择合理的驱替压力。     

黄土反压饱和法及其在动强度试验中的应用研究

在黄土动参数研究中,黄土的饱和度是极其重要的影响因素之一.黄土具有结构性和湿陷性,不容易达到较高饱和度,并且饱和时间不宜过久.饱和黄土动三轴试验中,黄土的饱和度及饱和时间会对实验结果产生重要影响.以美国MTS 810土动三轴试验机为实验平台,进行黄土反压饱和法实验.探究黄土饱和过程中孔隙水压力与孔隙水压力系数B值、B值与饱和度之间的关系.研究表明:运用反压饱和法,可以在2~3 h内使原状黄土达到极高的饱和度;试样饱和度达到80%~100%时,饱和度与孔压系数B值呈指数函数关系,B值达到0.85可以认为试样达到完全饱和;饱和度与抗剪强度之间存在线性关系,与达到破坏时的轴向应力峰值存在线性关系.     

温度对超临界CO_2置换CH_4的影响

为研究超临界CO_2置换CH_4过程中温度对置换效果的影响,以屯留煤样为研究对象,借助ISO-300型等温吸附仪对煤样进行了不同温度(35、45、55℃)、相同注入压力(12.7 MPa)条件下的CO_2置换解吸CH_4试验。研究结果表明:置换解吸过程中,超临界CO_2吸附相体积分数随着温度升高而增加,随压力降低而增大,CH_4吸附相体积分数呈相反变化趋势;超临界状态下,试验直接测得的气体吸附量为Gibbs吸附量,气体真实吸附量与压力之间符合Langmuir吸附曲线,且与Gibbs吸附量的差值随压力的升高而增大;试验压降范围内,温度为35℃条件时,CH_4气体单位压降解吸率最高,显示出温度接近临界温度时,超临界CO_2置换效果最佳。     

车用天然气储罐脱附放气过程热力特性分析

车用吸附天然气储罐在脱附放气过程中产生的热效应,严重影响了储罐的脱附效率和汽车行驶速度.建立了天然气、活性炭吸附剂和天然气储罐的热质交换模型,模拟计算了脱附过程中储罐内温度、压力和脱附量的变化,分析了温度、压力等热力参数对脱附速度和脱附量的影响.计算结果表明:储罐的自然脱附过程是吸热过程,在脱附过程中,储罐内的平均温度由293.15K降到了250.46K;储罐中心处温降最大,由293.15K降至244K,降幅达到了49.15K;自然对流下的脱附效率比等温脱附降低了24.49%;在自然对流条件下,壁面所提供的热量越少,脱附速度越小,脱附效率也就越低.     

致密-低渗透油藏两相启动压力梯度变化规律

致密-低渗油藏油水两相渗流时存在启动压力梯度,导致基质中剩余油和残余油的驱动非常困难,水驱开采效果普遍较差。为了确定致密-低渗储层两相启动压力梯度变化规律,通过物理模拟方法研究了一维水驱油过程中两相启动压力梯度与平均含水饱和度之间的关系,并分析了两相启动压力梯度的形成原因。结果表明,两相启动压力梯度随平均含水饱和度增大先升高后降低,在油水前缘位于出口端附近时达到最大值;两相启动压力梯度最大值与岩心气测渗透率呈良好的幂函数关系,渗透率越低两相启动压力梯度最大值上升速度越快;同一岩心中两相启动压力梯度远大于原油启动压力梯度。可见致密-低渗油藏水驱过程中两相启动压力梯度随着油水前缘运移先增大后减小,同时油水间毛管力是两相启动压力梯度形成的主要原因。     

PIM热脱脂工艺过程的SEM分析及机理探讨

主要通过粉末注射成形（ＰＩＭ）生坯热脱脂过程的ＳＥＭ分析，考察了单组元粘结剂及多组元粘结剂体系生坯在常压及真空热脱脂过程中液相分布及孔隙结构的变化。通过比较分析，提出了由环境压力、毛细管力及渗透压相互作用的热脱脂过程机理模型。