低渗气层气体的渗流特征实验研究

通过大量的岩心实验，研究了陕甘宁中部低渗气田某储层岩心中存在残余水时气体的渗流规律。研究表明，低渗岩心中气体的流动存大多种渗流形态，这与低渗岩心的渗透率，含水饱和度以及压力梯度的大小有关。当含水饱和度较低时，仅在一定的压力梯度范围内存在达西渗流。     

基于非理想气体流动模拟的无烟煤纳米孔隙中CH_4流动规律

基于沁水盆地南部无烟煤纳米尺度渗流网络模型,开展了考虑滑流、扩散、气体解吸/吸附和达西流动的CH_4运移渗流物理仿真模拟,探讨了无烟煤纳米孔隙视渗透率和CH_4的微观流动形态.研究发现,渗流物理仿真模型量化了滑流、扩散以及气体性质对视渗透率的作用,受CH_4滑流和扩散的影响,无烟煤纳米孔隙的视渗透率大于达西渗透率.无烟煤纳米孔隙视渗透率与切向动量协调系数(β)、气体压力和孔径具有显著的负指数关系;Knudsen数(Kn)随气体压力降低和孔径减小,以非线性趋势增加,受其影响视渗透率表现为非线性气体压力关系;滑移系数则随β和气体压力的降低而升高.当β0.1、气体压力小于等于8 MPa时,孔径为2～50 nm的中孔和孔径为50～100 nm的大孔中的滑流和扩散作用迅速增大,对CH_4产出和煤层气开发效率至关重要.     

中浓纸浆泵湍流发生器的设计与验证

为进一步完善湍流发生器的设计理论,基于湍流发生器剪切作用原理,分析介质物理参数及气泡在湍流发生器中的运动轨迹,提出了中浓纸浆泵湍流发生器轴向长度和叶片直径的计算方法,对一款中浓纸浆泵的湍流发生器进行设计,并搭建一种基于声呐流量测试系统的中浓纸浆泵性能试验台,分析纸浆浓度为7.52%, 9.3%, 12.1%,转速为960、1 140、1 500 r/min时,不同排气抽吸真空度的泵扬程、效率、出口含气率量变化特征。试验研究表明:湍流发生器的外径与纸浆的性质、湍流化点及对应的剪切速率、中浓纸浆泵的转速有直接关系; 中浓纸浆泵的扬程和效率随着纸浆浓度的增加逐渐下降; 随着泵转速的增加,泵扬程升高,泵出口中纸浆的含气率降低,表明提高转速有利于纸浆中气液的分离,可以降低所需的抽吸真空度值。     

低渗气藏中考虑滑脱效应的界限探讨

气体滑脱效应所受的影响因素很多,其对低渗气藏渗流的影响也已引起广大学者的重视,目前在考虑滑脱效应界限问题上做了初步的研究,如渗透率、孔隙压力界限,但深度仍然不够,且存在一些分歧.在含水饱和度对气体滑脱影响方面的研究更少,为更精确地研究低渗透气藏渗流规律及滑脱效应对生产的影响,应提出更为明确的考虑渗透率、孔隙压力和含水饱和度的综合界限指标.     

低渗气藏非线形方程新模型的适定性

研究了低渗透气藏中气体滑脱效应问题,利用气体滑脱现象对气测渗透率的影响,建立了低渗透多孔介质气体渗流规律的非线性抛物型偏微分方程、非线性边界条件的数学模型,论证了其适定性,得到了该模型解的存在、唯一及稳定的理论证明,为数值计算奠定了基础。     

