泡沫油形成过程及其影响因素研究进展

泡沫油是对井口产出泡沫状原油的描述,一些稠油油藏溶解气驱过程中表现出反常的高产和较高的采收率现象,在深层稠油油藏注天然气吞吐过程中也观察到了泡沫油现象,对此有观点认为是由于在特定的油藏开采条件下泡沫油流动的作用。虽然泡沫油被广泛的研究,但是对于泡沫油流动的模拟依然存在困难,泡沫油理论仍然存在争议。本文对传统溶解气驱和稠油油藏泡沫油溶解气驱进行了对比;对目前关于泡沫油形成过程中过饱和、气泡成核、气泡生长以及气泡迁移、合并和破裂等各个阶段及其影响因素的最新研究成果进行了总结,尤其是对存在争议的成核理论进行了对比和总结,以期对泡沫油的形成过程有进一步的认识。     

三元复合驱提高石油采收率渗流机理的实验研究

通过建立纵向非均质油藏物理模型, 在物理模型上布置压差传感器和饱和度测量探针, 测量三元复合驱的开采效果、压力场和饱和度场变化, 研究三元复合驱提高采收率的宏观渗流机理. 渗流场变化是三元复合驱提高采收率的重要原因, 油藏内压力变化和饱和度变化是非线性耦合在一起的, 它们之间的相互作用导致了三元复合驱渗流场的变化. 对于纵向非均质油藏, 三元复合驱提高采收率的机理是: 高渗层内主要通过驱替残余油, 提高驱替效率而提高采收率, 渗流场的变化使三元复合剂波及到中低渗层, 驱替出中低渗层的剩余油, 同时提高宏观波及效率和驱替效率而提高中低渗层的采收率.     

高温高盐油藏可动凝胶-渗吸调驱配方体系研究与应用

通过室内试验,研究了聚合物分子量、聚合物浓度、交联剂用量及pH等因素对耐高温有机交联剂HT-2008与高分子量星形抗温耐盐聚合物CA-2588形成的凝胶黏度和成胶时间的影响,确定了尕斯库勒E_3~1油藏高温高盐可动凝胶调驱体系的基本配方及性能:环境扫描电子显微镜结果表明,高分子量星形抗温耐盐聚合物CA-2588和耐高温有机交联剂HT-2008能够形成稳定的互穿网络体型结构,该可动凝胶体系,在矿化度为117000mg/L(且钙镁离子含量高达3340 mg/L),pH为7.80,实验温度为126℃条件下,5d时黏度达到最高值43900 mPa s,180 d时凝胶黏度为43500 mPas,耐温耐盐性能好,稳定性好;通过考察不同结构的渗吸剂相态、渗吸脱油效率和长期稳定性等因素,确定了适用于尕斯库勒油田E_3~1高温高盐油藏的3种渗吸剂LF1008,AESN70和N111-2.在尕斯库勒油田E_3~1油藏进行可动凝胶.渗吸深部调驱现场应用后,取得良好效果.     

疏松砂岩稠油油藏压裂井裂缝参数优新方法

世界上稠油油藏可采量超过了规原油.由于稠油油藏地层一般比较疏松生产易出砂,压裂防砂完井是疏松砂岩稠油油藏用造措施之一.而裂缝参数选取对于压裂防砂施工来说是至关重要.针对目前裂缝参数优化仅仅以产能为目标缺陷,本文引用裂缝流比重念来表征人工裂缝对油藏流体传输量贡献大小,裂缝流比重越大双线性流模式越标准,越有利于防砂生产.建立了压裂井数值模拟模,以计算不同宽比矩泄油区域中压裂井期生产情况.统一压裂设计方法基上,以增产和防砂为双重优化目标提出了一种优化疏松砂岩稠油油藏压裂井裂缝参数新方法：即对于定条件油藏和压裂用支撑剂数量,存一个特定无因次裂缝流能力使缝流比重数取最大值,此时裂缝参数即为最优裂缝参数.回归了正方泄油区域压裂防砂井参数优化公式,可以据油藏和支撑剂条件方便地进行压裂井裂缝参数优化.对于矩泄油区域,可以用等效支撑剂数消除宽比影响,将其等效为正方泄油区域之后进行裂缝参数优化.     

