基于直接测量的水合物储层颗粒间作用力测试系统与测试方法

针对水合物储层失稳和出砂行为力学机制的微观刻画难题,开发一种基于直接测量储层颗粒间作用力的微力测量装置,并提出相应的测试方法,通过对比前人水滴、冰颗粒和水合物颗粒间的黏附力测试结果,验证装置的准确性,进而开展冰颗粒、四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)水合物颗粒与南海砂之间的摩擦力测试.结果表明,冰和TH...     

微颗粒黏附力测试技术研究进展

 为了解微颗粒黏附力测试技术的研究进展,以Particle、Adhesion、Measurement为主题词,在Ei Compendex,Ei Inspec和Elsevier Science数据库中检索了2001—2010年收录的文献,共检索出150余篇有关微颗粒黏附力测试技术的文献。根据这些文献的发表时间、作者所属的国家和所研究的测试技术进行了统计分析。对各种微颗粒黏附力测试技术(AFM分离技术、微机械分离技术、离心分离技术、静电场分离技术、振动分离技术和激光分离技术)进行了分析和优缺点比较,并展望了该领域发展的前沿方向。     

基于DEM-CFD耦合方法的水合物与砂颗粒运动分析

采用离散元素法(discrete element method,DEM)和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的耦合方法,对海底水合物中砂颗粒和水合物颗粒运动进行了研究。利用球形颗粒沉降模拟实验验证了耦合方法的可行性,分别分析了单个砂颗粒和单个水合物颗粒运动过程中颗粒位置、速度、受力及角速度的变化规律。结果表明:砂颗粒向容器底部沉降,在到达底部时发生碰撞,同时颗粒发生旋转;水合物颗粒向上运动,颗粒没有发生旋转。最后对颗粒群进行了模拟仿真,结果表明,DEM-CFD耦合法能够模拟大量颗粒运动的复杂流动,并且能从微观尺度分析颗粒受力和运动情况,对水合物颗粒和砂颗粒运动的研究提供了一种可靠有效的方法。     

离心式昆虫微力测试系统设计

基于猪笼草叶笼滑移区表面特殊结构与良好滑移功能仿生研制致灾农业昆虫捕集滑板过程中,需要测试昆虫在仿生原型及制备滑板表面的附着力、摩擦力等毫牛尺度微力。为满足毫牛尺度微力的测试需求,依据离心力原理设计研制了一种离心式昆虫微力测试系统。该系统主要包括测试平台及附属机构、调速电机及转速控制器、视频监控系统和能够实现各部件固定安装的机座等4部分。调试运行结果表明设计研制的离心式昆虫微力测试系统能够准确采集蚂蚁、甲虫、飞蛾等体型较小昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,精度可达0.1mN,能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对昆虫微力准确测试的需求。     

深水高渗气井测试设计关键技术与实践

深水气井测试是当今世界油气勘探技术难题之一,工作制度的确定、测试程序的优化、水合物及出砂的防治等问题是其主要难点。通过水合物生成和出砂的临界流量等分析设计合理工作制度,建立测试数值模型确定压恢和探边测试时间,优化测试管串创新形成 “快速清井、低速取样、调产缓变、关井恢复”的一开一关测试程序,在缩短测试时间、降低水合物生成等风险的同时实现二开二关功能,有效指导了LS17-2-1井测试作业顺利进行。测试结果表明测试设计与施工基本一致,达到了准确评价气田的目的,能够为类似深水测试设计提供理论与方法。     

微颗粒黏附力测试的空气动力学模型

从当前国内外微颗粒黏附力测试技术研究成果出发,分析总结得出微颗粒黏附力测试技术的基本思路为清除技术思路,并分析微颗粒从固体表面清除的拉升、滑动和滚动3种运动模式;根据空气动力学的相关理论和微颗粒的相关特性作出微颗粒黏附力测试模型的基本假设,由此建立微颗粒黏附力测试的空气动力学模型,从所建立的测试模型出发分析了微颗粒从固体表面清除的3种运动模式,得出滚动模式时所测试的微颗粒黏附力最大,同H寸其也是微颗粒被清除时最易发生的一种运动模式;就滚动模式运用可视化软件MATLAB对微颗粒黏附力的测试模型进行可视化分析模拟,分别绘制微颗粒黏附力与测试模型中各参数之间的关系图,并得到相应条件下所测试的微颗粒黏附力.     

天然气水合物开采中冲缝管套冲蚀研究

为准确预测天然气开采中筛管保护套的冲蚀磨损速率和使用寿命,首先,根据储层及完井方式特征,建立冲缝管套筛缝流道模型;其次,利用离散相模型(DPM)模拟砂粒在气、液混合流体中对冲缝管套的冲蚀破坏过程,分析气、液和固三相流作用下筛缝壁面冲蚀速率随流体流速、含砂体积分数、液相体积分数和开口高度的变化规律;最后,根据筛管冲蚀情况...     

