缝洞型油藏裂缝-溶洞中流体运动特征研究

用数值计算和实验的方法研究单个裂缝-溶洞中单相流动问题.从流体运动基本方程出发,建立裂缝溶洞之间流动的数学模型,采用投影差分格式求解,得到流体在缝洞模型中流动时流场的分布规律,给出压力和速度的空间分布.数值模拟和实验表明:当溶洞足够大,裂缝到溶洞中流动与"射流"相似.     

寺河矿区压裂煤储层中裂缝与流动通道模型

为阐明流体在压裂煤储层中的流动路径,确立流体的流动通道几何模型,对寺河矿区多口压裂煤层气井进行了跟踪开挖解剖研究,认为压裂煤储层中不同成因裂隙因各自空间尺度、密度、分布特征以及与煤基质的接触面积差异,对流体流动的影响各不相同,裂隙的组合方式控制了压降的传递.研究结果表明:在绝大多数水平铺砂压裂裂缝的最前端,存在一段压开未铺砂的压裂裂缝;在单一煤岩分层中,发育线密度8～11条/5cm的内生裂隙局部密集发育带,线密度3～5条/5cm的气胀节理局部密集发育带,不同煤岩分层内的内生裂隙常被外生裂隙或者气胀节理串联;与压裂裂缝连接的天然裂隙存在明显的压裂液挤压、扩张痕迹.根据裂缝空间分布与组合关系,发现存在由内生裂隙、气胀节理、外生裂隙、压裂裂缝组成的2种基本通道类型.煤基质块中的流体通过内生裂隙密集发育带进入流动通道,气胀节理密集发育带和外生裂隙以及压裂裂缝是流体流动的通道;煤基质块对通道的流体补给速率与通道自身的导流能力,决定了通道内的压降传递效率.     

T型管内两相流分配特性数值模拟

T型管内气液两相流分配不均易导致换热器偏流和受热不均。为了优化T型管内气液两相流流动,以FLUENT为模拟软件,以流体流动参数和管子几何结构为研究变量,对T型管内流体流动进行数值模拟。发现流体入口液相体积分数越大,入口速度越小,液滴粒径越小,越利于流体均布;同时支管衔接处采取弯管结构较直管结构优越,其中入口速度对流体分布影响最明显,速度相差3个数值即可优化两个出口液相体积分数比差10%左右。结果表明,相应改变流体流动参数和管子几何结构能有效优化T型管内流体流动。     

套管式换热元件内流动不稳定性研究

针对套管式换热元件内的自然循环流动不稳定性,以单管实验装置为对象进行了不同加热功率和入口过冷度下的实验研究。分析了低压条件下系统内可能出现的不稳定现象及其形成机理,确定了流动不稳定的发生区域,并得到了用无量纲过冷度和加热功率表示的间歇泉和闪蒸不稳定边界。结果表明:在实验加热功率范围内,随入口过冷度减小,系统内相继发生间歇泉和闪蒸不稳定流动。与一般自然循环回路相比,套管式换热元件的特殊性在于其上升段流体向下降段流体传热,因此上升段流体温度降低,汽泡的冷凝现象更严重,更容易出现间歇泉不稳定,并在一定程度上推迟闪蒸不稳定的发生。闪蒸发生时流量振荡周期与流体流经上升段所需时间的比值范围为0.8~1.1。     

基于断裂力学的诱导裂缝性井漏控制机理分析

诱导裂缝性井漏是钻井过程中常见的井漏类型,控制此类漏失的关键是阻止裂缝的延伸.应用岩石断裂力学的理论与方法,揭示了钻井液堵漏阻止诱导裂缝延伸的作用机理.分析了堵漏后裂缝内压力分布,提出人工隔墙对裂缝壁面的支撑应力应与钻井液的液压相等的新观点;建立了诱导裂缝性漏失堵漏的断裂力学模型,推导了裂缝尖端应力强度因子的计算公式;研究了堵漏材料不同封堵住置形式对阻止诱导裂缝延伸的影响,提出堵漏材料在裂缝入口后较短距离内的封堵为封堵诱导裂缝的最佳位置形式,堵漏评价装置必须能反映这种封堵形式;给出了堵漏阻止诱导裂缝延伸的必要条件,即裂缝尖端部分流体压力必须低于水平最小主应力,增加缝内流动压降或加速缝尖段内流体压力耗散有利于裂缝的阻裂.     