热采煤层气藏过程煤层气运移规律的数值模拟

为得到注热开采煤层气藏过程中煤层气的流动规律,以前人实验成果为依据,结合传热学、热力学、弹性力学、渗流力学等相关理论,建立了热采煤层气藏过程中的煤层气热-固-流耦合数学模型,给出了模型中各物理场方程的弱解形式,利用有限元软件进行了单井筒热采煤层气流动规律的数值模拟,分别得出注热10 d、开采100 d后煤层温度场、应力场和气体渗流场变化规律.数值模拟结果显示,向煤层注热后,气体压力较未注热下降幅度增加,井筒气产量在开井初始阶段较未注热增量明显,一定时间后增幅减缓.由模拟结果可以得出,在开采初始阶段,气体吸热后从煤基质内表面解吸能力增强,裂缝内气体浓度增加,渗流能力增强,煤层气井筒产量增加;同时随气体的不断产出,煤层有效应力的增加和温度的降低导致煤层渗透率及孔隙度的减小,造成井筒气体产量减缓.     

低渗透气藏产能方程的改进

低渗透气藏在成藏机理上与中高渗透气藏存在较大差别,若将中高渗透储层的开发理论和技术应用于低渗透储层必将产生较大误差.通过分析致密气藏成因、储层特征及渗流机理,考虑影响低渗透气藏渗透率的因素,将低渗透气藏低速渗流的指数式方程简化为达西渗流方程,建立改进的低渗透气藏产能方程,并给出该方程的求解方法.通过实例分析论证了此方法的可靠性和实用性.     

多孔介质中低速气体的非线性渗流

在多孔介质中 ,通过对低速渗流气体的摩阻系数 f与雷诺数Re的实验关系分析得出 ,随着雷诺数减小 ,气体的渗流规律表现出由遵从达西线性关系连续转变为非线性关系 ,其转变所对应的雷诺数 Rec =(1.0 ～ 4.4)× 10 -4 。由动力学分析可知 ,低速渗流气体出现的非线性现象是由气体分子与孔隙壁的作用引起 ,并给出了相应条件下渗流速度V与压力梯度Δp/ΔL的关系     

基于微流控芯片模型的渗流实验与数值模拟

基于微流控芯片加工技术，采用显微镜-微观模型实验装置，通过制作准二维微流控芯片模型来模拟多孔介质内部的骨架及孔隙结构，开展多孔介质渗流实验.通过测量芯片模型两端的压降并进行修正，计算芯片模型的渗透率.采用计算流体力学方法 (CFD)对渗流过程进行数值模拟，并与实验结果进行对比分析.结果表明：在相同条件下，相对于微柱方形排列的芯片模型，微柱错开排列的芯片模型在微观上表现为迂曲度增大，增大的幅值为5.1%～7.9%；在宏观上表现为流阻和压降更大，渗透率更低，降低的幅值为4.5%～7.4%.芯片模型渗透率不仅与内部孔隙通道结构和孔隙率有关，还与颗粒直径和颗粒排列方式相关.当模型孔隙率为0.327～0.900时，数值模拟方法所得的微流控芯片模型的渗透率与实验所测结果接近，误差为9.78%～28.43%. Kozeny-Carman (KC)公式不能准确预测实验结果，并且最大误差为73.97%.提出修正平行板间导管流（平板流）渗流公式预测准二维微流控芯片模型渗透率，预测渗透率曲线与数值模拟和实验数据具有很好的一致性.     

采动影响下损伤煤岩体峰后渗透率演化模型研究

在对比分析煤岩体峰前和峰后阶段渗透率演化规律差异的基础上,通过考虑开挖损伤对煤岩体渗透率的影响,基于裂隙平板模型建立了考虑损伤效应的峰后煤岩体渗透率模型;将实验测试数据与渗透率模型计算结果进行对比分析,验证了渗透率模型的合理性.基于此模型,具体分析了3种典型开采方式下(保护层开采,放顶煤开采和无煤柱开采)工作面前方煤岩体渗透率分布特征.研究结果表明:峰前和峰后阶段煤岩体渗透率均随应力呈现指数增长趋势,但两者在增长量上存在明显不同;根据渗透率分布特征,可以将工作面前方煤岩体划分为4个区域:渗流开放区,渗流屏蔽区,渗流过渡区和原岩渗流区;3种开采方式对工作面前方煤岩体的瓦斯渗流影响规律相似,但是在影响区域范围上存在较大差异.     

