硫酸钡结垢动力学瞬态模型研究

注水是维持地层压力及提高原油采收率的最主要开发方式。当注入水与地层水混合后,由于注入水中的SO₄^2-与地层水中的Ba²⁺的化学不相容性,将产生BaSO₄垢,堵塞储层的孔隙与喉道,造成严重的储层损害。为了定量预测硫酸钡结垢量,首先,在Bedrikovetsky经典动力学模型的基础上,详细推导了含扩散项的硫酸钡结垢动力学瞬态模型,对模型有限差分并利用第四和第五阶Runge-Kutta方程求出数值解,避免了国内外已有的模型求解过程中做出岩芯入口端Ba²⁺浓度与SO₄^2-浓度比远小于1的假设,提高了模型的适用性。然后,通过岩芯瞬态驱替实验测定岩芯出口端Ba²⁺的浓度,利用浓度数据反演出模型中的两个重要系数——扩散系数和反应速率常数。最后,研究了低SO₄^2-浓度的注入水驱替不同PV时岩芯中硫酸钡结垢量的分布。结果表明：随着驱替体积增加,岩芯内的硫酸钡结垢量增大;沿岩芯长度方向上的结垢量呈先增大后减小趋势;岩芯内最大结垢量的位置向岩芯中部偏移。     

基于化学动力学的地层硫酸钡结垢模型研究

成垢离子在地层中发生沉淀反应的规律与普通水溶液中的不尽相同。多孔介质渗流过程中的扩散与沉淀反 应的反应系数需要通过岩芯流动实验中所测得的出口端钡离子浓度拟合得到。在已有的岩芯结垢模型与地层结垢模 型求解方法中,需要分别假设入口端与近井地带边界处的钡离子与硫酸根离子的浓度比远小于1,这一假设使模型有 很大的局限性。采用罗巴托与牛顿法求解岩芯结垢模型,取消了关于离子浓度比的假设;并详细推导了地层结垢模 型,修正了控制方程中的二阶项系数,研究了低硫酸根离子浓度的海水作为注入水的情况下,不同无因次扩散系数,无 因次化学反应系数,边界浓度比对地层结垢模型中阻力系数的影响。结果表明,采用低硫酸根离子浓度注入水降低边 界离子浓度比,阻力系数将大大降低;若离子浓度比与无因次反应系数降低相同的百分比,前者将导致更大的阻力系 数减幅。     

油田注水系统中毛细管内硫酸钡结垢动力学分析

通过电感耦合测试技术考察管径、管长、流量、浓度等因素对硫酸钡出口浓度的影响,结合差压法和哈根-泊肃叶公式计算出毛细管内流速变化,给出模拟水源在毛细管内硫酸钡结垢现象与沉积动力学参数。通过物料衡算建立硫酸钡沉积动力学参数,且引入管内流动速率增强系数。结果表明:在实验范围内,流动速率增强系数随着管长和流量的增加而线性增加,而沉积动力学系数随着管径、管长和流量的增加呈现非线性增加的趋势,同时入口浓度对流动速率增强系数和沉积动力学参数几乎没有影响;管内流动速率增强系数和沉积动力学系数与实验结果吻合较好,误差小于(±20)%;管内进口处硫酸钡晶体较小,平均粒径10~20μm,出口段沉积增长像树叶状或菜叶叠加状,晶体颗粒较大,平均粒径50~100μm。     

机械振动影响岩心渗透率的实验研究

振动增产是一项处理大面积油藏的新技术.本文叙述的一系列实验是其增产机理实验研究的一部分.对32块天然露头砂岩岩心、油田砂岩岩心及含束缚水的岩心进行了机械振动实验,观察了振动频率、强度对岩心渗透率的影响.实验表明,在岩心固有频率附近进行振动,会较大地提高岩心渗透率,天然露头砂岩岩心最大可提高27.8%,含束缚水的岩心最大可提高一倍.但频率不合适,反而会使岩心渗透率下降,岩心渗透率对振动强度不敏感,而是在0.05g～0.02g范围内才对其有较大影响.岩心的方向变化,其振动结果相近.     