裂缝地层漏失规律研究

本文根据地下裂缝的漏失特性,建立了地下裂缝漏失规律的数学模型,并导出了各种流体在裂缝中的流动规律。根据流动规律可以定量分析和计算漏速或漏失量与压差、裂缝尺寸、钻井液流变性能等之间的关系,这对优选优配堵漏剂的性能,选择合理的堵漏方法,提高防漏堵漏的成功率具有重要的指导意义。     

几何结构参数对喷射器性能影响的数值模拟

通过Fluent软件对CO2工质在喷射器中的流动进行模拟, 同时通过改变工作流体和引射流体的入口压力研究喷嘴临界截面直径对喷射系数的影响。模拟结果表明: 当保持喷射器的基本工作参数不变, 引射流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大; 当保持喷射器的基本工作参数不变, 工作流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小; 在喷射器的基本工作参数保持稳定时, 可以通过提高引射流体入口压力及工作流体入口压力2种方法提高喷射系数。     

民国建筑锈胀开裂时的临界锈蚀深度

为了研究江浙地区民国钢筋混凝土结构中钢筋锈胀开裂时的临界锈蚀深度,按照民国时期钢筋混凝土构件的构造要求,设计8组试验试件进行电化学加速锈蚀试验.分析钢筋锈胀开裂时的混凝土试件表面裂缝分布,对电化学加速锈蚀试验产生的钢筋锈蚀产物和民国钢筋混凝土建筑中钢筋自然锈蚀产物进行X射线衍射定量分析和比较,得出两种锈蚀产物的膨胀系数,求出自然状态下民国钢筋混凝土结构钢筋锈胀开裂时的临界锈蚀深度.结果表明:民国钢筋混凝土结构钢筋锈胀开裂的裂缝最先出现于钢筋在混凝土表面的投影线外边缘上,临界锈蚀深度与钢筋宽度的比值的均值为0.021.     

波纹钢腹板组合箱梁拟平截面假定的试验验证及破坏分析（2013研究生论坛）

为研究波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能,以深圳南山大桥为原型,根据相似理论制作了缩比尺寸为1:20的试验梁,研究了波纹钢腹板组合箱梁的开裂形式、裂缝开展、位移和应变受力响应情况。结果表明,波纹钢腹板组合箱梁首先在底板边缘及混凝土底板与波纹钢腹板连接处出现弯曲裂缝,破坏时最大裂缝宽度达5mm。在循环荷载作用下,组合箱梁的位移响应曲线符合三折线模型。底板开裂前后组合箱梁顶板应变响应曲线呈直线发展且加卸载段基本重合,混凝土底板应变响应曲线斜率在开裂前有细微变化,开裂后再次呈直线发展,加卸载段曲线并不重合,波纹钢腹板组合箱梁在承受弯曲荷载作用时基本吻合拟平截面假定。     

基于孔隙压力黏结单元的准脆性材料水力劈裂模拟

传统数值方法对水力劈裂的模拟一般采用预设裂缝扩展路径,且将水流作用等效为压力荷载,难以反映裂缝渗流-开裂耦合效应. 采用自编程Python脚本程序批量插入孔隙压力黏结单元,考虑裂缝渗流-开裂耦合作用模拟准脆性材料水力劈裂随机扩展全过程. 在对经典理论模型及试验结果模拟验证的基础上,开展含多裂缝均质模型的水力劈裂全过程分析,并进一步建立混凝土细观尺度水力劈裂模型,分析骨料、界面过渡区和基体渗透性对混凝土劈裂全过程的影响. 结果表明,本研究模型可以有效模拟准脆性材料水力劈裂失效过程,准脆性材料多缝开裂过程伴随微裂缝的分叉扩展而非光滑的裂缝扩展路径,骨料及界面过渡区影响劈裂扩展路径造成裂缝分叉出现,混凝土基体的渗透性对其抵抗水力劈裂不利并影响失效软化过程.     