短纤维浆种中浓打浆的生产应用状况及机理研究

针对国内短纤维造纸原料分析了低浓打浆的缺陷和不足，综合论述了中浓打浆在国内的研究、生产使用状况。实际生产过程表明，较之于低浓打浆，中浓打浆抄造成纸物理强度指标提高了15％～50％，能耗节省了30％～50％，并且具有较好的适应性。 此外，文中还探讨了中、低浓打浆机理的差异及中浓打浆的特性，在中浓纸浆流体特性及试验室小试、中试和生产使用的基础上提出了纸浆湍流剪切力场小纤维网络体的“自打浆效应”新观点，以期为中浓打浆的研究和应用提供理论基础。     

正交裂缝网络单相流动实验和数值模拟

为了研究正交裂缝网络模型中单相流体渗流运动特征,利用缝洞介质物理模拟实验装置进行了一系列单相流动实验.根据实验数据拟合得到了临界速度的经验关系式,给出了用临界速度确定破坏油田井壁线性规律时极限产量的方法,基于等效思路用有限元方法对非线性渗流进行了数值模拟.研究表明:低渗流速度下裂缝网络模型中渗流服从线性渗流规律,随着渗流速度不断增大,渗流曲线向压力梯度轴弯曲,呈现非线性渗流特征;渗透率与垂直裂缝密度的对数成线性关系;临界速度随垂直裂缝数增加而增大;非线性渗流的数值模拟结果与实验数据拟合较好,相对误差小于4.93%.流体在井底附近地带运动时能产生使线性渗流规律受到破坏的强惯性阻力.     

连二亚硫酸钠用于OCC轻度漂白的实验研究

通过正交试验研究了连二亚硫酸钠用于OCC纸浆轻度漂白中相关工艺参数对纸浆光学性能的影响.结果表明,影响OCC纸浆连二亚硫酸钠漂白的主要因素是连二亚硫酸钠的用量,其次是处理时间和处理温度,而浆浓对漂白效果的影响最小.连二亚硫酸钠漂白过程的最佳工艺条件为:连二亚硫酸钠用量为1.5%,浆浓为12%,漂白温度为70℃,漂白时间为60min,EDTA用量为O.5%,pH值为5～6.在上述最佳处理条件下,漂后纸浆的亮度值可达到69.11(CIE L*),较OCC未漂浆提高了3.18个单位.     

考虑渗流-扩散的煤层瓦斯流动修正模型

为研究煤层瓦斯流动规律,在考虑了不同扩散机制和滑移边界的前提下,建立了考虑渗流-扩散效应的煤层瓦斯流动新模型,分析了同一气体压力条件下扩散质量通量占总质量通量比重、视渗透率和达西渗透率的比值随Knudsen数(Kn)的变化关系.结果表明:新模型在描述煤层瓦斯流动规律方面更为合理准确;当Kn20.000时,瓦斯在煤层中的流动属于自由分子流,流动规律符合扩散定律;当0.020Kn≤20.000时,煤层瓦斯流动需同时考虑扩散项和渗流项,煤层瓦斯流动属于过渡流;当0.002Kn≤0.020时,煤层瓦斯流动属于黏性连续流,流动规律满足带滑移边界的达西方程;当Kn≤0.002时,煤层瓦斯流动满足达西方程.     