非均质底水油藏水平井沿程水淹模型

地层非均质性和井筒压降是水平井沿程见水不均匀的两个重要影响因素.本文建立了底水油藏地层两相渗流与水平井井筒变质量流的耦合模型,并给出求解方法.保持井筒沿程平均渗透率和变异系数不变,构造不同的渗透率分布,并以此为基础,利用所建模型对井筒沿程产液剖面与渗透率剖面关系、井筒沿程含水率变化规律和水平井井口含水率变化规律进行分析.研究表明,由于井筒压降的作用,沿程渗透率分布对水平井含水率的变化有很大的影响,井筒沿程产液剖面与渗透率剖面相关性沿流体流动方向逐渐变差;在井口定产液量的条件下,高渗带与跟端距离越近,高渗带处产液量越来越大、水平井见水越早、井口含水率上升得越慢、开发效果越差.     

基于油水产出动态的水驱油藏连通性评价新方法

针对当前连通性评价模型仅能预测产液动态数据、现有分流量方程不能准确表征整个含水变化周期内产出特征的内在缺陷性,基于油水产出动态数据,建立了一种可快速反演水驱油藏井间连通状况的连通性评价新方法.该方法将油藏离散为一系列以生产井为中心的控制单元(CRMP),通过CRMP电容模型和分段含水率表征方程进行井点液量计算和含水率追踪,获取井点处的生产数据;在此基础上,采用新近提出的随机近似梯度StoSAG优化算法实现动态数据预测值与观测值的自动拟合,快速反演连通系数、时滞常数、泄油孔隙体积等参数.应用实例表明,相比于集合卡尔曼滤波(EnKF)算法和投影梯度算法,StoSAG算法鲁棒性更强,油水动态数据拟合效果好,连通性评价结果可靠;相比于单一的Koval方程,分段含水率表征模型能够更好地反映全生命周期内的产水规律,适用范围更广.     

钛注入钢中纳米钛铁相结构的抗腐蚀特性

透射电子显微镜观察表明 ,经过Ti注入的钢 ,在注入层中形成了直径为1 0～ 30nm的FeTi和FeTi2 相 ,其长度大约为 1 5 0～ 32 0nm .用扫描电子显微镜观察结果显示 ,表面形成了连续树枝状结构 .这种致密的结构具有很高的抗磨损特性和抗腐蚀特性 .电化学测量结果表明 ,随注入剂量的增加 ,腐蚀电流密度明显的下降 ,用 3× 1 0 18cm-2 剂量的Ti注入比未经注入的H1 3钢降低了 88%～ 95 % ,而用 6× 1 0 17cm-2 注入再经过 5 0 0℃退火 2 0min后 ,其腐蚀电流密度极大的下降 ,其值比未注入的样品腐蚀电流还小 98%～ 99% ,扫描电子显微镜观察表明 ,经过 40个周期电位扫描腐蚀后 ,表面未出现腐蚀坑 ,说明经过退火后 ,形成了具有优异抗腐蚀特性的改性层     

高场作用下有机单层器件的复合发光

考虑载流子经过体材料内部所受限制对Fowler-Nordheim隧穿电流密度的影响, 建立了高电场下有机单层器件的复合发光模型, 并求出了复合电流密度和复合效率以及电导率的数学表达式, 很好地解释了电场强度对迁移率和复合区域的调制作用. 载流子的平衡注入以及复合区域的尽可能靠近器件中部以减少漏电流, 都是提高器件发光效率的重要条件. 只有当电压增大到某一数值时, 由于注入的载流子多于器件实际输运载流子的能力, 才会出现空间电荷限制电流.     

