用超声波提高油气渗流速度的研究

在实验室条件下,用超声波对多孔岩样的渗流速度进行了实验室研究。结果表明,超声波可使油对多孔岩样的渗透率增加一倍以上,使空气对多孔岩样渗透率提高18％。多孔岩样被泥浆、泥浆处理剂、搬土、橡胶颗粒等杂质堵塞后,经超声波作用,能使岩样减少堵塞、疏通孔道、减轻污染,使油的渗透率恢复到原来的61～88％,停止超声波作用后,还有明显的滞后效果。     

基于数字岩心技术的砂岩渗透性研究

在煤矿行业内,有关砂岩渗透性的研究停留在利用试验实测层面上,如物性分析、高压压汞、核磁共振等技术,都是通过计算某种气体或液体穿过岩石样本的体积,获得岩样渗透特性。然而,在岩样整体渗透性测量方面这些方法无法实现定量化、可视化的效果。本文采用X-微米CT技术对霍州煤电Hz-3号样进行扫描,建立三维数字岩心渗流场模型,运用可视化软件Avizo的图像处理,提取出连通孔隙部分,并对该部分孔隙进行渗透性研究,模拟其渗流曲线路径。结果表明:在总孔隙中,连通孔隙的占比较少,约占总孔隙的31%;岩样渗流曲线呈现出局部层状分布,Y方向渗流曲线出现断流现象,岩样整体渗透率范围在000215～000267 mD之间,渗透性较弱。     

两种岩石的不同类型渗透特性实验及其机理分析

为研究岩石不同渗透特性,对石灰岩和闪长岩进行了瞬态渗透实验,研究了岩样全应力-应变过程中的渗透率演化规律以及孔隙压差与时间的关系,并建立了岩样变形破坏过程的应变-渗透率方程,最后分析了这两种不同类型岩石渗透机理.实验结果表明,闪长岩的渗透率在峰前很低且基本不变,在峰值强度时产生"突跳"现象,石灰岩的渗透率在岩石强度峰值前后随岩石变形逐渐增大.应变-渗透率曲线的拟合方程更能深刻描述岩石破裂过程的渗透规律,孔隙压差与时间的变化关系呈一元四次多项式的关系.岩石渗透性与岩石的应力状态和岩石内部结构及力学性质有关.     

利用瞬态法提取岩样非Darcy流渗透特性

建立了一种测定岩样非Darcy流渗透特性试验系统的动力学模型.基于岩样两端孔隙压差的时间序列,利用差分计算或曲线拟合得到渗流速度及其变化率的时间序列.通过线性回归,得到岩样的Forchheimer非Darcy流渗透特性,即渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数.试验结果表明,无论岩样处于峰前还是峰后应力状态,岩样中的渗流都不服从Darcy定律;当非Darcy流β因子为正时,非Darcy流的渗透率κ小于Darcy流的渗透率κD;渗透率(κ和κD)、非Darcy流β因子和加速度系数可近似表示为应变的幂指数函数;三种渗透特性中的每两种整体上存在幂指数关系;在加载的初始阶段,由于孔隙和微裂隙的压缩和闭合,渗透率随应变减小,而非Darcy流β因子和加速度系数随应变增大;随后,由于裂隙的扩展,岩样的渗透率迅速增大,而非Darcy流β因子和加速度系数迅速减小,并在峰值应力附近达各自的极值;由于围压的作用,峰后应力状态下岩样的渗透特性随应变的变化缓慢.图3,参18.     

低渗透岩石渗透率与有效围压关系的实验研究

为研究低渗透岩石的流固耦合渗流规律,采用FDES-641驱替评价系统对采自长庆油田的砂岩岩样进行实验和分析。实验结果表明:低渗透岩石渗流过程中存在明显的流固耦合效应。随着有效围压的增加,岩样的渗透率逐步下降,当有效围压开始卸载,岩心的渗透率逐步得到恢复,但不能恢复到原始数据;低渗透岩石渗透率与有效围压之间的关系可以用一元二次多项式来描述;岩样渗透率变化的原因主要缘自在有效围压作用下岩石孔隙的变形特性。     