结构参数对非对齐入口式T型微混合器内混合特性的影响

对非对齐入口式T型微混合器内流动与混合特性开展了三维数值模拟.结果显示,非对齐式入口的布置方式使流体流入通道时在重力方向上出现位移差,增大了流体的接触面积且沿通道轴向方向上出现明显的旋流状运动,从而进一步强化混合.同时,结合数值模拟和田口优化法对影响该微混合器混合性能的3个设计参数进行比较和分析,并结合信噪比的变化确定了非对齐入口式T型微混合器的最佳结构设计方案.这些参数对混合的影响强度分别为:入口通道宽度w>入口通道与主通道高度比h/H>入口通道入流角度α.     

圆管层流脉动流动的数值模拟

为研究圆管层流脉动流动特性,建立了二维非稳态轴对称模型,对壁温恒定、入口速度周期性变化的流体进行数值模拟.分析了速度振幅和频率对层流流动的影响,得到了频率和振幅对压力、温度、壁面摩擦系数影响的规律.研究表明:脉动流动时,压力、温度、壁面摩擦系数围绕相同Re下稳态流动时的数值波动;压力与速度之间存在相位差;压力、壁面摩擦系数的波动与速度振幅和频率成正比;温度的波动与速度振幅成正比,与频率呈反比;当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长.     

塔河碳酸盐岩缝洞型油藏水动力学模拟新方法

塔河碳酸盐岩缝洞型油藏,其储集空间以溶洞为主,裂缝作为主要的沟通通道,具有网络状油藏的特征.基于管流理论,建立了一种新的水动力学等效模型,通过分析缝洞之间相互关系及油水在缝洞系统中的分布对流动规律的影响,研究流体在裂缝、溶洞介质中的流动特征,揭示储集体内流体的流动规律.根据地质研究成果,构造典型生产井的水动力学等效模型,利用本模拟方法对网络状油藏开采机理进行了分析,验证了本模拟方法的有效性和合理性.     

水压裂缝缝内流场的理论研究

水力压裂过程就是地层在受到压裂液作用后裂缝向前延伸扩展的过程。水力压裂过程中，缝内流体的流动特征对裂缝的延伸和形态具有很大的影响。要确定水力压裂过程中的缝宽变化，首先应根据流体力学理论，找出缝内流体压力的分布规律，得出它与裂缝宽度的关系，再根据岩石力学和断裂力学理论，寻求二在裂缝宽度或压力方向的流固耦合，从而科确定出裂缝的几何形态。通过缝内流场的理论研究，推导出了一个新的描述缝内流场的理论模型，为求解全三维裂缝几何形态打下了理论基础。     

水力机械中含沙水流的两流体数学模型

针对含沙水流的特性和水力机械过流部件的内流动的特点,从最基本的守恒原理－质量守恒和一守恒原理出发,根据两相流动的连续介质理论,在分析了相间作用力的基础上,建立了固液两相流动的两流体数学模型,得出了水力机械中含沙水流流动的一种控制方程,以此控制方程,在其特定的边界条件下可以模拟水力机械各过流部件的流场。     

泥页岩成岩过程中黏土矿物脱水转化及热动力机制

在总结前人相关研究基础之上,建立了黏土矿物脱水转化与成岩阶段划分、孔隙裂缝形成的关系,总结了温度、时间、压力、孔隙流体性质以及有机质热演化对黏土矿物转化的影响。通过对比各种黏土矿物转化时的古地温和流体性质变化,将泥页岩成岩演化划分为3个阶段,每个阶段发生的主要成岩反应不同,致使矿物组合发生差异。实验结果显示,甲烷吸附能力大小与泥页岩成岩过程中黏土矿物转化密切联系,其相对大小顺序为:蒙脱石伊蒙混层高岭石绿泥石伊利石。蒙皂石伊利石化和蒙皂石绿泥石化是较为重要的成岩反应,探讨他们的成因机制,并建立相应模型,对研究泥页岩储层有一定的参考意义。     

