一个适用于煤岩的新的分形毛管力模型

针对煤岩毛管压力对研究煤层储层结构特征和煤层气开采的重要作用,基于分形理论,依靠"Matchstick"模型代替在常规多孔介质中经常使用的"毛管束"模型并考虑迂曲度参数的影响,提出一个新的毛管压力模型,确定煤岩系统的毛管力曲线。当孔隙分布指数(λ)和迂曲度参数(η)取特定值时,新模型可以推导出常用的Brooks-Corey模型和Li模型。通过压汞法对采集到的中国LZ煤矿的煤岩岩心进行实验测量,得到不同岩心的毛管力曲线的实验数据。最后分别应用常用的BrooksCorey模型,Van Genuchten模型和Li模型以及新模型计算得到的毛管力与不同煤岩实验测得的数据拟合对比,结果显示新模型拟合的效果更好。     

地层孔隙两相渗流非平衡效应研究进展

地层孔隙两相渗流过程中,毛管力不仅是湿相流体饱和度的函数,往往还与饱和度随时间的变化率相关。对国内外毛管力非平衡效应及其对地层孔隙两相渗流研究进行了调研分析。影响毛管力非平衡效应的因素主要有岩石与流体的性质、饱和度的大小、饱和度随时间的变化率、驱替速度、体系温度等因素。毛管力的非平衡效应随着地层渗透率的降低而不断增大。因而毛管力非平衡效应在均质砂岩中不能很好体现,而在低渗致密地层中对流体流动影响较大。     

氨基酸衍生物在胶束电动色谱下的分离研究

采用新型荧光衍生试剂1,2-苯并-3,4-二氢咔唑-9-乙基氯甲酸酯（BCEOC）作为柱前衍生试剂,利用毛细管电泳在胶束电动模式下对氨基酸进行了分离,考察试剂用于氨基酸分离的几个关键条件,实现了14种氨基酸的快速基线分离.     

颗粒尺度下砂岩出砂几何约束条件及毛管束模型

 对疏松砂岩油藏开发过程中的出砂问题进行研究,从细观尺度分析了砂岩颗粒的受力状态,明确了出砂的力学条件,提出砂岩出砂的3 个几何约束条件。分析认为,力学条件及几何条件同时约束砂粒的运移。将地层孔隙用毛管束表示,通过分析流体和砂岩颗粒在毛管束中的受力情况,建立了砂岩出砂毛管束模型,推导出砂岩出砂临界流速公式。研究表明,砂粒直径、孔隙度和岩石颗粒摩擦角增大,临界流速增大;流体黏度增大,临界流速变小。建立的临界流速公式与实验结果对比,平均误差为15.9%,符合较好。砂岩出砂几何约束条件丰富了砂岩出砂机理,建立的临界流速公式简明,可方便应用于矿场实践。     

玻璃纤维砂浆管动态劈裂拉伸性能试验研究

为了研究壁厚对玻璃纤维砂浆管动态劈裂拉伸性能的影响,利用直径为74 mm的分离式霍普金森压杆系统开展玻璃纤维砂浆管动态冲击试验,通过改变冲击气压得到不同加载速率下的玻璃纤维砂浆管动态特性变化规律,同时设置壁厚为2、3、4、5 mm并进行该变量下的纵向分析.试验结果表明:在玻璃纤维管的约束下,动态应力-应变曲线出现"双峰"现象,且第二个应力峰值高于第一个应力峰值;通过分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验发现,随着壁厚的增加,动态强度-冲击速度拟合直线斜率减小,应变率效应减弱;在破坏形态方面,玻璃纤维砂浆管在0.4～0.5 MPa冲击气压下只出现一条贯穿裂缝,随着冲击气压的上升,开始出现受载面的局部破裂,但试件依然呈现完整的外形.     

单毛细管中Ellis流体的渗流特性分析

研究Ellis非牛顿流体在单毛细管中的流动特性。根据弯曲毛细管的分形特征,推导出Ellis流体在单毛细管中的流量、流速和有效渗透率的分形解析解,所得分形模型将Ellis流体的流动特性与毛细管的结构参数有机联系起来。     

三相流体非均匀饱和多孔岩石声学模拟与分析

多孔岩石岩性、孔隙度、渗透率变化,导致流体饱和度在储层中非均匀分布.传统的基于流体均匀混合的双相介质模型不能用于计算流体非均匀饱和岩石的声学性质（纵、横波速度）.依据三相流体Brooks-Corey模型、Gassmann理论和边界理论提出了有效计算中观尺度下非均质多孔岩石三相流体非均匀饱和时岩石声学性质的方法,为研究三相流体非均匀分布对岩石声学性质影响提供理论与方法,并建立了在毛管压力平衡状态下非均匀饱和多孔岩石声学性质与总含水饱和度的定量关系.揭示了不同流体饱和状态下纵、横波速度随总含水饱和度的变化规律.实例模拟分析表明,多种岩性岩石组成的多孔岩石储层三相流体非均匀饱和时,纵波速度随总含水饱和度的变化趋于连续变化,而流体均匀饱和岩石,仅在接近完全含水时,纵波速度有明显变化.流体饱和度分布均匀与否对横波速度没有影响,但岩石三相流体饱和与两相流体饱和时相比,横波速度随总含水饱和度的变化特征更加复杂.     

高压气体在微圆管中的流动特性

在高压条件下,试验研究氮气在直径为14.9、10.1、5.03、2.05μm微圆管中的流动特性。结合毛管束模型,研究气体的高压微尺度流动特性对气体在低渗多孔介质中渗流特性的影响。结果表明:气体在14.9μm微圆管中的高压流动特性与经典流体力学规律相符;随着管径的减小,气体的流动出现了明显的微尺度效应,表现为实测流量偏离经典流体力学理论预测流量,且管径越小,这种微尺度流动效应越显著;研究稀薄气体效应时提出的Kn数不能用来表征高压条件下气体的微尺度效应;气体在微小孔喉中的高压微尺度流动效应导致气体在低渗多孔介质中的渗流具有非达西渗流特征,表现为实际渗透率大于由经典H-P方程和达西公式计算的绝对渗透率。     

基于分形理论的毛管压力和电阻率指数相关性研究

以岩石孔隙结构的分形理论为基础,建立毛管压力与电阻率指数的理论模型,并进行半渗透隔板岩石电阻率-毛管压力联测试验对模型进行验证分析。结果表明:对于所用的泥质砂岩岩心,当其孔隙度分布在12.9%～18.1%,渗透率分布在(0.313～21.196)×10-3μm2时,毛管压力与电阻率指数呈幂指数关系,其拟合指数与孔隙结构指数关系较好;含水饱和度变化率与电阻率指数的关系图与孔喉半径分布直方图具有一定的相似性。毛管压力是表征孔隙结构的重要参数之一,在利用岩电试验资料进行测井储层评价时,须充分考虑孔隙结构对岩石电学性质的影响。     

摩擦填料作用下土工充砂袋充填特性

为更准确计算土工充砂袋在充填完成时袋体形状及受力特性,针对袋体与充填料之间的摩擦对袋体的影响,通过在计算中引入填料与袋体间的摩擦,建立袋体的平衡方程,运用数值方法对方程进行求解.将袋体形状及张力与不考虑袋体与充填料之间的摩擦时的计算结果进行比较,发现袋体的形状及受力特性有显著的不同,同样条件下摩擦系数越大,充填完成时袋体的高度越大,最大宽度及触地宽度越小;袋体张力也不再是常数,而是随土工袋切角的增加而增大,最大张力远大于不考虑摩擦时的张力.