一种多孔介质有效扩散系数和孔隙率的测定方法

依据拟稳态扩散原理,通过物料衡算,建立了用蒸发管法测定多孔介质有效扩散系数及孔隙率的实验方法。在水—空气系统、乙醇—空气系统拟稳态扩散模型的基础上,分别对水蒸汽、乙醇蒸汽通过玻璃管内自由空气段和多孔介质段的扩散进行物料衡算,得到在常压下液体蒸汽在自由空气中和在多孔介质内的扩散系数,进而计算得到多孔介质的孔隙率。实验结果表明:蒸发管法测定的有效扩散系数及孔隙率与文献值的平均相对误差小于4%,这是一种简单有效地测定多孔介质扩散系数的方法,具有无毒、成本低,无需特殊设备等优点,为后续有效扩散系数的测定奠定了坚实的基础,有很强的实用性。     

油藏多孔介质渗流过程优先流现象研究

优先流现象是油藏多孔介质油气渗流过程中的一种常见现象,它是多孔介质内渗流过程由均质走向非均质、由平衡走向非平衡的标志。目前油气渗流过程优先流现象研究的不够深入,还没有真正的定义。本文结合国内外相关研究成果,提出了油藏多孔介质油气渗流过程的优先流现象定义,对优先流类型及现象表述、目前的研究方法、存在问题及今后研究方向等进行了探讨,为今后精确描述油气渗流过程提供了理论依据。     

孤岛油田中二北Ng5稠油流变性研究

开展中二北Ng5稠油流变性研究,分析了油藏条件下稠油流体特征、稠油在流变仪和多孔介质中的流变特性以及稠油在多孔介质中渗流规律等,揭示了稠油的非牛顿流体渗流特征.     

悬浮微粒在被加热多孔介质内的沉积与运移特性

通过建立沿管壁恒热流加热的渗流实验系统,实验研究了悬浮颗粒在饱和多孔介质内以及入口界面处的沉积和运移特性。着重研究了有无加热条件,以及不同加热温差,相同多孔介质和进口悬浮液浓度情况下,实验段入口界面处与内部的颗粒沉积量变化,以及沿程不同位置处的压力变化。并对实验过程中的渗流稳定性及各测点温度和多孔介质段渗透系数进行了分析。结果表明:相对渗透率k_t/k₀在不同温差下有明显不同;多孔介质与进口流体界面处的沉积量随温差的增大而增加,沉积结构的稳定性降低;多孔介质段颗粒沉积强度随温差的增大而增大,实验结果可为今后的理论分析提供验证依据。     

HPAM溶液在微观孔隙介质和多孔介质中的渗流规律

实验研究了HPAM溶液在微观孔隙介质和多孔介质中的渗流规律。结果表明：低流速条件下,HPAM溶液在微观孔隙介质中的流动阻力低于常规尺度下的流动阻力,说明溶液的粘性效应起作用;HPAM溶液在多孔介质中渗流时,存在一个临界流速。当实际流速高于临界流速时,HPAM溶液的弹性效应起主要作用;低于临界流速时,粘性效应在起作用。     

油水相渗曲线分类评价

通过对研究区岩样进行油水相渗实验,并将所得的油水相渗曲线进行分类,分析不同成岩相的渗流特征,对研究储层多孔介质中油水两相非线性渗流特征有了较为全面系统的认识。     

有效应力的计算方法研究

有效应力是岩石力学的一个基本概念,石油工程通常不直接使用该概念,但石油工程中却经常应用有效应力。由于有效应力在研究流固耦合渗流-变形问题有其重要的地位,本文综述了有效应力的发展历程,介绍了单重多孔介质,双重多孔介质和多重多孔介质的下的有效应力的形式,并得到了裂缝性介质的分形有效应力形式。     

疏水缔合聚丙烯酰胺渗流阻力特征研究

疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)通过缔合作用在溶液中形成聚集形态,表现出了特殊的溶液性能。通过在HPAM溶液中加入钠土分散体系,使HPAM絮凝体系具有类似HAP溶液的聚集形态,分析两种体系在多孔介质中的渗流特征,研究疏水缔合聚丙烯酰胺溶液建立渗流阻力的方式。结果表明,HPAM絮凝体系在多孔介质中,主要依靠吸附滞留作用建立流动阻力;钠土形成的聚集结构在较低渗透率的多孔介质中存在注入压力高的问题。而疏水缔合聚丙烯酰胺依靠溶液中分子间缔合作用,形成了超分子聚集体,在多孔介质流动过程中,超分子聚集体结构发生变化。在较低渗透率多孔介质中,形成的聚集体结构破坏作用较强,使其粘度下降幅度较大,保证了聚合物溶液仍具有较好的注入性。而在高渗透多孔介质中仍具有较高的粘度,并能够建立较高的阻力系数和残余阻力系数。由此表明,疏水缔合聚丙烯酰胺溶液形成的聚集体结构在多孔介质中仍具有可逆性,在多孔介质剪切作用下,仍能形成聚合物分子之间以及与岩石之间的相互作用,使其能够建立较高的流动阻力。     

