黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型及计算方法

为了研究黏弹性流体在多孔介质中的渗流规律,将分形理论应用于黏弹性流体的渗流模拟中,通过推导黏弹性流体有效黏度关系式,得到了多孔介质的分形孔隙度和分形渗透率表达式,进一步建立了黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型。使用有限差分方法对黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型进行了数值求解,并利用拉格朗日插值法求得了稳定流状态不同压力下的流量。通过对大庆油田采油四厂5口复合驱井进行实例计算的结果表明,黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型计算所得产液量与实测产液量之间的平均相对误差较小,该模型具有一定的实用价值。     

界面分子力作用与渗透率的关系及其对渗流的影响

将界面化学理论和渗流物理理论相结合，在毛细管模型与单分子层作用模型的基础上，推导出了固液界面分子力作用与多孔介质的渗透率或孔隙半径的近似关系式，并设计和进行了岩心流动对比实验。结果表明：在低渗透多孔介质中，液体渗流为非达西类型，渗流曲线特征为凹形曲线至直线，存在（拟）启动压力梯度；非达西特征取决于多孔介质的渗透率和流体性质；固液界面分子力作用随多孔介质的渗透率或孔隙半径增大而单调递减。在低渗透多孔介质中，固液界面分子力对液体渗流的影响较大，且为渗流具有非达西特征的主要原因；而在较高渗透率多孔介质中，它对渗流的影响可以忽略，液体渗流为达西类型。综述了非达西渗流应用研究现状。图２表１参１１（陈志宏摘）     

垂向燃烧辅助重力泄油过程的数学描述

总结了平面直井间火驱存在的问题和前人对就地燃烧过程进行数学描述的成果及缺点。简述了垂向燃烧辅助重力泄油技术的设计思想、布井方式和泄油过程。在三维垂向燃烧辅助重力泄油实验结果的基础上，以传热传质和燃烧理论为依据，分析了垂向燃烧辅助重力泄油过程涉及的主要物理化学现象。以物质守恒原理和能量守恒原理为基础，在一定的假设前提条件下，建立了描述垂向燃烧辅助重力泄油过程的数学模型，其数值求解的４个影响因素是：燃烧过程中因焦炭吸附产生的对渗流过程的影响；对多孔介质燃烧过程中气相组分扩散的描述；对多孔介质中发生的非均相体系化学反应速率的描述；对网格数与流体组分数的设定     

低渗透油层渗流特征及对油田开发的影响

方法以实验研究为基础，结合安塞、玛北、石西等油田实际情况，研究了低渗多孔介质中流体渗流特征和有效压力的变化对低渗多孔介质的影响及其对开发效果的影响。目的为低渗透油田开发提供依据。结果由于岩石孔隙表面存在“吸附滞留层”，使低渗多孔介质中流体渗流为非达西渗流；有效压力对渗流特征的影响，表现为有效压力对孔隙结构的影响；随有效压力的增大，储层渗透率逐渐减小；低渗透储层径向流的泄油半径远小于线性流的泄油半径。结论开发低渗透油藏，必须采取特殊的开发方案（如压裂改造或打水平井等），以改变原油的流动方向，变径向流为线性流。     

多尺度孔隙介质视渗透率模型

为研究页岩气在多尺度孔隙介质中的渗流率表征,以及分析各种流动状态对渗透率的贡献。基于页岩储层孔径分布特征,利用Kundsen数对流动状态进行划分,建立气体分子在多孔介质中的渗透率理论计算模型,分析了孔隙流体压力与渗透率的关系以及不同流动状态对渗透率的贡献。模型研究表明:多孔介质渗透率受气体达西流、滑脱流、Fick扩散流、过渡扩散流及Kundsen扩散流的影响;气体流动状态受流体压力和孔径分布决定,流体压力降低导致气体在多孔介质中的流动状态发生改变;随着储层流体压力降低,过渡扩散流对渗透率贡献增加,页岩储层渗透率增大。储层流体压力低于1 MPa时,Kundsen扩散流对渗透率贡献逐渐增大,渗透率迅速增加。     

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在低渗透气藏开采过程中，气体渗流受制于非达西效应和介质形变因素的影响，这影响不可忽视。然而，很少有文献来调查介质变形对低渗气藏气井产能的影响。文章建立了低渗气藏耦合流动数学模型，该模型考虑了非达西效应和介质变形因素的影响。数学模型采用有限差分隐式数值求解，对以前的一个气水两相数值模拟器源代码进行了修改，发展了一个简单的低渗气藏耦合流动数值模拟器。模拟计算分两个单元，即流体流动计算以及孔隙度、渗透率参数变化计算。算例分析结果表明：低渗气藏中孔隙度、渗透率参数变化降低气井产能的幅度比非达西流动影响大得多；不考虑耦合比考虑耦合计算的日产气量高出27%～39%。而在绝大多数气藏模拟计算中，都假定了孔隙度、渗透率参数保持常数，以致模拟计算结果比实际偏高。     