对永磁MRI脉冲梯度产生涡流的背景磁场的解析

利用线电流和多层介质板模型以及镜像理论定量解析永磁MRI磁体系统中梯度线圈电流在铁磁极板中产生的磁场H和感应场B.磁极板中的这些磁通是产生涡流伪影的根源.为了充分抑制涡流,应该充分减小这些磁通.通过定量计算揭示"抗涡流板"的导磁率必须高于极板材料工业纯铁的导磁率,并且要有足够的厚度以保证其远离饱和.这些结论为进一步提高永磁MRI磁体系统技术水平指明了努力的方向.     

调制周期、比沉积温度对ZrB2/W纳米多层膜微结构和机械性能的影响

利用离子束辅助沉积方法(IBAD)在室温和400℃下制备出了单质的ZrB₂和W薄膜以及不同调制周期和调制比的ZrB₂/W纳米超晶格多层膜. 通过XRD, SEM, 表面轮廓仪及纳米力学测试系统研究了沉积温度和调制周期对纳米多层膜生长、织构、界面结构、机械性能的影响. 研究结果表明: 在室温条件下, 调制周期为13 nm时, 多层膜的硬度最高可达23.8 GPa, 而合成中提高沉积温度则有利于提高薄膜的机械性能. 在沉积温度约为400℃时合成的6.7 nm调制周期的ZrB₂/W多层膜, 其硬度和弹性模量分别达到了32.1和399.1 GPa. 同时, 临界载荷也增大到42.8 mN, 且残余应力减小到约?0.7 GPa. 沉积温度的提高不仅使具有超晶格结构的ZrB₂/W纳米多层膜界面发生原子扩散, 增强了沉积原子迁移率, 导致其真实的原子密度提高, 起到位错钉扎的作用, 同时晶粒尺度也被限制在纳米尺度, 这些均对提高薄膜的硬度起到作用.     

硅离子注入聚合物表面改性的研究

采用MEVVA离子注入机引出的Si离子对聚酯薄膜(PET)进行了改性研究, 原子力显微镜观察表明, 注入后的聚酯膜表面比未注入PET更光滑. 用透射电子显微镜观察了注入聚酯膜的横截面表明, 注入层结构发生了明显的变化. 红外吸收测量揭示了Si-C和C-C的形成. 说明了碳化硅和碳颗粒的形成. 这些颗粒增强了注入层表面强化效果, 改善了表面导电特性. 表面电阻率随注入量的增加而明显地下降. 当硅注入量为2×10¹⁷ cm^-2时, PET表面电阻率小于7.9 W·m. 用纳米硬度计测量显示, Si离子注入可明显地提高聚酯膜表面硬度和杨氏模量. 表面硬度和杨氏模量分别比未注入PET时大12.5和2.45倍. 硅注入表面划痕截面比未注入PET的划痕窄而浅. 说明表面抗磨损特性得到了极大的增强. 最后讨论了Si离子注入聚酯膜改善特性的机理.     

等离子体-吸波材料-等离子体夹层结构的电磁脉冲防护性能研究

提出了一种用于电子设备防护高功率电磁脉冲的等离子体-吸波材料-等离子体夹层结构. 建立了该结构的电磁波反射/透射模型, 结合放电产生等离子体和常用吸波材料的特征参数, 采用时域有限差分方法计算了夹层结构的电磁波透射特性. 结果表明, 在相当宽的频率范围内, 夹层结构对电磁波衰减作用明显优于等离子体和吸波材料层单独存在时作用效果的累加. 所提出的模型和相关结果对于电磁脉冲防护具有指导意义.     

异重流在层结与非层结水体中沿斜坡运动的实验研究

异重流在层结环境下的运动特性是海洋、大气等学科领域重要的研究主题之一.本研究在不同层结盐水中开展一系列实验,对突然释放型异重流在斜坡上的发展和演变特性进行了研究.非层结水体中异重流头部速度先迅速增大,而后基本不变减速幅度较小;而在层结水体中异重流头部速度先增大,之后明显减小,其发展主要分为加速阶段、减速阶段和分离阶段三个过程.异重流的运动特性可以用相对层结度S、雷诺数Re和理查德森数Ri0等无量纲参数描述.采用高速相机对异重流头部位置、头部速度和剖面速度等进行了分析.用激光粒子图像测速技术(PIV)得到异重流的速度场和涡度场,结果表明在异重流不同位置的涡度方向存在差异,上边界的正向开尔文-亥姆霍兹涡是产生卷吸的主要原因,下边界的负向涡度则由边界层引起.本文揭示了层结与非层结水体下异重流运动特性的不同影响机理和特性,结果可在河口盐水入侵、海底浊流发展等实际领域中得到应用.     

