聚合物溶液在多孔介质中流动规律实验研究

由于孔隙介质的复杂性和聚合物溶液的黏弹性,导致聚合物溶液在多孔介质中流动与在流变仪中的流动相比更加复杂,同时聚合物溶液在多孔介质中的流动规律直接关系到驱油方案的制定。因此本研究设计并开展了聚合物溶液(部分水解聚丙烯酰胺)在岩心中流动参数测定实验,给出了岩心渗透率、聚合物溶液质量浓度、聚合物相对分子质量、聚合物溶液注入速度对阻力系数、岩心中流动黏度的影响规律。结果表明,聚合物溶液存在一个临界质量浓度,当溶液质量浓度低于临界质量浓度时,阻力系数与表观黏度基本相等;当溶液质量浓度高于临界质量浓度时,阻力系数远小于溶液表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,两者之间差值增大。聚合物溶液在岩心中流动黏度远小于溶液在流变仪中表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,溶液在岩心中流动黏度的增加幅度远小于溶液表观黏度的增加幅度。     

多孔介质气体流动模型在垫片密封中的应用

气体通过非金属垫片的泄漏可以用多孔介质模型来描述,由流动方程得到的垫片材料常数可以作为密封设计的基本参数。这一工作有可能现得规范中的密封设计由主要依据连结构强度的设计方法发展以最大允许漏率为设计准则的“紧密设计”方法。     

ASP三元复合体系在孔隙介质中的流变性

利用室内物理模拟的方法,对三元复合体系在多孔介质中的流变行为进行了研究,分析了聚合物、碱、表面活性剂浓度和岩芯渗透率对三元复合体系在多孔介质中的流变特征的影响规律,研究结果认为复合体系在多孔介质中呈现出剪切变稀和增稠双重流变特性,复合体系在多孔介质中出现粘弹流变特征的临界剪切速率随着聚合物浓度的升高而减小,随着表面活性剂和碱浓度的增加而增大。     

亲水多孔介质残余油滴的微观运移机理

为分析高含水期剩余油微观分布特征,以毛细束渗流模型为基础,建立油滴状残余油微观渗流模型,推导毛细管中油、水微观运动方程,进而导出基于微观渗流模型条件下油、水相对渗透率表达式;分析毛细管半径、驱替压力梯度、油滴与水滴的长度比、油滴半径和原油黏度对油、水相对渗透率的影响.结果表明:随着毛细管半径增大,相对渗透率曲线向右平移;随着驱替压力梯度增大,油、水两相相对渗透率增加;随着油滴与水滴长度比的减小,水相相对渗透率曲线陡峭上升;随着油滴半径减小,油相相对渗透率提高;原油黏度越大,油相相对渗透率下降越快.该结果为分析高含水期残余油渗流机理及提高采收率提供指导.     

分形多孔介质的流动与传热格子Boltzmann模拟

针对多孔介质内孔隙的尺寸、分布及连通性等结构方面的复杂性和随机性,采用分形谢尔宾斯基地毯模型来实现不同孔隙率及孔隙构造,并利用双分布热耦合格子Boltzmann模型对工质的流动与传热过程进行了数值模拟。在此基础上,研究了同一孔隙结构物理模型下孔隙率和压降对渗透率的影响,探讨了同一孔隙率下压降与不同固相基质结构入口流量之间的关系,并探究了固相基质的热导率及孔隙结构在孔隙流动与传热过程所起的作用。结果显示：建立的数值计算模型能正确地描述多孔介质内的流场及温度场;不同孔隙结构及孔隙率的流线与速度云图反映了多孔介质内流线及流速的分布特征;通过增大压降及孔隙率,能够使渗透率得到提高;不同导热比及孔隙结构类型下的温度分布特征及其随时间的变化规律,能够为强化航空航天领域中相变储能材料的导热性能分析提供理论参考。     

颗粒堆积多孔介质内幂律流体的流动阻力特性

为深入研究幂律型非牛顿流体在均匀球颗粒堆积多孔介质内流动的阻力特性,基于经典Carman-Kozeny-Blake模型及孔喉通道模型,提出一个新的预测模型.针对幂律流体的流变特性,利用平均水力半径理论,得到了于迂曲度、孔隙率、孔喉比、颗粒直径及幂律指数等重要参数修正的Ergun型方程表达式,且方程中的系数表达式A、B等各物理量都有明确的物理意义.对所建模型与文献中的理论模型及实验数据关联式比较的结果表明,新模型在一定流态区间内的阻力预测值与文献吻合较好.给出了幂律流体的临界雷诺数、修正渗透率及惯性系数的关联式.     