应用数字岩心对砂岩绝对渗透率研究

岩石渗透率作为岩石固有的物性参数,对于研究流体在岩石中的渗流过程具有重要意义;然而传统的研究方法只是在数值方面的计算,并未结合流体的实际流线。通过结合传统计算方法与数字岩心技术,使用Avizo三维重建软件对渗透率的计算结果与流线结合可视化结合处理,可清晰观察到流体流动流线及流体渗透压力分布;并得到渗透率张量的计算结果。可从流线观察得到岩石渗透率的各向异向。通过与实验室岩心所测量结果相对比,发现二者误差极小,说明重建结果可信,可用于工程实际计算。通过对数字岩心进行三维模拟,可以使研究者得到更为直观的结果,有利于进行更加客观的分析,为油藏工作者分析岩石物性参数时提供了一种新的方法。     

围压对岩心气体渗透率影响的试验研究

岩心气体渗透率的测定结果表明,岩心的气体渗透率是围压的函数。随围压的增加,气体渗透率逐渐变小。围压对低渗透率岩心的影响比高渗透率岩心大得多。同时还表明,岩心的气体渗透率是不可逆的,从最高围压下逐次降压,渗透率逐渐变大,到一定大时且出现滞后现象。     

核磁共振测井渗透率模型研究

利用核磁共振岩心分析仪器,对选取的碎屑岩样品进行核磁共振弛豫测量,考察了现有的三种核磁共振测井渗透率模型的适用性。从实验所用的岩心数据分析来看,由三种核磁共振渗透率模型计算得到的核磁渗透率相差不大,但对低渗透储层的适用性较差,对中渗和高渗储层适用性较好。通过建立在实验室软件基础上的三系数回归方法得到的核磁渗透率计算精度较高,且有很好的相关系数,对所有储层都具有较好的适用性。     

加压时间对储层岩心渗透率的影响

目前储层应力敏感性研究仅限于有效覆压对渗透率的影响,忽略了加压时间对岩石变形的作用.在高压孔渗仪上用拟三轴岩心夹持器和天然岩心,考察了加压时间对岩石渗透率的影响,提出并计算了单位覆压下渗透率绝对变化速率和相对变化速率.结果表明,岩石变形或渗透率变化与时间有关,渗透率随加压时间的延长而降低.在加压初期渗透率变化幅度较大,随着时间的延长,渗透率变化逐渐变缓;幂函数在总体趋势上能拟合渗透率随时间的变化,其拟合误差在工程应用的合理范围内;基础渗透率大于4.6×10-3 μm2的岩心,渗透率下降主要发生在4 h内;渗透率绝对变化速率随时间的延长而降低;渗透率绝对变化速率和相对变化速率与岩石物性有关,岩心基础渗透率越高,渗透率绝对变化速率越大,相对变化速率越小.渗透率相对变化速率的建立,为储层应力敏感性评价提供了一个新的定量参数.     

环氧琥珀酸共聚物的制备及对硫酸钡的阻垢作用

将环氧琥珀酸(ESA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)三种单体共聚,再将该三元共聚物与膦羧酸(PBTCA)复配,制备了一种阻垢剂EAHP。初步探讨了该阻垢剂对硫酸钡垢的阻垢机理。结果表明,在m_ESA:m_AA:m_HPA:m_PBTCA=1:0.5:0.5:0.5、催化剂的质量分数0.3%、温度88~93℃和反应时间4h时,可制得阻垢性能优异的阻垢剂。阻垢剂的加入量为15mg/L时,其对硫酸钡的阻垢率达到100%,远优于各种常见的阻垢剂,从而为原油开采中遇到的硫酸钡阻垢难题提供了一种解决办法。该阻垢剂对硫酸钡的优异阻垢性可能是—OH和—COOH基团及—O—基团共同作用的结果。。     

超细硫酸钡制备的研究

讨论了超细硫酸钡的性质和用途．通过实验研究,找出了利用沉淀法制备超细硫酸钡的最佳工艺条件．在温度不超过５０℃,过饱和度大于１．１×１０－２ｇ／Ｌ时,适宜的搅拌强度,使用喷雾干燥的方法,制备出了粒径在４０～１００ｎｍ范围的硫酸钡粒子．     

硫酸钡比浊法对鹿茸多糖中硫酸基含量的测定

硫酸基含量对多糖的生物活性起着至关重要的作用。运用硫酸钡比浊法测定梅花鹿鹿茸多糖（Pilosc Antler Polysaccarides，PAPS）的硫酸基含量。采用可见分光光度法，最大吸收波长为360nm，测得硫酸基含量5．8％。稳定性试验表明，硫酸基在60～120μg线性关系良好（r=0．99719），同一样品在10～40min内检测值比较稳定。回收率为97．25％。该方法比较准确、快速、灵敏度较高，适用于动物多糖硫酸基含量的测定。     