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油气储层岩石是一种典型的多孔介质。在油气藏开发过程中，由于流体的流出而孔隙压力下降，储层所受到的有效压力增大。储层发生变形并使储层多孔介质的孔隙结构发生改变、孔隙体积缩小、孔隙度和渗透率降低。在多学科研究相结合的基础上，阐述了储层多孔介质变形的类型，并从多孔介质的微观物理特性(如物质组成，颗粒类型及它们之间的接触关系、排列方式、胶结方式以及孔隙内流体的类型和特征等)分析对其产生变形的影响。利用先进的仪器和改进的实验装置，分析了储层多孔介质因变形而使其孔隙结构、孔隙体积、孔隙度和渗透率所发生的变化。文章对储层多孔介质变形的理论和实验研究，对受变形影响较大的油气藏制定合理的开发方案和生产措施十分有益。     

沥青在多孔介质中沉积过程数值模拟

结合相关研究成果建立气-液-固三相多孔介质一维沉积模型,同时为了验证该模型的正确性,考虑到流体输运的物理特性,进行仿真计算模拟实际实验,并与实验结果对比.研究表明,该模型计算结果与实验吻合得较好;在同一渗流速度条件下,孔隙度、渗透率越低的岩心中,多孔介质对沥青沉积的影响越大;渗流速度与沥青沉积量呈反比.     

低渗透气藏介质变形-渗流耦合有限元数值模拟

低渗透气藏开发过程中介质变形对储层孔隙度、渗透率及产能的影响不可忽视.综合考虑储层变形、地应力、流体渗流等因素,建立了低渗透气藏介质变形-渗流耦合模型;采用有限元数值模拟技术并开发相应程序对耦合模型进行求解,定量研究开发过程中储层变形及其对储层物性和气藏产能的影响.数值模拟结果表明:非均匀水平地应力造成近井壁区域储层变形及渗透率变化各向异性,产能评价中应综合考虑介质变形的影响.     

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凝析油气相平衡过程发生在地层的多孔介质中。多孔介质由于其巨大的比面积而具有较强的吸附能力，流体因而以吸附态和自由态两种状态存在。在常规相平衡分析的基础上，应用气体吸附理论，建立了地层条件下混合气体在储层多孔介质表面吸附时对相平衡影响的数学模型，提出了考虑多孔介质吸附的相平衡计算方法，并通过实例计算分析了多孔介质吸附对相平衡的影响，结论：凝析油气渗流应考虑多孔介质的吸附作用；重烃组分优先吸附，随压力降低解吸的重烃组分比轻烃组分多；吸附量随温度增高而降低；气藏孔隙度愈低，吸附态气体相对愈多。     

基于FLUENT的LPG球罐泄漏扩散规律探究

针对液化石油气球罐泄漏扩散问题,基于计算流体动力学软件FLUENT,参照某型号球罐,建立球罐的三维模型。模拟得到LPG的泄漏扩散分布规律,并根据LPG的1.5%(φ)~9.5%(φ)爆炸极限确定LPG泄漏后的危险区域。模拟结果得出LPG泄漏扩散的规律并以此预测LPG泄漏扩散危险区域。为此类事故的预防、控制以及人员应急逃生等提供了参考。     

池火环境下液化石油气储罐响应规律及影响因素

有关液化石油气(LPG)储罐火灾爆炸的研究,国内外研究者对池火环境下LPG储罐的热响应规律开展了大量的实验研究和数值模拟工作,但研究结果尚难以给出通用规律。为此,利用FLUENT软件建立了池火灾环境下LPG储罐热响应模型,以英国HSE管理局现场实验的卧式LPG储罐为例进行了三维数值模拟,计算结果与实验实测结果吻合较好。数值模拟结果表明:①池火环境下储罐内介质温度分布总体上呈现上部高下部低的趋势,气相及液相区的温度分层明显;②储罐内介质压力上升速率随着充装率的增大而增大;③LPG储罐失效是由介质温度升高导致的储罐内介质压力升高和气相区壁温升高导致的材料强度下降共同引起的。     

PHAST在LPG罐车泄漏爆炸事故分析中的应用

通过总结液化石油气(LPG)的固有危险性和泄漏事故类型,利用PHAST软件对某LPG罐车泄漏爆炸事故进行后果模拟分析。模拟结果表明:LPG罐车卸料管泄漏爆炸超压后果能够较好的反映爆炸中心实际破坏情况,但无法达到事故报道中320~500 m的建筑物破坏程度;LPG罐车完全破裂模拟事故后果与实际事故破坏程度相比仍偏小,这与该起事故爆炸碎片击中周边储罐引发的多米诺效应密切相关。通过PHAST软件再现该起LPG罐车爆炸事故的初期过程,能够为危险化学品泄漏爆炸事故的安全管理、事故调查及事故后果反演提供帮助。     

