薄基岩采动裂缝水砂流运移过程的模拟试验

在分析厚松散层薄基岩下开采水砂突涌工程地质模式的基础上，设计自制了水砂混合流运移及突涌模型。试验以0.05 MPa和0.10 MPa水压力条件下的不同水砂混合物成分、不同通道裂缝宽度为例，揭示了孔隙水压力在裂缝通道中不同位置的变化特征。通过设置的模型试验，定量化地研究水砂混合物运移及涌出的多种地质信息，获得不同模型试验水砂混合流运移通道中不同位置监测的水压力变化曲线，同时分析裂缝通道水砂流速度与通道宽度的关系，观测水砂流通道溢出口出砂量与时间的变化关系。     

受载含瓦斯煤渗透性影响因素分析

为了探讨受载含瓦斯煤体渗透性的影响因素,利用自主研制的含瓦斯煤热-流-固-力耦合实验装置,研究了不同有效应力、不同孔隙压力和不同温度条件下煤样瓦斯渗透特性,在考虑吸附变形量、孔隙气体压缩量和温度膨胀变化量的基础上,分别建立了受载煤体渗透性与有效应力、孔隙压力和温度之间的定性定量关系。研究结果表明:1)在温度一定情况下,煤样渗透率随有效应力的增大而呈现负指数变化关系;2)将围压轴压固定,在考虑Klinkenberg效应情况下,煤样渗透率与孔隙压力呈现"V"字型变化关系,并根据实验结果,得到了围压为2.0,3.0 MPa条件下Klinkenberg效应发生的孔隙压力临界值;3)不同温度条件下,有效应力与渗透率并非单调函数,而存在一个转折点,在低应力区,渗透率随温度升高而增大,表现为以向外膨胀为主导;在高应力区,透率随温度升高而降低,表现为以内膨胀为主导;根据实验结果,提出了应力与温度共同影响下的渗透率计算式。     

考虑温度作用下煤岩渗透特性及吸附膨胀的试验研究

利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟采深增加导致的渗透特性变化,开展不同温度下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑温度作用的吸附膨胀模型,探讨温度和孔隙压力综合作用对煤岩吸附膨胀效应的影响。结果表明:随孔隙压力升高,轴向应变在较低温度下(30,40℃)逐渐下降,在较高温度下(50,60℃)逐渐上升,在各个温度下径向应变、体积应变逐渐降低;随孔隙压力升高,煤岩渗透率先减小后略有增高,不同温度下通入氦气与甲烷气体的煤岩渗透率变化趋势相同且前者渗透率大于后者;随温度升高滑脱效应导致的渗透率变化量(Δkb)逐渐增大,煤岩吸附膨胀导致的渗透率变化量(Δks)随孔隙压力升高先急剧下降后趋于平缓,且随温度升高变化量逐渐增大;在相同孔隙压力下,考虑温度作用吸附膨胀引起的渗透率变化量均高于不考虑温度作用的变化量,且前者总减小量要大于不考虑温度时总减小量。     

矿物悬浮液中非牛顿流特性的迅速确定

矿物悬浮液在低固体含量时显示出牛顿流特性。然而，当固体含量增加时，它向非牛顿流转变。牛顿流的粘度不随切变速率而改变。但是在牛顿流、粘度随切变速率而改变。因而，如果矿浆是非牛顿的，在固定的切变速率下测定流体的粘度是没有价值的。水力旋流器内不同的点具有不同的切变速率。这样在企图确立粘度和处理效率关系以前选确定悬浮液的流体特性是非常重要的。开发了区分流体类型变化的新技术，包括了二种粘度计：同轴园柱型粘度     

松辽盆地西部斜坡带原油物性特征及成因分析

随着常规原油储量的日益减少,稠油与超稠油在油田的地位越来越重要。为了进一步提升对稠油油藏的勘探开发效果,分析了松辽盆地西部斜坡带原油物性特征及成因,结果表明,稠油油藏埋藏较浅,气油比和饱和压力较低,地层压力和温度远小于大庆油田主力油层。与大庆油田普通原油相比,西部斜坡带稠油胶质含量高、腊含量低、相对密度较高。此外,稠油中芳烃含量及沥青质和非烃含量明显高于普通原油,饱和烃含量较低。随着油藏埋藏深度增加,稠油密度变小、粘度下降,物性表现出随深度增加而变好的趋势。稠油的成因主要包括水洗作用、埋藏过程中的生物降解作用和氧化作用。     

力热耦合作用下煤岩吸附及渗透特性的试验研究

利用等温吸附试验仪器与含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟深部煤层瓦斯开采过程,分别进行不同温度下等温吸附试验与孔隙压力升高的渗流试验,建立考虑过剩吸附量修正的吸附模型并修正吸附膨胀模型,探究力热耦合作用下煤岩吸附与渗流变化规律。结果表明:瓦斯吸附量在不同温度下随瓦斯压力升高均呈增大趋势,随温度升高吸附量逐渐降低。在高压下需考虑过剩吸附量造成的误差,修正的Langmuir模型比原模型计算结果精度更高;建立了考虑温度与过剩吸附量修正的吸附变形模型与吸附膨胀模型,煤岩吸附应变随孔隙压力升高而减小,且温度越高应变变化量越小。随孔隙压力升高,煤岩渗透率及吸附膨胀与滑脱效应导致的渗透率变化量均呈下降的趋势,且随温度升高3者逐渐增加;吸附膨胀是引起煤岩渗透率减小的主要因素,吸附膨胀与滑脱效应对渗透率的贡献率随孔隙压力升高逐渐下降,其贡献率均随温度升高逐渐增加。     

