利用格子Boltzmann方法计算页岩渗透率

针对页岩中孔隙主要分布在纳米尺度的特点,建立Knudsen数修正固体边界并考虑镜面反弹的格子Boltzmann模型。利用二维平板模型,考察Knudsen数对渗透率的影响,得出在一定误差条件下,须考虑Knudsen数修正的最大孔隙宽度。由页岩的SEM扫描图像重构得到三维数字岩心,利用新模型进行模拟流动,并计算得到绝对渗透率。结果表明:利用Knudsen数修正后,通道中间部分流体速度增大,固体边界处速度变小;压力不变,随着孔隙直径变小,Knudsen数增大,渗透率变小。     

螺杆钻具用推力空心圆锥滚子轴承的设计与分析

针对螺杆钻具中较易发生失效的推力轴承组设计一种推力空心圆锥滚子轴承组结构。建立该轴承的有限元计算模型,确定合理的滚子空心结构,得到一种深穴空心圆锥滚子结构。研究空心度和轴向载荷对轴承力学性能的影响。结果表明:圆锥滚子宜采用等比空心结构,空心滚子端部存在应力集中现象;空心度越大,滚子内壁上和沿轴向的等效应力分布越不均匀,当空心度小于65%时,滚子的等效应力变化较小;轴向载荷越大,滚子两端的应力集中现象越严重。随着深穴深度和直径增大,滚子端部的应力逐渐减小,而中间部位的应力逐渐增大,此深穴结构可以有效地改善其端部的"边缘效应",避免轴承组过早发生疲劳失效。     

异丁烷脱氢反应体系的热力学分析

对异丁烷脱氢反应体系中脱氢反应和裂解反应进行热力学计算,得到脱氢反应和裂解反应在温度298~900 K的标准摩尔反应焓变、标准吉布斯自由能变和标准平衡常数值,对不同温度、不同压力对脱氢反应和裂解反应的影响进行分析,绘制平衡转化率随温度、压力的变化曲线。结果表明:异丁烷平衡转化率随温度的升高而增大,随反应压力的增加而减小;计算得到的数据可作为异丁烷脱氢生产异丁烯的依据。     

非饱和多孔介质层中Love波频散特性

为建立更准确的地层反演模型,基于非饱和多孔介质本构关系,用连通率处理上面两层间的边界条件,理论推导出三层非饱和多孔介质中Love波的频散方程,计算分析多阶模态Love波频散曲线。结果表明,Love波第1阶模态没有截止频率,对2阶以上模态,阶数越高截止频率越大。各阶模态的Love波最大速度趋近半空间层的横波速度,而最小速度趋近第1层横波速度。Love波速曲线以第2层横波速度为界分为上下两簇,各模态均在第2层横波波速处衔接。模态不同,衔接处曲线的光滑程度不同,模态越高,光滑程度越好。对各参数的敏感性分析表明,孔隙度、饱和度、连通率、黏滞系数和渗透率的变化对Love波相速度影响敏感性依次减小。     

基于第二代小波的杆、梁单元构造研究

针对第二代小波尺度函数无显式表达式的缺点,提出采用PsdVoigt2函数进行拟合的方法,根据小波有限元及第二代小波理论,利用第二代小波尺度函数取代传统有限元多项式插值函数,通过转换矩阵将小波插值系数转换到物理空间,构造出形函数,并利用该方法构造一系列杆、梁单元。通过不同算例对构造的第二代小波杆、梁单元进行精度验证。计算结果表明,构造的第二代小波单元在求解变形和应变时精度较高,丰富了小波有限元单元库。     

