预交联凝胶颗粒与十二烷基硫酸钠的相互作用

建立预交联凝胶颗粒对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的吸附特性与SDS对预交联凝胶颗粒膨胀性影响规律的关系,利用稳态剪切流变和振荡剪切流变方法研究SDS对预交联凝胶颗粒流变性能的影响,探讨预交联凝胶颗粒与SDS的相互作用机制。结果表明:随着SDS质量浓度的增加,表面活性剂在预交联凝胶颗粒上的吸附量逐渐增加后达到饱和,而预交联凝胶颗粒的膨胀倍数先逐渐降低,达到吸附饱和后基本稳定;预交联凝胶颗粒具有剪切变稀性,吸附表面活性剂SDS之后对其在低剪切速率下的表观黏度具有显著影响,随着SDS质量浓度的增加其屈服应力逐渐减小,储能模量呈现先降低后升高的趋势。     

预交联凝胶颗粒调驱研究

针对延长油田地下交联凝胶调驱存在的问题,提出并开展了预交联凝胶颗粒性能评价及调驱实验研究.实验结果显示,选择的预交联颗粒具有良好的吸水膨胀性能,在延长油藏条件下(矿化度41 811 mg/L,温度80℃),15 d后颗粒粒径可膨胀至几百纳米,表明微球具有一定的耐温耐盐性;预交联颗粒对单管填砂模型具有较好的封堵效果,且能运移到模型深部,表明颗粒适合深部调驱的需要;颗粒具有良好的变形能力,且能够高强度封堵高渗透层,显示出良好的剖面改善能力;预交联颗粒可分别提高高、低渗管采收率16％、26％,使并联双管总采收率最终达到75％,表明高剩余油条件下,预交联颗粒能封堵高渗透层,从而有效启动低渗透层.     

多孔介质床层中颗粒内部流体的流动

基于以Ｂｒｉｎｋｍａｎ方程为基础的有效介质方法和一般的点阵模型,研究固定床层中多孔颗粒内部的流动特性。在综合分析多孔颗粒内部流动特性及考虑有效粘性系数对速度分布影响后,推出了球形流体微团在多孔介质内部的受力公式,解释了增加多孔颗粒内部内也隙度可改善传输的原因。     

破乳剂对预交联颗粒凝胶界面扩张流变的影响

利用界面扩张流变方法研究星型(PES)、梳型(PEC)和支链型(PEB)非离子聚醚类破乳剂以及阳离子反相破乳剂(HY01)对预交联颗粒凝胶(PPG)界面膜性质的影响。结果表明:聚醚类非离子破乳剂通过竞争吸附,顶替界面上的PPG分子,能够降低界面扩张模量,破坏界面膜强度;星型的分子结构对界面层结构的影响效果最强;反相破乳剂通过静电相互作用影响PPG界面膜的性质,在适宜浓度形成界面复合物,界面膜强度较大,而高浓度的反相破乳剂仍然对界面膜产生破坏作用。     

多孔介质中微观力的作用及渗流模型

在现有微尺度流动实验和理论认识的基础上,建立了包含范德华力、静电力、空间位型力、表面张力等微观力的特性方程,分析了影响多孔介质中流体流动的微观力种类和作用范围.通过建立考虑微观力作用的圆管流动数学模型,构造了考虑微观力作用的多孔介质的毛管束网络数学模型,推导了考虑微观力作用的相对渗透率模型.通过模拟分析阐明了微观力在多孔介质壁面上的作用及对渗流的影响.模拟结果表明微观力在细小孔隙流动中不可忽略.     

多孔介质渗流结构的电模拟

表征多孔渗流结构的参数可以通过电学方法来进行测试.在不同频率下测定多孔介质样品的交流阻抗谱.渗流结构参数可用由交流阻抗谱测得的等效电路参数来表示.     

气体压迫多孔介质中聚合物凝胶行为

结合盐水冲刷多孔介质中凝胶理论,分析聚合物凝胶分别受气体和盐水压迫的作用机制,计算和对比饱和聚合物凝胶的多孔介质中气相和液相饱和度空间分布曲线,完善盐水冲刷多孔介质中凝胶理论模型的使用范围,探讨气体突破后的两种残余凝胶对气体渗流的影响。结果表明:盐水在凝胶中的微观渗流能力较气体强,而气体在凝胶封堵后的多孔介质中微观渗流能力较差,即在其他条件相同前提下,"侵入区"中处于微观渗流状态的气体较少,气体需长时间累积才能逐渐破坏三维网状结构的凝胶,因此凝胶未被突破前,相比于盐水,气体受凝胶高强度封堵有效期会更长;根据盐水冲刷多孔介质中凝胶理论建立的模型具有普遍适用性,凝胶受流体挤压破坏本体结构是多孔介质中聚合物凝胶抵抗外来流体不至破坏的一种共性,与流体类型和聚合物凝胶体系无关,该模型可用来预测各种凝胶体系在不同环境下的封堵性能。     

多孔介质中低速气体的非线性渗流

在多孔介质中,通过对低速渗流气体的摩阻系数f 与雷诺数Re 的实验关系分析得出,随着雷诺数减小,气体的渗流规律表现出由遵从达西线性关系连续转变为非线性关系,其转变所对应的雷诺数Rec = (1. 0 ～ 4. 4) ×10- 4 。由动力学分析可知,低速渗流气体出现的非线性现象是由气体分子与孔隙壁的作用引起, 并给出了相应条件下渗流速度V 与压力梯度Δp/ΔL 的关系。     