稀油蒸汽驱提高采收率室内实验研究

利用人工岩芯开展稀油蒸汽驱的室内实验研究,结果表明:(1)蒸汽驱在水驱的基础上可提高稀油采收率12.07～39.59个百分点;(2)降粘不是提高稀油蒸汽驱效率的主要机理;(3)对于稀油蒸汽驱,影响采收率的主要因素是蒸汽温度,其次是注蒸汽速度及蒸汽干度。此外,实验证明原油粘度较大时,原油粘度对蒸汽驱采收率的影响也比较大。     

不同地应力下水压裂隙扩展演化数值模拟分析

流-固耦合作用下岩体裂隙的萌生、扩展及相互贯通对高温岩体地热开发中人工热储的建造具有深远的理论和实际意义。依据弹性力学和流体力学理论,建立了不同应力和水压下的流-固耦合数学模型,采用修正Mohr-Coulomb强度准则作为裂隙岩体破坏的判别准则,运用有限元软件(Comsol Multiphysics)分析了水压力对裂隙岩体破环过程的作用机制。数值结果表明:不同深度对裂隙岩体破坏贯通区域形成的水压力值具有较大影响,水压力值随深度的变化规律近视服从指数关系。     

非牛顿流体漏斗粘度与塑性粘度的实验研究

在现场测量非牛顿流体粘度简便、快捷的工具是马氏漏斗粘度计，但马氏漏斗测量粘度的方法存在一定的缺陷。在实验的基础上，分析了马氏漏斗粘度(出流时间)与非牛顿流体密度和粘度之间的关系，最后用实验数据回归了出流500mL和1000mL的时间和流体有效粘度与密度比的相关关系式，两式均高度显著，并与实测值进行了比较，误差满足工程要求。     

SX油田注温室气体细管实验研究

温室气体（CO₂）驱油及埋存技术寻找出传统化石能源开发与环境保护的重合点，既实现了CO₂的捕集与利用，又使实施区域的原油采收率提高，在经济与环境保护上展现出共赢。SX油田为有效动用油层及实现温室气体埋存，开展了CO₂气驱目标地层原油细管实验，分析了在地层温度恒定地层压力不同的条件下CO₂驱油效率变化规律。实验结果表明:原油采收率随着注CO₂气量的增加而增加；在同等注气量条件下，原油采收率随着实验压力的升高而升高。CO₂细管实验最小混相压力为46.05 MPa，高于原始地层压力7.72 MPa，呈现出非混相驱特征。     

高温煤焦油黏温特性的测定与分析

为了解决焦炉荒煤气在换热管道表面结焦后焦油堵塞问题,采用高温高压黏度仪对高温煤焦油的黏度进行了实验研究。获得了黏温特性曲线和回归方程,并与褐煤油煤浆的黏温特性曲线进行了对比分析。结果表明:温度是影响高温煤焦油黏度变化的主要因素,黏度与温度之间呈指数关系;高温煤焦油的黏度随温度的升高而下降,当温度低于200℃时,温度对高温煤焦油的黏度影响较大,黏度随温度的升高而快速下降,当温度高于200℃时,温度对高温煤焦油的黏度影响较小,黏度随温度的升高基本保持不变;高温煤焦油与褐煤油煤浆的黏温特性曲线随温度的升高具有相同的变化趋势,但在整个温度范围内高温煤焦油的黏温性质明显优于褐煤油煤浆的黏温性质。     

塔河油田缝洞型油藏注气提高采收率机理研究（增刊）

自2012年塔河油田开展了单井注氮气矿场试验,并取得了较好的效果。但是注气提高采收率的机理不清。通过调研,世界范围内注气提高采收率通常采用二氧化碳气体。在高温高压条件下进行了物理实验,结合理论计算,对二氧化碳及氮气在塔河油田条件下的最小混相压力,在原油中的溶解度,对原油密度、粘度的影响,以及在原油中的体积膨胀系数等进行了深入研究。由此得出了注入二氧化碳及氮气提高塔河油田缝洞型油藏采收率的机理。在塔河油田重质油条件下,二氧化碳/氮气与原油均不会发生混相。二氧化碳在原油中的溶解度大,对原油密度的改变作用更大,对原油的降粘作用更明显。因此,二氧化碳可以改善原油流动性,扩大波及体积。但是,氮气在原油中的混相压力更高,更容易形成气顶,对油水的重力分异能力强。     