多孔介质中不混溶两相渗流的本构关系

针对描述多孔介质渗流的传统关系模型中毛细压力与饱和度之间关系的不唯一性,基于宏观连续介质理论以及体积、质量、动量守恒定律,以残余饱和度作为状态变量,建立了多孔介质中两相不易混溶不可压缩流体毛细压力、相对渗透率、饱和度之间新的关系模型.与传统方法相比,建立的模型更具一般性,且需要的参数量更少,而且模型中毛管压力以及相对渗透率函数是以一个闭合的显式表达式来表示的;实验结果表明,模型可以很好地描述不混溶两相流体的驱替过程,而且可以解释毛管压力对过程的依赖性以及滞后现象,获取相关参数后,模型可以用来预测残余饱和度的时空分布特征.     

单相流体在多孔介质中的流动和换热研究

本介绍了单相流体在多孔介质内部的传热和流动过程及其研究方法,给出单相流体大多孔介质内部传热的数理模型,对模型的有效性进行了验证。同时分析了流速、孔晾率、固体颗粒的直径大小及固体骨架和流体的导热系数之比等因素对多孔介质内部传热和流动的影响,提出了增加传热而不使流动阻力过多增加的方法．     

亲油多孔介质残余油膜的微观运移机理

为研究亲油多孔介质中残余油膜的微观运移机理,以毛细管渗流模型为基础,结合边界层理论,建立膜状残余油微观渗流模型.根据亲油多孔介质中膜状残余油的分布特征,推导毛细管中油、水微观运移方程;改进毛细管模型,推导不等径毛细管模型的油水相对渗透率表达式,得到相对渗透率曲线,分析毛细管半径、边界层厚度和流体黏度对相对渗透率曲线的影响.结果表明:随着毛细管半径增大,相对渗透率曲线向左逐渐平移;随着边界层厚度减小,相对渗透率曲线向左逐渐平移;随着油黏度增大,水相的相对渗透率曲线向右下方逐渐平移,油相的相对渗透率曲线没有变化.该结果对分析高含水期残余油渗流机理及提高采收率提供理论指导.     

有效压力对低渗透多孔介质渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象，通过实验得出渗透率随有效压力变化曲线。实验结果表明，流体在低渗透多孔介质中渗流时，受有效压力的影响明显。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小，微小的孔隙度变化也会对渗透率产生较大的影响。因此在低渗透油气藏的开采中，不宜采用降压开采。     

有效压力对低渗透多孔介质渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象 ,通过实验得出渗透率随有效压力变化曲线。实验结果表明 ,流体在低渗透多孔介质中渗流时 ,受有效压力的影响明显。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小 ,微小的孔隙度变化也会对渗透率产生较大的影响。因此在低渗透油气藏的开采中 ,不宜采用降压开采。     

聚合物驱相对渗透率曲线的特征研究

本文在研究聚合物溶液流经多孔介质时的流变性基础上，确定了聚合物溶液在多孔介质的有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。从而解决了聚合物吸附／滞留及非牛顿流效应的影响，建立了稳定法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。成功地测得了油／聚合物溶液体系的相渗曲线和注聚合物段塞后的油／水体系的相渗曲线，并确定了适当的相渗曲线经验方程。讨论了聚合物驱相渗曲线的特征，分析了水相中的自由聚合物分子和岩石中吸附／滞留的聚合物对相渗曲线的影响，真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律。     

多孔介质流动显示与强化传热的实验研究

对添加挡流板、螺旋板及多孔介质的管束外掠流动的流型、流阻及其传热特性进行了实验研究。实验表明 ,直挡流板的管束流道由于存在滞留区 ,流阻高且不利于换热。螺旋板的管束流道的Nu比直挡流板高 79% ,而具有螺旋板和多孔介质组合的管束流道的对流换热系数比直挡流板高 94%。同时得到了最佳螺旋角和多孔介质的最佳孔隙率     

多孔介质流动显示与强化传热的实验研究

对添加挡流板,螺旋板及多孔介质的管束外掠流动的流型,流阻及其传热特性进行了实验研究。实验表明,直挡流板的管束流道由于在滞留区,流阻高且不利于换热。螺旋板的管束流道的Nu比直挡流板高79％,而且有螺旋板和多孔介质组合的管束流道的对流换热系数比直挡流板高94％。同时得到了最佳螺旋角和多孔介质的最佳孔隙率。     

幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性研究

研究了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性,通过边界层动量积分法求解了Brinkman-Darcy流动模型的动量方程,得到了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的无量纲速度分布。计算分析发现,未填充多孔介质区域的无量纲速度和速度峰值随填充厚度的减小先增大后减小,填充厚度较厚时：随达西数与幂律指数的减小而增大;随着填充厚度减小,达西数对速度峰值的影响减弱,速度峰值随幂律指数的减小而减小。