多场耦合作用下砂岩渗透率演化规律

在不同温度和孔隙水压条件下,研究砂岩三轴压缩过程中渗透特性的演化规律,研究多场耦合作用下岩石渗透率与力学性质的演化规律,结合CT技术从细观角度进行验证温度和水对裂隙损伤演化的影响。研究结果表明:渗透率随着岩样的变形而变化,其变化趋势与岩样受载变形破坏的发展阶段相对应。三轴压缩状态下,渗透率对轴向力和径向变形密切相关。温度的作用降低了峰值强度、残余强度和切线模量,增大了泊松比。孔隙水压和温度的作用增大了岩体塑性,损伤减小。由于孔隙水压的增大使得有效应力减小,水楔作用、润滑作用和软化作用的存在,相同温度条件下,峰值强度、残余强度和切线模量随之减小,泊松比增大。孔隙水压的提高造成了更大的渗透率。温度的升高导致渗透率降低。     

大庆火山岩孔隙结构及气水渗流特征

利用CT成像、恒速压汞、核磁共振、铸体薄片等实验技术,对大庆火山岩岩石的孔隙结构和气水渗流特征进行了分类研究。研究表明：大庆火山岩孔隙结构复杂,喉道细小,孔隙易被喉道控制,喉道大小决定储层的渗透性,储集空间可以分为孔隙型、裂缝型、致密型三种类型,不同孔隙类型岩样的储集空间、气水渗流特征明显。大庆火山岩残余水饱和度较高,气水渗流显著特征是裂缝型岩样两相渗流区间小,但在高含水饱和度下,气相仍具备一定的渗流能力,表明裂缝具有较好的导流能力,孔隙型岩样两相渗流区间较大,在残余水饱和度下,气相相对渗透率较高,储渗物性较好;随含水饱和度的增加,两种类型的岩样气相相对渗透率下降均比较快。     

基于多点地质统计法的多孔介质重构研究

多孔介质的真实结构特征一直是渗流机理研究的关键参数.随着实验技术的进步,高精度的设备已能获取微米精度的孔隙结构数据,但仅能在毫米量级的岩样上无损地获取其三维体数据.因而,如何虚拟重构更大尺度的多孔介质、并再现真实岩样的孔隙结构特征的研究就十分必要.本文提出了一种利用多点地质统计法中数据模板所捕获的拓扑结构特征来重构多孔介质的方法.该方法先获取体数据中各种孔隙结构特征的概率,再根据这些概率将孔隙结构特征复制到虚拟重构的图像中.实验说明了该方法的有效性：（ⅰ）分别对该方法重构的砂岩与真实砂岩体的渗透率（利用LBM）进行计算,误差不足1.2%;（ⅱ）变差函数曲线说明重构的砂岩具有与真实砂岩相似的结构特征.     

基于CT图像及孔隙网格的岩芯孔渗参数研究

岩石孔隙结构特征是影响储层流体(油、气、水)的储集能力和油气资源开采的主要因素。明确岩石的孔隙结构特征是充分发挥油气产能和提高油气采收率的关键。岩石微观孔隙结构模型重建基于真实岩石微观图像,可以有效再现天然岩石的复杂孔隙结构特征。基于岩芯三维CT图像与图像分割技术,采用Matlab编程求解了岩芯的孔隙度及孔径分布数据。通过编程构建了能够真实反映原始岩样孔隙形态的结构化网格模型,并基于该模型求解了岩样的渗透率数据。计算得到的孔隙度及渗透率数据均与实验结果较好吻合。     

采油微生物的水动力学尺寸研究及应用

为了研究采油微生物运移过程中的堵塞效应和不可入孔隙体积(IPV)效应,基于架桥堵塞理论,建立了应用微孔滤膜实验求取微生物水动力学尺寸(Dh)的测定方法。研究了枯草芽孢杆菌SLY-3在不同菌浓和不同注入速度条件下的Dh,并结合岩心孔隙累积分布概率曲线,确定了不同渗透率油藏的IPV。实验结果表明:Dh受到注入速度和注入菌浓的影响,大小范围在0.308~2.617μm之间,Dh随菌浓的升高而增大,注入速度过高,容易形成瞬时高压,促使菌群收缩,测定的Dh有所下降;注入速度对Dh有双重作用。在菌浓较低时,注入速度高容易形成聚集堵塞,菌浓较高时,注入速度高容易形成高压突破;SLY-3的IPV受岩心渗透率和菌浓的影响,随着渗透率的增大而减少,随菌浓的增大而增加。     