预防和控制液化石油气储罐泄漏危害的消防设计

液化石油气属于甲类火灾危险物质,如何预防和控制液化石油气储罐泄漏和爆炸,一直是倍受关注的问题。文章分析了液化石油气储罐泄漏原因及泄漏特性,从储罐本体、储罐附件、储罐位置以及安全检测装置、泄放装置、紧急切断装置、给水灭火设施等方面,较全面地介绍了预防和控制液化石油气储罐泄漏危害的消防安全设计。     

沿海地区管道漏油分布模拟及试验验证

某沿海埋地输油管道发生大量漏油事故,为准确定位漏油在地下的分布范围,基于多孔介质中的多相流理论研究该沿海输油管道在地下的泄漏扩散分布特点。通过构建沿海埋地输油管道的泄漏物理模型,对地下漏油的渗流扩散开展计算流体动力学(CFD)仿真模拟。泄漏发生后,漏油在管道输送压力驱动下会驱替周围的水分,形成一个水包油的地下漏油区;泄漏停止后,地下漏油以水包油的形式较稳定地分布在地下区域。结合1 200 t的漏油总量可获得本次泄漏半径约为83 m,通过对泄漏点附近区域钻孔工程试验验证,钻孔测量漏油的分布范围结果与仿真结果吻合较好。模拟获得的漏油分布规律可为沿海埋地输油管道的应急抢险提供理论支持。     

泄漏油品在雨水作用下渗透范围模拟计算

对埋地管道下部泄漏油品在雨前、雨中和雨后的不同水分分布土壤中油品渗透扩散进行模拟分析,借助CFD软件建立土壤多孔介质中油水两相流动的三维流动传质耦合模型。模拟计算结果表明:油品在地下渗透扩散范围受水分分布影响明显,泄漏油品在下雨前的土壤中地下扩散区域以不倒翁状向四周渗透;雨中泄漏油品受雨水冲带后在地下四处流窜并以极不规则形状区域向四周扩散;雨后泄漏油品以烧瓶状区域向四周扩散。在雨前、雨中和雨后三种工况下,扩散速率稳定后,雨后的泄漏范围及地表扩散面积均是最小;雨中油品泄漏范围最大且增长速率比雨前高约3%;雨前油品地表扩散范围最大且增长速率比雨中高约2%。     

天然气运移速率的微观物理模拟及其相似性分析——以库车坳陷为例

利用真实砂岩分析评价系统,直接观察了气体在孔隙、喉道内的运移方式,建立了天然气在砂岩孔隙介质中运移速率的统计模型,然后对其进行了相似性分析,形成了天然气在砂岩储层中运移速率的地质模型。制作了库车坳陷19个砂岩模型,通过微观模型获得氮气在砂岩中的运动方式,进而研究了气体在岩石介质中的渗流特点,综合分析了动力梯度、含气饱和度、渗透率等因素对气体渗流速率的影响。研究结果表明,气体在地下的渗流速率与岩石的渗透率、压力梯度、含气饱和度等因素成正比。对实验材料、几何尺寸、运移速率和动力梯度与实际地质条件之间的相似性进行了分析,建立了适用于描述库车坳陷地下天然气运移的速率模型,为进一步描述天然气的运移、聚集特点奠定了基础。     

液化气储罐无控泄漏着火（爆炸）事故抢险应急预案

液化气储运中可能碰到危害极大的液化气储罐无控泄漏着火(爆炸)事故,给出了抢险 应急报告、应急行动、应急措施和事后恢复的基本预案方案。     

克拉玛依陆相油砂注水过程中的剪胀诱导渗透率模型

特超稠油油藏普遍采用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)方式开发,在前期注水改造阶段储层剪胀扩容导致剪切带产生剪切裂缝,孔隙度和含水/油饱和度发生变化.为了研究注水过程中水的有效渗透率的动态演化规律,考虑孔隙度和含水饱和度随扩容体积应变的变化,通过Kozeny-Poiseuille方程和Touhidi-Baghini方程关联绝...     

连续重整新型铂锡催化剂的表观烧炭动力学

Coke combustion kinetics of an Pt-Sn catalysts for the reformer with continuous catalyst regeneration were studied.Apparent kinetic equations and related kinetic parameters of coke combustion in catalyst regeneration were obtained,and compared with those of the R-32 catalyst.The results showed that the coke burning rate of the new Pt-Sn catalyst has a 0.45-order dependence on the carbon content and a 0.55-order dependence on the oxygen partial pressure.As the platinum content in the catalyst is 21.6% lower than that of the R-32 catalyst,the constant of the coke burning rate is smaller,but both dependences of the coke burning rate on the oxygen partial pressure are matched with each other.Under the same conditions of carbon contents on catalysts being 5%,regenerating temperature being 500℃,the time required to burn up the coke on the new Pt-Sn catalyst is 1.88 times of the R-32 catalyst.