径向井排引导水力压裂裂缝扩展机理研究

为探究径向井排系统对裂缝的影响，明确水力裂缝的扩展规律，利用扩展有限元理论建立了流固耦合三维裂缝扩展模型，模拟了受径向井排引导的水力裂缝扩展过程。重点分析了3种影响因素（径向井排方位角、水平地应力差、径向井孔径）对水力裂缝的引导机理。首次提出了"引导因子"的概念，并将其作为有效评价径向井排引导效果的量化参数。研究发现，径向井方位角、水平地应力差、径向井井径会对水力裂缝的引导效果产生影响：较小的径向井方位角、水平地应力差以及较大的井径都使径向井排具有较强的引导能力和较好的引导效果，反之亦然。同时，较大井径对增加水力裂缝宽度有明显作用。最后，利用大尺寸真三轴水力压裂模拟试验证实了数值模拟结果具有一定的准确性。     

基于热中子探测评价裂缝的示踪剂特性研究

针对裂缝热中子示踪探测方法,从中子双组扩散理论入手结合蒙特卡洛数值模拟方法,分析压裂前后地层热中子分布影响因素,并模拟不同类型示踪剂及含量的热中子裂缝响应规律,筛选最佳示踪剂并给出其在支撑剂中含量的上、下限。结果表明:压裂前后热中子计数变化量主要受裂缝宽度和标记支撑剂中示踪剂含量的影响;钆对裂缝宽度变化反应最灵敏,钆元素是作为标记支撑剂的最佳示踪元素;随支撑剂中Gd 2O 3含量的增加,热中子计数率降低,热中子计数变化量D增加;示踪剂中氧化钆的上、下限值随裂缝宽度呈指数降低,且当裂缝宽度为1.0 cm时,Gd 2O 3的质量分数上限为0.68%,下限为0.03%。     

湍流大小尺度涡量方程组及其封闭

利用流体大小尺度 (LSS)方程组推导出湍流大小尺度涡量 (LSSV)方程组 ,给出两个关于湍流大小尺度涡量的命题 ,从而得到湍流封闭大小尺度涡量 (CLSSV)方程组。同时 ,对近程相互作用命题进行了推广。     

大落差管道下坡段不满流流动特性分析

根据流体力学原理，分析了大落差管道有不满流存在时的稳态和瞬态流动特性，阐明虽然不满流的存在对压力波的传递有抑制作用，且可节省压站的投资，但由于气体空间的存在，使管道中的部分管段呈气液两相流特性，而两相流管道的压力波传播过程与单相流动有着相当大的差别。     

地下岩体天然裂缝的数值模拟及其对流体活动的控制

地下岩体天然裂缝的发育受多种因素控制,发育机理非常复杂,且裂缝不能直接观察.依据裂缝分布的数值模拟步骤,通过观察、描术岩心的裂缝发育特征,分析在发育过程中裂缝发育的控制因素及其对岩体力学性质的影响,建立裂缝发育概率计算的数学模型,进而对裂缝发育概率分布和发育特点做出了预测.根据实例计算结果,探讨了裂缝分布对地下流体活动的控制作用.     

关于“流体静力学矛盾”作用机制的定量分析

在充满液体的等底等高的各种异型容器内,液体对容器底部压力相等,但对支承容器的面的压力(不计容器质量)并不相等。这是著名的“流体静力学矛盾”。对其作用机制作了具体的定量分析,得出了比较令人满意的解释。     

碳纳米管复合材料的有效热导率

考虑到碳纳米管的空间取向分布特征，建立了碳纳米管复合材料的有效热导率模型。根据Maxwell理论，推导出了计算碳纳米管复合材料有效热导率的简单公式。应用实例表明，该模型能够很好地解释在碳纳米管纳米流体中观察到的热导率异常增加现象，还可以用来分析纳米管复合材料的渗流性质，而且理论计算结果与实验结果吻合较好。