REV尺度多孔介质格子Boltzmann方法的数学模型及应用的研究进展

综述了多孔介质表征体元尺度(REV)格子Boltzmann模型的研究进展,根据对多孔介质处理方式主要分为部分反弹模型和阻力模型两类,分析归纳了各类模型的优缺点。由于阻力模型中渗流的广义格子Boltzmann方程(GLBE)的作用力是基于GUO等的作用力模型,可以准确得到宏观方程,不存在离散误差,且模型的平衡分布函数和作用力项中都包含反应介质特性的孔隙率,因而应用最为广泛。本文还重点介绍了REV尺度多孔介质LBE模型在流动、传热、传质、化学反应及相变等过程中的具体应用,认为REV尺度多孔介质内的三传一反数学模型中需要加入孔隙尺度因素,在更大工程尺度上应该考虑过程参数的各向异性,展望了REV尺度多孔介质LBE模型的发展和应用前景。     

多孔介质孔隙率对气液两相流场的影响

基于Ansys/Fluent软件对速分球曝气生物滤池内一组速分球的气液两相流动进行三维数值模拟,模拟采用双流体的Mixture模型和多孔介质的渗流模型。模拟获得速分球生物滤池系统中速分球内基质的不同孔隙率对速分流场的影响,以及渗流对基质内部流场的影响。根据模拟结果对比分析基于渗流理论的不同孔隙率的多孔介质对气液两相速分流场速度场的影响,以确定最适合微生物生长的基质孔隙率。研究表明,速分球基质孔隙率为0.6时,最适合生物膜的生长。     

管流与渗流探讨

管流是指单根＂管子＂中的流动,渗流是指多孔介质中的流动,两者效果一样,但公式相通,是有条件的。     

致密破碎多孔介质渗透率测量方法

基于均匀各向同性多孔介质、达西渗流和理想气体假设,考虑Klinkenberg效应建立了针对具有纳米尺度孔径的低渗透率多孔介质中的渗流模型。针对致密球形破碎样品的压力脉冲实验,建立了相应的边界条件,同时利用有限差分方法获得其实验腔的压力变化曲线的数值解。通过对渗流方程进行量纲1化,引入了与孔隙率、渗透率和滑移参数有关的量纲1参数Z、Z*和bK。通过改变参数Z、Z*和bK研究了样品边界处压力的变化规律,给出了一种数据处理方法,对于致密球形破碎多孔介质的压力脉冲实验,通过对实验测量的样品边界处压力曲线的分析,结合偏微分方程正问题的数值解,可以确定样品的孔隙率、渗透率和滑移参数,从而更为简便地分析压力脉冲衰减曲线实验数据,得到致密多孔介质样品渗透率。     

高温金属熔液在旋转多孔介质内的渗流传热过程

针对转动坐标系中铝熔液在SiC多孔介质内的流动传热现象 ,考虑离心力对渗流传热过程的影响 ,采用局部非热平衡假设建立多孔介质渗流传热数理模型 ,研究不同工况下流体的流速、压力损失及铝熔液和多孔介质的温度变化 .计算结果表明 :在渗透区域 ,液固两相存在温差 ,且液固温差随渗透界面的移动而减小 ;在非渗透区域 ,固体的温度曲线基本不变 .离心转速或孔隙率的增加都使渗透前沿区域液固两相温差增大 .孔隙率对流场和压力损失有较大影响.     