泥质粉细砂水合物储层防砂充填砾石渗透损伤试验研究

本文针对泥质粉细砂储层,展开了颗粒分析实验、电镜扫描实验、防砂实验、渗透实验,对不同目数砾石（30-50目、40-60目、50-70目、60-80目、70-90目）的防砂精度展开了试验研究。得到以下结论：（1）随着砾石挡砂精度减小,泥质粉细砂颗粒侵入防砂介质的程度减弱。其中挡砂精度小于70目的砾石不适于该泥质粉细砂储层防砂。（2）对于淤堵面积占比超过47％的防砂介质,最终稳定状态下不同挡砂精度砾石介质的防砂与产液效果相近。（3）粒度中值大于433μm或者渗透系数大于0.056cm/s的砾石介质,其堵塞面积占比会超过47％,此时依靠提高防砂精度来提高产液量的效果会逐渐降低。（4）防砂精度增大,短时间内产液量及出砂量增大,防砂介质渗透损伤增大。其中50-70目的防砂介质渗透率稳定,稳定产液量相对较高,为最高稳定产液量的87％而防砂介质损伤较程度与出砂量相对较低,为最高损伤程度的50.5％,为该储层条件下最优防砂砾石粒径。     

微注入压降测试在页岩气储层评价中的应用

页岩气储层渗透率非常低,采用常规压力恢复测试方法需要很长时间才能达到径向流阶段,而微注入压降测试方法可以在较短时间内达到拟径向流阶段,可以快速有效评价储层参数。基于微注入压降测试基本原理和测试流程,将微注入压降测试分为两个阶段开展分析:裂缝闭合前分析和裂缝闭合后分析。结合PY-1井微注入压降测试数据开展实例分析,裂缝闭合前分析评价了页岩储层滤失类型;裂缝闭合后阶段评价了原始储层压力及渗透率等物性参数。微注入压降测试解释储层原始压力与现场静压测试结果一致,结果表明解释结果可靠,为快速评价页岩气储层参数提供指导。     

固相颗粒对长2微裂缝-孔隙型储层的伤害规律研究

通过天然岩心人工造缝,近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝,将基岩与微裂缝岩心并联进行岩心流动实验,研究固相颗粒对微裂缝-孔隙型储层的伤害规律。室内实验表明:固相颗粒对基岩岩心的伤害率为65%,伤害深度为0~6 mm;对微裂缝岩心的伤害率为90%以上,伤害深度为裂缝的长度,且经历伤害—伤害部分解除—二次伤害的过程。通过刷端面和反驱实验模拟现场洗井和负压返吐工艺,表明基岩岩心伤害可以部分解除,微裂缝岩心伤害不能解除,固相颗粒进入储层后堵塞裂缝,可提高注入水波及效率,防止水窜,从而增加注水驱油效率。     

持续开采的储层砂岩出砂机理分析

基于3维颗粒流数值模型,从细观角度模拟油藏恒速持续流动时的砂岩力学响应,分析出砂的发生和发展过程.射孔周围砂岩的应力变化曲线说明油藏流动增大砂岩的应力,持续时间越长,应力增幅越大,砂岩更易剪切屈服而破坏,出砂几率越大.油藏恒速持续流动时,砂岩的颗粒粘结剪应力比张拉应力的增幅更明显,说明砂岩的破坏以剪切为主.颗粒的平均位移和旋转再次说明油藏的持续流动增大了油井的出砂几率.结果表明油藏的持续高速流动对砂岩受力干扰较大,出砂几率增大,为持续开采中的出砂与产能平衡提供了重要的科学依据.     

微机械加速度计的分析与测试

概述了力反馈型微机械加速度计的基本结构和工作原理，对其在重力场静态翻滚试验的输出特性作了数据分析，并对这种微机械加速度计的性能特点进行了综合评价。     

金属颗粒与纤维悬浮液中天然气水合物生成实验研究

为了改善天然气水合物生成速率和储气能力,将纳米铜颗粒和不锈钢纤维悬浮于十二烷基硫酸钠溶液中形成复合导热悬浮液储气体系,研究天然气水合物在该悬浮液中的生成动力学特性。悬浮液中纳米铜颗粒的粗糙表面为水合物生成提供丰富的晶体成核点,溶液中纵横交错的不锈钢纤维可作为水合热快速疏导的"高速公路"。实验结果表明,相同压力下对比表面活性剂溶液体系,水合物能够在导热型复合悬浮液中快速生成,显著提升了单位体积天然气水合物的储气速率与储气能力。     