内蒙古地区改良红黏土击实与收缩特性研究

黏土系材料常被用作高放废物处置中的缓冲屏障、垃圾填埋场防渗衬垫以及重金属污染隔离墙等用途。在环境温度、湿度的变化下,黏土系材料易产生收缩变形,甚至开裂,严重劣化材料的工程应用性。为此,对比分析了内蒙古地区水泥改良前后红黏土的击实与收缩特征以及裂缝的发展规律。结果表明:随着水泥掺量的增加,改良红黏土的最大干密度减小,最佳含水率增大;水泥掺量未显著改变红黏土击实曲线的曲率特征,改良前后红黏土干密度对含水率的敏感程度基本相似;红黏土失水过程可划分为线性失水、非线性失水与失水停滞3个阶段;收缩指标(径向线缩率ε_r、轴向线缩率ε_a以及体积收缩率ε_v)随干燥时间呈指数规律变化;红黏土轴向收缩大于径向收缩,线性伸长系数(COLE)小于0.03、几何因子r_s小于3,具有明显的各向异性与低收缩潜能;从改良红黏土收缩性能和控制裂缝的发生发展及工程成本控制视角而言,改良红黏土掺量具有最优选择。     

塔北地区寒武系白云岩储层裂缝充填特征与有效性

塔里木盆地寒武系白云岩储层具有年代老、埋深大、成岩作用强烈的特征,原生孔隙几乎被破坏殆尽,有效裂缝的发育程度是决定储层优劣的关键因素。根据岩芯描述、薄片鉴定、FMI成像测井、扫描电镜、阴极发光、电子探针以及流体包裹体分析等研究手段,开展了塔里木盆地北部地区(简称“塔北地区”)寒武系白云岩储层的裂缝充填特征及有效性分析。塔北地区整体裂缝发育,天山南地区与塔河地区裂缝在产状、线密度、形态以及充填特征上存在差异。天山南地区裂缝线密度与有效性均低于塔河地区,充填矿物主要为自形白云石与石英,其次为方解石、石膏与黄铁矿。充填白云石分为3期,对应的温度区间分别为70 ℃～90 ℃、90 ℃～110 ℃及110 ℃以上,均为地层内的成岩流体成因;充填石英分两期,第一期为黏土矿物转化蚀变形成,第二期可能为热液成因。塔河地区裂缝线密度高,有效性较好,溶蚀作用发育,是有利的勘探地区,其充填物以热液矿物组合形式出现,主要为方解石,其次为石膏、鞍状白云石、黏土矿物、沥青等,重晶石以交代白云石的形式出现。充填方解石分为4期,对应的温度区间分别为70 ℃～100 ℃、100 ℃～130 ℃、130 ℃～180 ℃及180 ℃以上,前3期充填为不同埋深时期地层内成岩流体成因,最后一期充填为自下部运移而来的高温热液流体成因。     

U型管地热换热器中介质轴向温度的数学模型

基于能量平衡原理,经过分析与推导,得出了流体在U型埋管换热器流动过程中无量纲温度沿无量纲深度变化的关系式.根据埋管换热器的入口温度,能更为精确地求出流体的出口温度,为进一步分析影响地热换热器性能的因素提供了条件.     

曲流河储层水流优势通道识别

水流优势通道是注水开发过程中大量的注入水在驱替压力梯度的作用下沿高渗透条带或裂缝定向流动的路径。水流优势通道形成后,加剧了油层的层间矛盾,使强水洗段渗流阻力越来越小而成为注入水的优势通道,导致油井含水上升快,水驱动用程度低。因此为保障注水开发的有效性．有必要及时发现和识别储层中的水流优势通道。