同轴电极交流电压下瞬态火花放电特性研究

近年来瞬态火花放电由于可以产生高密度、高能量电子,为等离子体化学提供更多的活性粒子受到了广泛关注;并已成功应用于环境治理和生物医学。为了进一步研究瞬态火花的放电特性,采用了交流电源和同轴电极实现放电。通过采集放电的电压和电流,研究了其在不同占空比和不同脉冲频率下的放电特性。结果表明,在外、内电极直径比为2.4时,放电呈现脉冲放电的形式,从流注放电转化为瞬态火花放电,其典型特征是电流脉冲短,放电电流大;与常规火花放电相似,放电通道之间任何地方的流注都能扩展;由于首次放电产生的空间电荷和放热引起的负载特性变化的共同影响,每个周期内后续放电的击穿电压小于首次的;随着占空比的升高和电源脉冲频率的降低,放电通道增多,周期间的放电形式呈现一定的规律变化。     

优化电极场畸变间隙开关动作特性的实验研究

对电极经过优化设计的场畸变间隙开关的可控特性和击穿时延进行了较深入的研究。结果表明：当触发电极距下电极的距离为主电极距离的1/4和1/3处时,最低可靠击穿电压只有自击穿电压的55.8%和74.5%。适当下移触发电极可明显增大可控击穿电压范围。开关击穿时延受主间隙电压影响较大,触发电压对开关击穿时延的影响不显著。     

基于组合式平板模型预测曲面裂缝数字岩心渗透率的方法

针对碳酸盐岩微裂缝系统中曲面裂缝特征复杂,流动模拟难以进行的问题,提出一种求解曲面裂缝数字岩心渗透率的方法。首先构建平板裂缝数学模型,并利用格子布尔兹曼方法,得到以开度和倾角为基本参数的微裂缝模型的流动规律;其次基于平板模型的流动规律和曲面裂缝的基本特征将平板模型进行组合求解曲面裂缝的绝对渗透率;最后进行实例验证。结果表明该方法准确有效,可在识别出裂缝相关参数后预测岩心绝对渗透率,避免了大量数值模拟,提高了计算效率。     

偏置电压对离子电流信号影响的试验研究

研究了在用火花塞作传感器直接测量发动机缸内燃烧状态时检测占所加的偏置电压对检测信号的影响,提出可获得所需离子电流信号的适当的偏置电压为200－600V,研究中发现：当偏置电压不同时,不仅离子电流的幅值和持续时间不同,而且其波形也有较大差异,在燃烧过程中会出现单峰,双峰和三峰现象,当偏置电压增至5KV时,驻燃烧过程中有离子电流信号,而且在进,排气冲程中,离子电流信号也异常突出,给出了不同偏置电压下离子电流的波形特征,获得了较为理想的离子电流信号的曲线,为用火花塞作为检测传感器实现汽油机缸内燃烧信号的检测奠定了试验研究基础。     

高温高压下钻井液循环流动摩阻实验研究

深层油气勘探开发过程中常面临高温高压的挑战,钻井液在高温高压等复杂工况下,其性能会发生改变,研究钻井液在复杂工况下的流动摩阻变化规律,能为特深井钻井提速及井控提供理论基础。根据实际工况要求,建立了高温高压钻井液循环流动摩阻测试装置,实验研究了温度、压力、固相颗粒及含气率对钻井液流动摩阻的影响,采用多元回归方法拟合并绘制温压摩阻系数图版,能更好阐述温压与钻井液流动摩阻的定量关系。结果表明：顺北区块钻井液流动摩阻随温度增大而减小,随压力增大而增大,摩阻系数图版能更准确体现摩阻系数与温压的定量关系,固体颗粒含量对流动摩阻影响不大,钻井液流动摩阻随着含气率增加而增大。该实验装置与分析方法,对于研究复杂工况下钻井液流动摩阻变化规律具有重要意义。     