原位法制备无机纳米粒子/聚合物复合材料

纳米粒子的尺寸介于体相材料和分子之间, 具有许多独特的物理和化学性质, 近年来在催化、光电子以及生物等领域得到广泛的关注. 为了使纳米粒子更好的展现它们特有的功能, 将其与聚合物复合是行之有效的方法, 这不仅可以稳定纳米粒子, 还可以实现纳米粒子与聚合物之间功能的集成. 但是, 这一思想的实现在很大程度上依赖于纳米粒子与聚合物之间的相容性, 以及如何调节纳米粒子与聚合物之间的相互作用, 使我们得到预期的功能. 因此, 人们发展了许多将纳米粒子复合到聚合物中的方法. 本文主要阐述了近几年我们课题组把原位法和其他方法有机结合, 实现纳米粒子与聚合物的复合, 从而制备了具有不同功能的一维、二维乃至体相纳米粒子/聚合物复合材料. 我们所建立的这些方法最突出的特点是纳米粒子与聚合物之间具有很好的相容性, 可以确保其在聚合物中的均匀分散, 而且聚合物网络结构的存在使纳米粒子更加稳定, 对于更好的体现其功能具有重要意义.     

纳米粒子接枝双峰聚合物链的模拟研究

向聚合物基底中添加纳米粒子可用来制备聚合物纳米复合材料,而纳米粒子在基底中的分散性和稳定性问题是多年来制约其大规模应用的关键因素.采用聚合物配体链来修饰纳米粒子,是实现对纳米粒子稳定性调节的一种可行方案.在众多接枝聚合物链的纳米粒子中,双峰聚合物刷接枝的纳米粒子在聚合物基底中表现出超强的分散性和稳定性.本文采用分子动力学方法,模拟研究了双峰聚合物链接枝到纳米粒子表面的grafting-to反应过程.模拟研究表明,影响grafting-to反应过程的因素是多重的,包括双峰聚合物链中短链所占的比例、聚合物链的浓度等因素.研究表明,反应前期聚合物链长度影响很微弱,但反应后期长链的反应速率、接枝效率都会明显降低.此外,在低浓度体系中,接枝过程并不受聚合物链长度的影响,遵循"就近原则"接枝;但在高浓度体系中,纳米粒子明显表现出"选择性"地接枝短链的行为.该研究的结论对实现聚合物纳米复合材料性能的精细调控具有一定的指导意义.     

裂缝性碳酸盐岩油藏凝胶堵水方案优化模拟研究

为解决S油田含水率上升过快,减缓产量递减速度,需要对其进行凝胶堵水措施.通过对聚合物凝胶的机理研究,考虑了堵水过程中包括地下成胶化学反应、各种化学剂的损耗、化学组分的吸附和滞留、凝胶的降解、流动性能以及化学组分对水相黏度的影响等因素,建立起可动凝胶的三相七组分数值模型.通过模拟计算得出了合理的凝胶注入方式和注入量.为改善油田开采效果,减缓产量递减,提高采收率提供一条有效途径.     

室温轧制Cu/Al多层复合薄带的变形诱导反应扩散现象

以退火态工业纯铝、纯铜薄带为原料,将8层铜带、7层铝带,共15层以相互交替方式叠在一起,利用自行研制的微成形轧机,在室温下对其进行多道次轧制.在没有任何中间退火等热处理的情况下,当累积应变达到83%时,通过OM观察发现冷轧大变形后的Cu/Al界面处有新相形成.经SEM/EDS分析,发现这些新相是金属间化合物Al_2Cu/AlCu/Al_4Cu_9的混合物,是由反应扩散获得的产物.这些金属间化合物与原有的金属母体构成了一种新的复合材料.特别有意义的是:由于实测和有限元模拟计算两种方法都证实轧制过程中温升低于28℃,因此该反应扩散不是缘于常见的"热"作用,而是由于室温大变形轧制中应力-应变的作用.本文将这种现象称为变形诱导反应扩散,并对其机理进行了分析和阐述.该研究结果是在室温下加工获得金属间化合物的一个实验证据,为获得一类新型复合材料提供了新途径.     