电场作用下多孔介质中单相流体的渗流速度

研究了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响。根据渗流力学和电渗理论,推导了外电场作用下多孔介质中单相流体渗流方程,建立了有限元数值模型,采用有限元方法进行了数值模拟。计算结果与实验结果拟合很好,二者之间的相对误差在5%左右。在此基础上探讨了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响,结果表明:在压力保持不变情况下电场可以将流体渗流速度增大1~7.5倍;相同电位梯度情况下,压力梯度越大,渗流速度之比越小。     

孔隙介质渗流微观数值模拟

论述了孔隙介质渗流宏微观研究之间的联系,以及微观渗流研究的重要意义。综述了国内外有关渗流微观结构模拟方面的研究问题和当前主要研究方法,分析了各种微观物理模型及相应的各种数学模型的研究特点和研究手段。比较了孔隙结构研究的随机模拟方法和全局升尺度法,指出了两种方法的优缺点,最后对孔隙介质微观渗流研究的发展趋势进行了展望。     

低渗多孔介质非达西渗流启动压力梯度存在判识

针对低渗油层非达西渗流规律研究及启动压力梯度预测对低渗油层的开发具有重要的意义,对大量实测的低渗储层岩心单相油和单相水渗流曲线进行了拟合及理论分析。结果表明:通过实验拟合得到的渗流方程,能很好的反映低渗非达西渗流规律;同时,应用边界层理论,论证了拟合方程的合理性及方程中各系数的物理意义,在此基础上,提出了低渗储层存在启动压力梯度的临界平均孔喉最大值半径判据,研究表明:该判据的判别结果与实验结果一致。     

多孔介质中铁的吸附分配和迁移特征

为了掌握多孔介质中铁的吸附分配和迁移特征,采用室内试验和数学模拟的方法,研究了地下水中铁的迁移规律。结果表明:天津市7类多孔介质对铁的吸附均符合Langmuir吸附模式;多孔介质颗粒越细,吸附铁的能力较强,铁迁移滞后系数越大,迁移性越差,颗粒较粗,吸附铁的能力较差,铁迁移滞后系数越小,迁移性越好;在多孔介质中,铁随地下水流动的迁移能力极差。该成果对研究地下水中铁的迁移具有一定的参考价值和指导意义。     

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。     

非固结多孔介质突破压力的逾渗模型

为了揭示流体在多孔介质内的多相流动与驱替过程的机理 ,根据逾渗理论提出了突破压力的概率模型 ,运用重整化方法求解了简单立方体孔隙拓扑结构和一定孔隙尺寸分布下的三维网络发生“突破”时的临界概率 ,以确定多孔介质的突破压力与多孔介质孔隙率、渗透率、流体物性和临界概率的函数关系。理论预测结果与窄筛分砂的突破压力实验结果相一致。研究结果还表明 ,突破压力的数值依赖于介质孔隙网络的配位数     

多孔介质对凝析气相态的影响

凝析气藏衰竭开发过程中,多孔介质中流动的凝析油气体系必然与多孔介质发生相互作用,影响凝析气在多孔介质中的相态变化规律。提出了一种新的气液相变实验方法,利用高精度的气相色谱分析技术,分析了不同衰竭压力下,凝析油气体系分别在岩心和PVT筒中发生反凝析相变后的流体组成,同时分析了多孔介质中凝析气的相变机理。实验结果表明,低渗透介质对凝析气的相态有较大影响,而高渗透介质对凝析气相态的影响不大,在工程设计中可以忽略。     

裂缝型多孔介质的平面径向渗流特性研究

根据天然多孔介质微结构的分形标度律,建立了含井孔裂缝型多孔介质平面径向渗流的分形模型,推导了裂隙度和径向有效渗透率的解析表达式,讨论了裂隙度的径向分布规律和有效渗透率与分形维数以及径向距离的定量关系．结果表明：有效渗透率随孔隙分形维数的增大而增大,随迂曲度分形维数的增大而减小,还随径向距离的增大而减小．这些结果验证了模型的正确性．     

突发高温下多孔介质的热质迁移模拟

对突发高温作用下多孔介质中发生的动态行为进行了考察。在干燥区采用温度、蒸汽压力和空气压力,在含湿区采用温度、饱和度和空气压力为独立变量来描述多孔介质的热质迁移过程。在数值方法上解决了模型的参数结构和计算速度问题。利用锡的浇铸实验,对模型进行了实验验证。结果表明,在误差允许的范围内,本模型与实验结果较好地相符。利用该数值模型对１０００℃下的开口二维干燥过程进行了模拟。结果表明,突发高温作用下温度的变化速度最快,饱和度的变化最慢,温度、压力、饱和度三者相互关联,综合起来反映了突发高温下传热传质的基本特征。     

多孔介质的细观损伤本构模型

对于多孔介质损伤本构关系进行深入的研究 .介绍了多孔介质损伤本构关系与细观结构连接的原则和方法 ,提出了一个多孔介质非线性弹性损伤本构模型 .其次 ,在 Gurson理论已有工作的基础上 ,推出了一个规则多孔介质基体服从Drucker- Prager屈服准则的近似屈服面方程 ,进而得到了相关联的弹塑本构模型 .最后 ,以裂纹密度为细观损伤变量 ,修正裂纹密度细观损伤对屈服面中偏平面上 J2 的影响 ,推出了地基土弹塑性细观损伤本构模型 .图 1,参 1     

双相介质界面裂纹的J积分守恒性研究

通过证明得到了双相介质层状复合材料中的任意一种均质材料的回路J积分等于零;证明了在双相介质层状复合材料的界面上裂纹,以及平行界面的裂纹尖端的围道J积分是守恒的,为J积分表征多相材料的断裂韧性提供了理论依据.利用有限元的方法对给出的J积分,进行数值验证.