低渗透煤与瓦斯的固-气动态耦合模型及数值模拟

为了解低渗透煤体的瓦斯渗流机理,开展了低渗透煤体的变形与瓦斯渗流的相互作用规律研究.根据低渗透煤体的瓦斯渗流特性,确定了煤体渗透率的动态变化模型;通过建立煤层瓦斯渗流方程与煤体的变形场方程,引入煤体孔隙率的动态变化模型,定义了研究问题的初始及边界条件,推导得到了低渗透煤与瓦斯的固-气动态耦合模型.针时含瓦斯煤体试件的定解条件和模型参数,进行了耦合模型的数值模拟研究.结果表明:数值模拟预测的瓦斯渗透速度,与试验的实测结果吻合较好,且随着煤体渗透率减小,模拟结果更逼近实测结果,其最小误差为0.9%.     

深水钻井随钻气侵模型研究

以地层渗流理论为基础,建立了深水钻井随钻气侵模型,结合南海某井实际气侵情况,模拟深水钻井井筒气体膨胀规律。研究结果表明:发生气侵后,气侵量随气侵时间的延长而增加;当机械钻速加大后,在相同时间内打开产层的厚度变大,进入到井筒的气体越多,气侵量越大;渗透率增大后,在相同时间内流入到井筒的气体越多,气侵量越大。     

常规三轴压力下含瓦斯煤蠕变–渗流演化规律

在瓦斯抽采、煤层气开采及煤与瓦斯突出过程中,煤岩蠕变引起岩体变形会对瓦斯渗流产生影响。为研究含瓦斯煤蠕变–渗流的演化规律,得到蠕变–渗流的耦合关系,作者进行了不同瓦斯压力下分级加载轴压时煤体常规三轴蠕变–渗流试验。试验结果发现:轴向应变呈梯度增大,直至煤样破坏;期间,煤体内部瓦斯渗透率呈先减小后增大的趋势。这表明煤样蠕变过程中煤体内部孔隙或微裂隙发生了两次变化:前期蠕变过程中,孔隙或微裂隙压密,瓦斯流通受阻渗透率减小;当应变超过一定阈值时,煤体骨架发生变化,孔隙或微裂隙出现增生或扩展,瓦斯通道贯通渗透率增大。此外,由试验结果可知,煤岩发生失稳破坏时,必须具备应力超过长期强度、应变超过应变阈值两个条件。这一结论为煤岩失稳破坏提供了一条新的思路。进而,为进一步研究蠕变变形和渗透率的关系,基于Kozeny-Carman公式进行合理地假设及推导,得到应变与渗透率的数学关系式。最后,利用蠕变–渗流试验数据验证时,发现应变–渗透率公式能很好地反映蠕变–渗流过程中的耦合规律。结论能为应力场–裂隙场–渗流场耦合研究提供一定的参考价值。     

深层低渗透油层渗流规律与水驱油特性研究

深层低渗透率油藏的渗流规律及水驱油特性具有特殊性。本文通过中原油田文13北块的岩心试验资料的分析、研究,表明深层低渗透率油藏单相流体渗流表现为非达西流动,渗透率越低,启动压力梯度越高。油水两相流动反映出束缚水饱和度高,油水两相流动范围窄;垂直于裂缝方向流动的储层采收率最高。为该块及同类型油藏分析剩余油分布规律、制定合理的提高采收率方案提供了依据。     

低渗透气藏气液两相非线性渗流模型研究

实验室研究和实际开发效果证明低渗透气藏在成藏机理上与中高渗透气藏存在较大差别,在储层内部,流体的渗流规律也与中高渗透气藏有较大差别.因此,提出一个新的非线性渗流模型,并建立相应的非线性渗流数学模型.该模型包括了储层中由于液相的存在而形成的边界层以及启动压力的影响,认为在低渗透气藏中流体的流动大部分属于非线性流动,储层中液相的存在对气相的影响是不能忽略的.     

致密储层岩石渗透率测试方法存在的问题

准确测试储层岩石的渗透率是认识、开发储层的前提条件之一.然而,致密储层岩石的喉道尺度微小,流体与岩石所发生的物理化学作用对渗流规律影响很大.讨论流体与致密岩石所发生的物理化学作用,分析其对渗透率测试的影响,提出提高致密岩石渗透率测试准确性的思路.