裂缝性厚层油藏水窜问题研究

对于辽河油田的裂缝性厚层油藏,如何控制水窜是提高采收率的关键,为此本文提出一种基于双重介质的快速算法,并研究了裂缝性厚层油藏水窜产生的原因和控制水窜的方法.该算法根据相邻节点间的压力平衡关系更新饱和度,与流线方法相比,该算法方便简洁,回避了计算流线分布的困难;与显式求解压力隐式求解饱和度(IMPES)方法相比,该算法的计算精度与其相当,但计算效率却比IMPES方法高出近30倍.针对辽河油田的复杂地质体和纵横交错的水平井网,通过考察影响水窜的主控因素,本文定义了无量纲数?g和?ex(分别表征重力驱流动速度/生产速度,裂隙基质交换速度/生产速度),并计算了?g和?ex取值对水窜的影响,得到了依赖?g和?ex的水窜强度分区图,并分析了水窜强度随?g和?ex的变化趋势.研究结果对提高辽河油田采收率具有一定的指导意义.     

高岭土基三元纳米复合电流变液材料及其性能

从物理设计和化学设计出发, 研制了一种高岭土/二甲基亚砜/羧甲基淀粉三元纳米复合电流变液材料. 该体系采用二步复合法制备, 即先将极性液体二甲基亚砜直接插入到高岭土片层之间, 然后再用溶液法复合羧甲基淀粉. XRD测试表明高岭土的层间距由0.715 nm扩大到1.120 nm. SEM显示羧甲基淀粉以纳米颗粒复合于化合物内. 在颗粒/硅油体积比30%和DC E=5 kV/mm下, 这种材料的静态剪切应力可达17 kPa, 分别是相同条件下纯高岭土电流变液和高岭土/羧甲基淀粉电流变液的14和4.25倍. 三元体系电流变液还具有较好的温度效应和抗沉降性能, 放置30 d后沉降仅为9%. 研究表明, 当三元体系质量配比为1︰0.75︰0.6时, 协同效应最佳, 表现出最强的电流变效应. 介电性能测试表明三元体系电流变液的介电常数和电导率比原材料电流变液有很大改善, 增强了极化能力和介电失配, 从而使电流变性能大幅提高.     

盐酸小檗碱结肠定位包衣片的制备工艺和体外释放研究

目的 用丙烯酸树脂水分散体包衣技术制备pH敏感-时间控释型盐酸小檗碱结肠定位包衣片,评价其体外释药特性.方法 采用滚转包衣机多层薄膜包衣技术制备结肠定位包衣片,以羟丙甲纤维素HPMC作为隔离层,pH敏感型丙烯酸树脂Eudragit L30D-55与Eudragit S100混合包衣液作为肠溶层,渗透型丙烯酸树脂Eudragit RL30D和Eudragit RS30D混合液作为缓释层,以柠檬酸三乙酯作为增塑剂,滑石粉作为抗粘剂,通过正交实验进行处方优化,研究包衣片在模拟人体胃肠道环境中的释药速率.结果 最佳包衣处方:隔离层增重1.2%;肠溶层组成Eudragit L30D-55:S100(1:5),包衣增重4%;缓释层组成(1:1),包衣增重2%.包衣片在0.1moL·L-1盐酸溶液中2h无药物释放,在pH6.8的磷酸盐缓冲液中3h药物释放低于10%,在pH7.8的磷酸盐缓冲液中呈缓慢释放,12h内药物释放量在70%左右,累积释药百分率高于标示量的80%.结论 水分散体包衣技术制备结肠定位包衣片工艺合理可行,有良好的开发和应用前景.