基于格子Boltzmann方法的3D数字岩心渗流特征分析

页岩气储层物性差、各向异性突出且孔隙结构存在多尺度特性,内部流动非常复杂,由于纳米孔隙的存在,宏观连续理论不适用。基于页岩二维扫描电镜图片和计算机处理技术,采用随机生长方法分别重建大孔隙和小孔隙的三维数字岩心,将大孔隙和小孔隙初始模型组合在一起构成多尺度的页岩气储层三维数字岩心组合模型,在此基础上,应用格子Boltzmann方法研究不同尺度孔隙的渗流行为。四参数随机方法重建的图像能较好体现原图的性质,储层的孔隙结构特征对其渗透率具有重要影响,渗透率随着孔隙度的增大而增大,组合模型数字岩心的渗透率大于大孔隙数字岩心和小孔隙数字岩心的渗透率,并且大于二者的总和,说明小孔隙的存在可以极大提高储层连通性。     

滇东黔西地区煤岩裂缝渗透率应力敏感性试验研究

滇东黔西地区煤岩渗透率普遍较低但地应力较高,煤层有效应力的变化会显著地影响储层渗透率,为了研究滇东黔西地区煤岩裂缝渗透率的应力敏感机制,针对该地区煤样开展了渗透率应力敏感性试验,并结合扫描电镜(SEM)技术分析了煤样裂缝结构特征。试验结果表明:煤岩裂缝渗透率与有效应力呈现负指数关系。当有效应力小于10 MPa时,随着有效应力增大,煤层裂缝渗透率急剧下降,渗透率损害主要发生在此阶段;当有效应力大于10 MPa时,裂缝越来越难被压缩,裂缝渗透率下降趋势减缓。煤岩天然和人工裂缝均具有很强的应力敏感性。扫描图片显示,天然裂缝表面粗糙度较小,缝内存在填充物可用来支撑裂缝闭合,人工裂缝的应力敏感程度强于天然裂缝。在煤层气开发过程中需要合理控制生产压差,以减轻应力对渗透率的伤害,确保煤层气井的高效生产。     

零压力负载条件下滑片泵流场特性研究

针对滑片泵滑片旋转与滑动的耦合运动特征,基于计算流体力学相关方法,建立了滑片泵流场数值试验模型,对滑片泵理想状态下的流场进行了数值模拟研究。研究结果表明,当滑片腔处于吸液区时,滑片腔内体积增大,压力下降,流体被吸入到滑片腔;当滑片腔处于排液区时,滑片腔内体积缩小,压力上升,流体被排出滑片腔;滑片腔入口与出口位置速度高,有利于油砂快速通过滑片泵;滑片泵流量与转速成正比,随时间变化相对稳定,流量输出具有一定的弱周期性。该项研究结果对滑片泵的设计具有重要的理论指导意义。     

零压力负载条件下滑片泵流场特性研究

滑片式采油泵作为一种全金属容积泵,主要应用于稠油热采领域。针对滑片泵滑片旋转与滑动的耦合运动特征,基于计算流体力学相关方法,建立了滑片泵流场数值实验模型,对滑片泵理想状态下的流场进行了数值模拟研究。研究结果表明：当滑片腔处于吸液区时,滑片腔内体积增大,压力下降,流体被吸入到滑片腔;当滑片腔处于排液区时,滑片腔内体积缩小,压力上升,流体被排出滑片腔;滑片腔入口与出口位置速度高,有利于油砂快速通过滑片泵;滑片泵流量与转速成正比,随时间变化相对稳定,流量输出具有一定的弱周期性。     

45度分模面O形密封圈的安装技巧

以航天伺服机构使用的充气阀为例，分析了45度分模面安装方向对O形密封圈的密封效果影响，提出了安装时45度分模面背对受力方向的安装技巧，可显著提高密封性能和生产合格率。     

基于格子玻尔兹曼和有限差分方法的页岩气升尺度渗流模拟

格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)是模拟页岩气微观渗流的一种重要方法,能够在孔隙尺度上比较精确地模拟页岩气的多种渗流机理,但是该方法模拟尺度小,计算量大,限制了其在储层尺度上的渗流模拟和在产能预测中的应用。为了既能保留LBM的模拟精度,又能快速准确地模拟较大尺度渗流,将LBM和有限差分方法相结合形成一种新方法,进行页岩气的升尺度渗流模拟。该新方法同时具有LBM的模拟精度和较快的运算速度,适用于模拟页岩气在宏观尺度的渗流和产能预测。利用新方法进行渗流模拟可得,滑脱效应和气体解吸能提高气体流动速度,补充地层能量,从而提高气井产量。     

基于大尺寸实验的水平井筒压降预测模型评价

基于自主研制的水平井筒复杂流动的大尺寸(井筒内径139.7 mm)实验系统所测得的高质量实验数据,对目前常用的5种水平井筒单相流动压降模型(Siwon、Asheim、Su、Yuan、Ouyang模型)的压降预测精度进行对比。结果表明:5种模型的压降预测精度由高到低依次为:Ouyang、Siwon、Asheim、Yuan、Su模型,其中Su、Yuan模型预测值整体偏高,Siwon、Asheim模型预测值整体偏低。虽然Ouyang模型具有很好的预测性能(平均相对误差仅有5.5%),算例也证实了其良好的预测效果,但该模型无法表征井壁射孔造成的抑流增阻等复杂机理。因此,水平井筒单相压降模型需要进一步改进,以全面表征井壁射孔造成的抑流增阻效应及流体注入引起的润流减阻效应等复杂机理,完善水平井筒单相流动压降计算模型理论。     

滑片泵防漏液水力结构优化研究

基于计算流体力学和有限元数值模拟方法,建立了滑片泵数值模拟模型,针对滑片泵压力负载条件下的流量损失进行了结构优化设计研究。研究结果表明,优化前滑片泵在3腔吸液3腔排液带压工况时,吸液腔与排液腔之间没有过渡腔,且只有1个滑片密封,导致滑片泵出现流量损失;经过优化后减小了滑片泵出口与入口相位角,在相邻的低压吸液腔与高压排液腔之间设置过渡腔,增加了参与密封的滑片数,明显减少了滑片泵压差负载条件下流量损失;经过优化后的滑片泵在压力负载条件下流量增大,证明了滑片泵优化设计的可靠性。     

滑片泵防漏液水力结构优化研究

基于计算流体力学和有限元数值模拟方法,建立了滑片泵数值模拟模型,针对滑片泵压力负载条件下的流量损失进行了结构优化设计研究。研究结果表明,优化前滑片泵在3腔吸液3腔排液带压工况时,吸液腔与排液腔之间没有过渡腔,且只有1个滑片密封,导致滑片泵出现流量损失;经过优化后减小了滑片泵出口与入口相位角,在相邻的低压吸液腔与高压排液腔之间设置过渡腔,增加了参与密封的滑片数,明显减少了滑片泵压差负载条件下流量损失;经过优化后的滑片泵在压力负载条件下流量增大,证明了滑片泵优化设计的可靠性。