减氧空气驱低温氧化反应机理研究--以尕斯库勒油田E3^1油藏为例

尕斯库勒油田E3^1油藏中原油属性为轻质油藏,该油藏已经进入高含水时期,储采失衡加剧,综合含水率达到了80%以上,原油产量下降,经济效益变差。为了解决这一问题,采取了减氧空气驱注气提高采收率的方法提高原油采出程度。低温氧化反应为轻质原油和空气中的氧气发生氧化反应。为了研究低温氧化反应的主控因素和提高原油的采出程度,针对尕斯库勒油田E3^1油藏建立水平方向和纵向的一维条形地层,分析不同低温氧化反应的机理模型,不同温度和不同氧气摩尔浓度对尕斯库勒油田E3^1油藏采出程度的影响。结果表明:温度对油藏采出程度有一定影响,表现为温度越高,氧化反应越充分,反应速度越快,采出程度越高;不同的低温氧化反应机理模型对原油采出程度有略微影响,但不明显;氧气摩尔浓度的变化对原油采出程度无明显变化。     

磨机润滑系统冷却方案初探

针对磨机大型化的发展趋势,分析了油温控制对磨机稳定运行的重要意义。通过比较几种冷却器的特点与选用原则,并结合大型磨机润滑系统流量大、黏度高的特点,指出设计人员应合理选择不同的冷却方案,从而实现较好的油温控制,提高大型磨机运行的稳定性。     

芳48区块气驱对原油高压物性的影响

通过室内实验，研究了注CO2、N2、天然气后芳48区块原油性质的变化。注气量越多，地层油高压物性变化越大。三种气体中注CO2地层油高压物性变化最大，其次为天然气，N2变化最小。注入气后原油物性的变化更有利于残余油饱和度降低，使原油更容易被采出，从而增加了地层原油采收率。     

基于特征线法的二氧化碳混相驱模型

油田开发后期,注入二氧化碳能使原油黏度和残余油饱和度降低,从而大幅度提高原油采收率。基于修正的二氧化碳混相驱油的分流量方程,通过特征线法求解建立的模型,分析有效黏度比、垂向非均质性、含油饱和度、气水交替注入比等因素对二氧化碳混相驱替的影响。结果表明,有效黏度比越大,非均质程度越强,含油饱和度越低,交替注入比越大,油藏采收率就越低。这对于二氧化碳驱开发早期评价驱替效果具有很高的参考价值。     

高温高压下油煤浆黏度的变化及影响因素

为研究高温高压下油煤浆的黏温特性及变化机理，测量了220~450 ℃范围内的煤浆黏度，发现在250 ℃以前，黏度的增大主要受煤颗粒溶胀作用的影响，而在340 ℃以后，黏度的增加则是由于前沥青烯的增多引起的.剪切速率对黏度几乎没有影响.当煤转化率在30%~40%时，煤浆黏度会增加.     

高温三轴应力下煤体弹性模量的演化规律

利用自主研制的“600 ℃ 20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机”研究了500 m原岩应力状态下室温至600 ℃升温过程中大尺寸（200 mm×400 mm）晋城无烟煤和兴隆庄气煤弹性模量随温度的演化规律,对比分析了无烟煤和气煤弹性模量变化规律的异同,讨论了弹性模量突变临界温度和热解产气对煤体弹性模量的影响。结果表明：煤的弹性模量随温度升高变化过程可以分为3个阶段,即中低温平稳降低阶段、中高温剧烈降低阶段和高温缓慢降低阶段;煤体热解产气对弹性模量变化产生重要影响,随着温度升高,无烟煤弹性模量与热解产气速率呈明显的负指数关系;围压、温度和热解共同影响煤体弹性模量,在围压保持不变的条件下,温度和热解产气是影响弹性模量的主要因素弹性模量在不同温度阶段呈现出不同的变化特征;煤的弹性模量随温度的变化规律较砂岩复杂,但同样存在弹性模量突变临界温度点,只是不同煤阶的煤体临界温度出现较大差异。     

黑山煤制油煤浆高温高压条件下的黏度变化

研究了黑山煤和闪蒸油制成的油煤浆的黏温变化规律。在高温高压直接液化条件下，不同浓度、不同升温速率的黏度变化规律，为黑山煤直接液化试验提供初步的基础数据。选用北京煤化工研究分院研制的模拟高温高压条件下油煤浆黏度变化的高压釜，利用功率准数法，通过记录高压釜扭矩变化来换算成油煤浆黏度，分析产生黏温变化的原因。试验结果表明，试验配制的油煤浆在不同浓度和不同升温速率下，均出现黏度峰，黏度峰的峰值和出现的温度不同。研究认为：第1个黏度峰的出现是由于溶剂对煤的溶胀作用；第2个黏度峰的出现是由于油煤浆加氢生成了较高质量分数的前沥青烯。     

基于弹流理论选择齿轮油粘度的可靠性计算

以齿轮传动不发生胶合、磨损等齿面失效为前提,根据弹性流体动压润滑理论的最小油膜厚度与齿面粗糙度的关系,用可靠性方法确定齿轮润滑油的粘度,给出计算公式并进行了实例计算。克服了传统的经验法选择齿轮润滑油粘度的局限性,将齿轮润滑油粘度的选择提到理论高度并可直接算出具体数值。