降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响分析

为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH＋HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,并通过不同情况下的储层压力、储层温度和水合物饱和度分布分析了其影响机理。数值模拟结果表明：①随着降压幅度的增大,储层中压力降低范围逐渐增大,而且压力降低幅值逐渐增大,储层与开采井之间的压力梯度越大,导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量都逐渐增大;降压幅度的增大对短期开采的累积产气量有明显提高,而对长期开采的产气量影响不大,而降压幅度的增大可能导致出砂堵塞以及水合物二次生成,因此实际开采时应设定一个合理的降压幅度并辅助升温等其它措施;②随着出砂堵塞的加剧,井周附近的渗透率逐渐降低,储层中压力降低范围逐渐减小,而且压力降低幅值逐渐减小,储层与开采井之间的压力梯度越小,另外井周渗透率的降低还会导致气体的流速的降低,从而导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量逐渐减小;出砂堵塞会对产气量持续产生影响,导致产气量随时间成比例减少,因此实际开采时应进行储层改良减轻出砂问题或采取防砂措施避免出砂堵塞。     

含甲烷水合物的玻璃珠渗透率实验与簇状等径颗粒模型

为研究天然气水合物对沉积物渗透率的影响,首先,利用含甲烷水合物的多孔介质渗透率测量实验装置,在BZ-02型玻璃珠(平均粒径为228.4μm)中生成甲烷水合物;其次,采用稳态注水法测量不同甲烷水合物饱和度下多孔介质的水相有效渗透率;最后,根据多孔介质堆积模式与水合物的生成形态,提出了簇状等径颗粒模型.研究结果表明:采用多...     

基于虚拟仪器Labwindows/CVI的拉压式微力测试系统设计

致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中需要测试昆虫附着系统在材料表面产生的附着力、摩擦力、剪切力等,为满足对毫牛尺度微力的测试需求,研制了拉压式微力测试系统。该系统硬件部分包括测力传感器、配合测力传感器实现微力测试功能的机械机构、传感器输出信号调理模块与能够完成A/D转换的数据采集卡,基于虚拟仪器Labwindows/CVI编写了系统的数据处理与界面显示程序。调试运行结果表明设计的拉压式微力测试系统能够准确采集昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,并能在显示界面实时、直观地显示,以及能够实现昆虫微力轨迹图和数据组的保存。拉压式微力测试系统的测试精度可达0.1mN,测试量程范围最大为3.0N,完全能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对毫牛尺度微力的测试需求。     

考虑流固耦合效应的储层砂岩力学响应分析

用柱坐标系下的三维颗粒流数值方法研究储层砂岩的力学响应。通过实际颗粒级配的数值模拟与室内三轴试验对比,确定砂岩颗粒的细观力学参数,建立基于流固耦合效应的射孔试验模型。结果表明:砂岩的宏观应力反映了油藏流速对砂岩应力的增幅,但均未超过储层砂岩的峰值强度,最大塑性区约为12.9 mm,显示局部化的砂岩破坏过程;胶结应力的变化表明流速大于3 m/s时,增幅明显的剪应力加速了砂岩的剪切破坏,且颗粒平动和转动加剧,说明砂岩的胶结破坏严重,离散颗粒数呈量级增大,塑性区扩大明显。考虑流固耦合效应的三维数值方法能有效反映油井出砂的力学特性,当油藏流动对砂岩起控制作用时,出砂几率显著提高。     

印度河盆地Z探区砂坝储层沉积微相及沉积模式

为解决印度河盆地Z探区滨岸砂坝储层薄、横向变化快和非均质性强的油气开发难题,综合了钻井、测井、地震资料、分析化验和生产动态资料,开展了砂坝微相沉积特征、有利砂体分布和沉积模式研究,为砂坝储层内部结构精细刻画提供依据.结果表明:通过大量的沉积相标志分析,将砂坝型储层分为坝中、坝缘和坝间三种微相.借助地震属性和储层反演的技...     

蟋蟀垂直攀登的微力测试及其动力学研究

用微力传感器测试了蟋蟀攀登的动力学特性,并与文献中壁虎的相比较,分析不同因素对攀登动力学特性的影响.结果表明,攀登时蟋蟀质心的壁反作用力表现出明显的周期振荡,质心循环向上加速,同时伴随从一侧到另一侧的运动.蟋蟀产生的攀登动力学特性类似于壁虎的,尽管它们的吸附机制、足形态和腿数量有所不同.     

颗粒堆中轴向静荷载力传递实验分析

对三维有序对称排列的颗粒堆中力传递进行了较为详细的实验与分析,运用随机理论定量分析实验数据,分析在轴向静力荷载作用下荷载力下传规律、力的分布特征及边界效应等因素的影响,并给出了荷载力与颗粒自重共同作用下引起的内力竖向传递的随机方程.