Evaluation of energy transfer and utilization efficiency of azo dye removal by different pulsed electrical discharge modes

The degradation of an azo dye, acid orange 7 （AO7）, caused by different high voltage pulsed electrical discharge modes （spark, streamer and corona discharge） induced by the various initial conductivities was investigated. A new type of pulsed high voltage source with thyratron switch and Blumlein pulse forming net （BPFN） was used. The typical discharge waveforms of voltage, current, power, pulse energy and the pictures of spark, streamer and corona discharge modes were presented. The results indicated that pulsed electrical discharges led to complete decolorization and substantial decrease of the chemical oxygen demand （COD） of the dye solution. The main intermediate products were monitored by GC-MS. The discharge modes changed from spark to streamer and to corona discharge, and the streamer length decreased with the liquid conductivity increasing. At a constant input power, the peak voltage, peak current, peak power and energy per pulse of the three discharge modes ranked in the following order： spark 〉 streamer 〉 corona. The effective energy transfer efficiency of AO7 removal was higher for spark discharge （57.2%） than for streamer discharge （40.4%） and corona discharge （27.6%）. Moreover, the energy utilization efficiency of AO7 removal for spark discharge was 1.035×10^9 mol/J, and for streamer and corona discharge they were 0.646×10^-8 and 0.589×10^-8 mol/J. Both the energy transfer efficiency and the energy utilization efficiency of spark discharge were the highest.     

甘肃白银厂小铁山韧性剪切带体积亏损与成分变异

白银厂矿田分布有多条韧性剪切带,在空间上与矿体关系密切.对小铁山韧性剪切带岩石地球化学研究表明,在韧性剪切变质变形过程中,岩石中的元素发生不同程度的变异,主要表现为活动性较小的高场强元素有规律的富集,活动元素有带入(富集)或带出(亏损)的变化规律.本文认为:稳定元素的富集与剪切带的体积亏损(初糜岩27%,糜棱岩35%)有关,活动元素的变异主要与流体作用有关.剪切带中大量的SiO2流失和高的流体/岩石比(初糜岩95～474;糜棱岩129～646)表明,剪切带中的渗透流体对成矿作用具有重要影响.     

采用新型X射线装置研究礁灰岩渗流特征

针对礁灰岩油藏复杂的渗流特征,实验采用了一种新型的X射线装置;该装置是美国Coretest公司生产的XRSC—198 X射线线性扫描仪,它不仅可以完成常规的高温高压驱替实验研究,也可以进行岩芯驱替过程中流体饱和度和相渗曲线的测试。研究采用的是LH11-1礁灰岩油田取得的岩心,利用XRSC—198 X射线线性扫描仪开展了组合长岩心初期水驱油驱替实验和50倍水体驱替实验。研究了储层岩心水驱油两相渗流特征、驱替效率以及相渗特征。采用X射线扫描方式得到了驱替各个阶段含水饱和度分布情况。实验结果显示,对于礁灰岩油藏初期水驱阶段采收率较高,后续通过高倍水驱的方式也可以采出较少的剩余油。通过X射线扫描可以发现随着注入端流体的注入,X射线强度不断减弱,可以得到较明显的驱替前缘特征。在高倍水驱阶段,X射线强度变化很小,说明岩心内流体饱和度变化较小,原油采出较少。     

废水处理用等离子体窄脉冲电源的研制

主要论述了一种气体放电等离子体窄脉冲电源装置的构成及工作性能;尤其对自行研制的核心部件八电极旋转火花隙开关(RSGS)的大小,尺寸结构进行了说明.分析了电源主电路工作原理,对电路的动态工作进行数学建模和解析求解,为电源设计和元件参数选取提供了依据.通过此套电源所产生出的高压脉冲波形,具有上升沿小于100 ns,脉宽不大于1μs,脉冲频率可调,脉冲功率大等特点.通过实验表明,该电源应用于产生等离子体进行废水净化等领域,具有良好的降解效果.