基于含可信度地层压力剖面的精细井身结构设计方法

对现有深井井身结构设计中安全密度窗口约束条件进行分析,发现井涌允量、破裂压力安全系数、抽吸压力系数等经验性安全系数的取值较为保守,且没有考虑循环钻进时防漏的约束条件,这对深井尤其是下部安全密度窗口窄的井钻井不利。通过引入含可信度的地层压力剖面以及附加钻井液密度和抽吸压力的计算分析,使安全密度窗口的上下限得以精确确定,在此基础上加入考虑环空压耗当量密度的约束条件,并给出迭代计算方法,解决了环空压耗计算中需要井身结构参数的难题,避免了深井循环钻进过程中的井漏问题,进而形成了一套基于含可信度地层压力剖面的、适用于深井的精细井身结构设计方法,可以有效避免深井中由于钻井液密度设计不合理导致的井下复杂事故的发生,且其设计结果具备一定的风险控制功能,有利于结合现场实际对设计进行风险控制。     

Cr~(3+)聚合物凝胶成胶效果及其影响因素

高质量浓度聚合物具有较强的黏弹性,但应用中有时会出现聚合物分子聚集体尺寸与油藏岩石孔隙配伍性较差的问题。针对大庆油田储层地质特征和流体性质,通过岩心流动性实验和驱油实验,以渗流特性为评价指标,利用正交试验优选出分子内交联聚合物凝胶体系后,研究凝胶体系黏弹性和驱油效率。结果表明:调节聚合物质量浓度、配制水矿化度、w(聚/Cr3+)可获得分子聚集体尺寸较小且阻力系数和残余阻力系数较高的分子内交联聚合物凝胶体系。聚合物溶液发生分子内交联后,一方面聚合物分子线团传输运移能力增强,且刚性增强,通过岩心孔隙时形变能力减弱,滞留能力增强,可有效提升注入压力,扩大波及体积;另一方面体系黏弹性和第一法向应力差均增大,洗油效率提高,二者综合作用表现出较高的驱油效率。     

一种免刻度的高温高压液体声速透射测量方法及装置

常用的高温高压液体声速透射测量方法及装置采用"固定"的探头间距,测量前需要刻度探头间距(液体层厚度)和探头零时(如有晶片保护壳),使用不便。基于微分形式的速度定义和恒压舱设计,开发一种可保持测试液体温度、压力恒定的"变"探头间距的透射测量新方法和装置。通过由多个探头间距增量和走时增量比值的平均值或者应用图解法确定声速,能够避免探头零时和探头间距的刻度问题。应用结果表明,新方法测量的蒸馏水以及Na Cl盐水溶液声速值与标准值和文献报导值的相对偏差小于0.5%,精度较为可靠。     

井下液压脉冲发生器工作特性仿真

井下液压脉冲发生器是一种可调制脉冲射流的井下提速工具,该装置的工作原理是利用井底钻柱振动能量,采用活塞激励的方式调制脉冲射流,基于该装置工作原理,利用Matlab环境下的Simulink系统建立装置工作状态下的仿真模型,对装置的工作特性进行仿真分析。结果表明:装置调制脉冲射流的压力变化值与装置内柱塞运动规律密切相关,装置产生的脉冲压力幅值随钻头压降的增大而增大,但增长幅度逐渐变缓,随钻井液流量的增加呈线性减小趋势,随钻压的增大而增大,随转速的升高而增大,合理选取钻进参数有助于装置工作性能的进一步提升。     

缝洞型介质结构对非混相气驱油采收率的影响

为了研究缝洞型油藏的复杂缝洞介质结构对气驱油的影响,建立4类19个不同缝洞介质结构的数模模型,开展一系列非混相氮气驱油数值模拟研究。结果表明:洞相对于缝的位置越高,气驱油采收率越高;气驱油采收率随着洞密度和洞隙度的增加而增加,随驱替方向裂缝密度的增加而减小;洞的存在有利于提高气驱油采收率,并降低了缝洞介质结构对采收率的影响;气驱油的主要机制是由于密度差异形成的重力驱、体积膨胀补充地层弹性能和降低原油黏度改善流动能力,采收率主要受重力、洞密度、洞隙度、驱替方向裂缝密度等因素影响。