水平导管内颗粒料层中的热渗透现象研究

本文针对水平导管内填充颗粒料层中的高温气体渗流现象,采用局部非平衡假设建立了多孔介质渗流传热物理数学模型并进行了数值计算。研究了不同情况下导管内填充多孔介质中的流速、气固温度和压力分布。计算结果表明,高温气体对导管内颗粒料层的热渗透作用主要是在渗流入口端区域,增大入口渗流速度以及减少给料量,导致气固温度沿轴向下降速度减慢,热渗透深度扩大,热渗透作用区域内的物料温度水平提高。在热渗透作用区域,孔隙率对流场和压力损失有很大的影响。研究结果对于移动颗粒反应器和输送机的设计与运行具有一定的参考作用。     

疏水缔合聚合物HT-1在多孔介质中的渗流类型

利用实验自制平板夹砂渗流装置,研究了疏水缔合聚合物在两级串联平板夹砂渗流模型中渗流。结果表明：疏水缔合聚合物在两级串联多孔介质中存在三类不同的渗流类型,与孔隙介质的渗透率相关;第I类：当渗透率大于1.8 μm2时,表现为阻力系数在流动方向上相等的渗流特性;第II类：当渗透率等于1.8 μm2时,表现为阻力系数在流动方向上增大的渗流特性;第III类：当渗透率小于1.8 μm2时,表现为阻力系数在流动方向上减小的渗流特性。通过单级与两级串联平板夹砂渗流模型中渗流实验的对比,推断出第II类和第III类渗流类型中阻力系数的差异是由聚集体变化造成的。并采用单级与两级串联微孔滤膜过滤实验和动态光散射实验研究了渗流过程中聚集体尺寸变化,验证出第Ⅱ类和第Ⅲ类渗流类型中阻力系数的差异是由疏水缔合聚合聚集体尺寸在串联平板夹砂模型中发生变化造成的。     

致密破碎多孔介质渗透率测量方法

基于均匀各向同性多孔介质、达西渗流和理想气体假设,考虑Klinkenberg效应建立了针对具有纳米尺度孔径的低渗透率多孔介质中的渗流模型。针对致密球形破碎样品的压力脉冲实验,建立了相应的边界条件,同时利用有限差分方法获得其实验腔的压力变化曲线的数值解。通过对渗流方程进行量纲1化,引入了与孔隙率、渗透率和滑移参数有关的量纲1参数Z、Z^*和b_K。通过改变参数Z、Z^*和b_K研究了样品边界处压力的变化规律,给出了一种数据处理方法,对于致密球形破碎多孔介质的压力脉冲实验,通过对实验测量的样品边界处压力曲线的分析,结合偏微分方程正问题的数值解,可以确定样品的孔隙率、渗透率和滑移参数,从而更为简便地分析压力脉冲衰减曲线实验数据,得到致密多孔介质样品渗透率。     

多孔介质干燥的孔道网络试验及模拟

结合孔道网络及侵入渗流理论。试验并模拟研究了刚性多孔介质的干燥过程。观察了孔道网络内部湿组份的分布状态，孔道网络干燥前沿的形成及发展过程。验证了多孔介质在干燥过程出现的蒸发前沿及其具有的不规则特征。模拟研究了多孔介质在等温条件下不考虑重力时的干燥过程。通过模拟给出了多孔介质在干燥过程内部相的动态分布。模拟结果显示，干燥前沿具有非常不规则的特征。通过相图分析。干燥中内部涅分的迁移不仅是一个从里到外的过程。也同时存在逆向扩散。     

干燥过程原理研究概况

介绍了多孔介质湿分迁移的液相流动、毛细流动、蒸汽流动、液相扩散、蒸汽扩散等理论的基本论点及其存在的不足。认为借用侵入渗流理论及孔道网络方法研究多孔介质的干燥问题，有望取得新突破。     

天然气水合物沉积层渗流特性的模拟

天然气水合物开采过程中水合物饱和度的变化会引起储层渗透率的相应变化,对开采过程造成影响。为研究天然气水合物对多孔介质渗流特性的影响,本文基于孔隙网络模型模拟研究了水合物生成于壁面与中心两种方式下,多孔介质渗流特性变化,并与相关模型进行比较。结果表明,水合物生成于中心时绝对渗透率小于生成于壁面时;水合物饱和度相同时多孔介质孔径越大,渗透率越大;水合物生成于中心时两相相对渗透率等渗点小于生成于壁面时;当水合物饱和度变化时两相相对渗透率几乎不变。说明了储层渗透率与水合物饱和度之间有相对应的关系。     

大港油田枣63-1断块室内渗流研究

本文从流体在低渗透多孔介质中的渗流机理出发,通过室内基础实验和基础理论,究,对大港油田枣63—1断块的原油流变性、渗流机理和储层敏感性作出了分析总结,以利于油田开发方案的编制实施。