用油包水型微乳液法制备超细硫酸钡颗粒

纳米颗粒的制备是一个重要的纳米技术。利用油包水型微乳液法成功制备了硫酸钡纳米颗粒。研究了表面活性剂种类、表面活性剂用量、反应物浓度对超细颗粒大小的影响。实验结果表明:微乳液法制备的纳米颗粒直径大约都在10～90nm之间,且分布窄,单分散性好。实验发现:使用TritonX-100(聚乙二醇辛基苯基醚)做表面活性剂比Tween80(聚环氧乙烷失水山梨醇单油酸酯)和Span80(失水山梨醇单油酸酯)合适;而且随着表面活性剂用量增加,超细硫酸钡直径变小,但随着反应物浓度的上升颗粒直径增大。最适工艺条件为:55mL环己烷/30mLTritonX-100/15mL正己醇/10mL0.1mol/L氯化钡溶液。     

硫酸钠盐渍土渗透特性研究

盐渍土内部水分渗流过程是影响区域生态环境演变、水资源利用以及工程施工、使用安全的重要因素.为预测饱和硫酸钠盐渍土渗透系数曲线,通过修正土水势模型推导了饱和盐渍土渗透系数计算模型,并通过渗透试验验证该计算模型的可靠性;此外,通过室内渗透试验研究了微纳米材料对盐渍土渗透性的影响.结果表明:渗透系数计算模型可较好反映饱和硫酸钠盐渍土渗透系数的变化规律,渗透系数随着含盐量的增加而减小,当含盐量大于2%后变化很小.硫酸钠盐渍土的渗透系数随着纳米二氧化硅的掺量增加而减小,随着纳米碳酸钙的掺量增加先减小后增大,随着相变材料的掺量增加先增大后减小并趋于稳定.     

高载药量硫酸钡微丸的制备研究

为进一步提高标志物在消化道的显影清晰度,对高载药量硫酸钡微丸处方及制备工艺进行了优化研究。首先,以硫酸钡为模型药物,采用挤出滚圆法制备硫酸钡微丸丸芯;其次,通过粉末层积法在丸芯外包裹硫酸钡药物层,得到硫酸钡微丸;最后,以丸芯或微丸的圆整度、脆碎度、收率等为质量评价指标,通过单因素试验和正交试验,考察处方及工艺因素对丸芯和微丸性能的影响,优化处方和工艺参数。 结果表明,所得硫酸钡微丸丸芯圆整度好,制备工艺可靠,载药量为80%,550~700 μm（24~30目）收率可达85.33%;粉末层积法供粉中硫酸钡质量分数为90%,830~1 180 μm（14~20目）收率可达90.33%;硫酸钡微丸呈白色球形,粒径分布均匀,脆碎度低,密度高,表面光滑,具有一定的强度,可作为中间产品用于下一步包衣过程。所研制的硫酸钡微丸达到预期设计目的,载药量高,可为硫酸钡微丸的深入研究和开发提供依据,为不透X线标志物的设计提供新思路。     

充分发展湍流标度律的数学模型

为了解湍流小尺度结构的特征,以及湍流雷诺应力模型的建立,开展了充分发展湍流的标度律研究。提出了建立数学模型来研究湍流标度律的方法,可以方便地提取湍流的标度指数。结果表明:该理论不再需要"惯性区的存在"或"大雷诺数"的假设,不再依赖于标度区间的确定,标度指数完全可以通过计算确定下来,新模型确定的标度指数与ESS的标度指数几乎完全一致,误差在1%以内,且物理意义更明确。     

按比例油藏物理模型的参数设计

三维按比例油藏物理模型的几何尺寸、时间间隔、注蒸汽速率、地层孔隙度、渗透率、油饱和度、蒸汽的温度、压力和油的粘度等参数与相应油田原型的参数是按比例模拟的。本文的模拟方法有几个特点：１）在冷油带和蒸汽带，用两个不同的相似准则来确定油的粘度；２）模型初始参数的选择，利用最小二乘法概念，用计算程序进行最优化；３）所用相似准则可以兼顾油层吸热和向盖、底层导热两个方面，并可以用单一直径的玻璃珠来模拟油藏岩石。     

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀模型

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀破坏是一种常见的混凝土破坏形式,研究混凝土抗硫酸盐腐蚀破坏对于混凝土工程具有重要意义。混凝土在硫酸盐溶液中受腐蚀的过程是一个循序渐进的过程,这个过程包括固液界面的表面吸附、硫酸盐溶液的扩散过程以及硫酸盐在混凝土试件内部的化学反应和物理结晶等物理化学过程。研究表明:可以采用Fick第二扩散定律来描述硫酸盐在混凝土中的扩散过程;硫酸盐溶液中,混凝土试件的固液相界面处发生物理吸附和化学吸附,并存在表面化学反应。