储层多孔介质表面凝析气体混合物的吸附研究

凝析气藏流体处于地下多孔介质中，由于多孔介质具有巨大的比面积，不可避免地合发生吸附现象，从而对气藏储量计算、相态模拟计算以及油气井产能计算等气藏工程问题产生影响。为此；根据气-固吸附的基本理论，在分析研究储层条件下段析气藏流体在储层多孔介质表面的吸附机理的基础上，建立了段析气混合物在储层多孔介质表面吸附的数学模型，并通过实例计算分析了凝析气混合物在储层多孔介质表面的吸附量及吸附相的组成。结果表明，段析气体混合物在储层孔隙介质中的吸附量随温度的升高而减少，随压力的升高而增大；同时在同一孔隙介质中，当温度压力相同时，重组分含量相对较高的凝析气体系，其吸附量相应较大。最后得出结论，凝析气体混合物在储层多孔介质表面的吸附量的数量级为10^—2mol／kg，在实际工程应用中不可低估。     

孔隙介质中油相非平衡吸附的数学模型

针对目前理论上描述储层孔隙介质时对流体吸附的研究很少的问题,把油相(凝析油、原油)看作为一个多组分液态烃的高分子溶液,以吸附过剩量为基础,用基团贡献法(UNIFAC法)确定溶液中各组分的活度系数,引入相平衡数据热力学一致性的检验方程(Gibbs-Duhem),并结合达到吸附平衡时吸附相和体相的逸度相等、以及其他关联式得到平衡态吸附数学模型的一般表达式;同时考虑到相间存在质量传递,相平衡过程不可能在瞬间完成,从而引入与时间相关的组分模型,得到非平衡吸附的数学模型.     

基于低温氮吸附实验的页岩储层孔隙分形特征

为研究页岩储层孔隙结构特征,以重庆南川三泉剖面泉浅1井、綦江观音桥剖面、涪陵B井和石柱打风坳剖面等龙马溪组页岩储层样品为例,通过低温氮吸附实验数据建立FHH分形模型,讨论分形维数与孔隙结构参数、TOC质量分数的相互关系.结果表明:样品孔隙以微孔为主,孔径分布集中在40nm以下,具有明显的分形特征,分形维数介于2.760~2.850之间,相关因数大多超过0.99,反映复杂的孔隙结构与较强的非均质性;部分样品显示明显的双重分形特征,以甲烷分子自由程为界可将纳米孔分为渗透孔隙和吸附孔隙,吸附孔隙阶段分形维数变化范围在2.881~2.917之间,渗透孔隙阶段分形维数变化范围在2.791~2.823之间;孔隙体积和平均孔径与分形维数具有负相关性,BET比表面积与分形维数呈明显的正相关关系,即平均孔径越小、孔隙体积越小、BET比表面积越大,分形维数越接近于3;TOC质量分数也与分形维数呈明显的正相关关系,是分形维数的重要影响因素.通过分形维数可以定量评价储层孔隙的复杂程度和非均质程度,为储层评价和页岩气在纳米孔隙中的赋存和运移机理研究提供思路.     

孔隙介质中气体相变超声波测试方法研究

依据孔隙介质中的弹性波理论,以 Ｃ Ｏ２ 气体为对象,研究了无介质和有孔隙介质两种情况下气体相态转变的超声波测试新方法。结果表明：超声波声速和衰减对 Ｃ Ｏ２ 气体相变敏感;而孔隙介质可能一定程度地影响了 Ｃ Ｏ２ 气体的相行为,既改变其饱和蒸汽压,也减缓其相变的突变程度。这种超声波方法有望进一步发展为研究孔隙介质中凝析气相行为的新测试技术。     

储层岩心孔隙结构变化对流体流动速度变化影响

储层岩心孔隙结构的改变对流体的动力学特性有重要影响,进而影响石油采收率变化.利用原子力显微镜表征岩心在纳米—微米尺度上的微观结构,定量描述岩心的形态特点;利用Comsol Multiphysics软件分析孔隙内流体流动特性,获得岩心关键点处孔隙直径微小变化对流体的流动速度影响规律.结果表明:岩心内流体的流动速度与孔隙直径大小并非为简单的正比例关系,而是同时受到其他孔隙协同变化的影响;孔隙大小存在阈值点,在阈值点两侧微孔中流体的流速随孔隙变化的改变规律不同.该研究结果对确定次生孔隙及其变化对三次采油效率提高的关键因素具有指导意义.     

瓦斯突出的气体介质条件

在研究瓦斯突出中的作用机理、煤的瓦斯吸附特性和煤的瓦斯放散特性的基础上,论述了瓦斯突出的气体介质条件,为认识瓦斯动力现象的本质提供了科学依据．     

低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程

已有的煤层气渗流研究基于达西定律,而实验表明低渗透介质气体渗流为非线性流。采用实验、理论与计算相结合的方法建立低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程。实验结果表明,低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流曲线是从较低压力梯度下的凹形曲线至较高压力梯度下的直线,是连续变化的曲线,直线延长线不通过坐标原点,存在拟启动压力梯度。根据该普遍特征,建立了非线性渗流运动方程。其参数量纲与物理意义清楚,运动方程计算的理论曲线与实验结果吻合很好,达西定律是运动方程的特例,运动方程可运用于低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流理论及开发计算研究。     

海泡石坡缕石吸附有机气体研究

本文采用衍射、红外、电泳等手段，作了坡缕石和海泡石附吸有机气体的研究，发现气体吸附量与气体温度、蒸汽压、气体分子偶极矩，样品纯度，矿物结晶度有关；实验表明坡缕石海泡石对有机气体的吸附为物理吸附。     

孔隙介质中滞留聚合物粘弹性的测定方法研究

本文为关于孔隙介质中滞留聚合物粘弹性研究的第四篇论文[1-3]。基于HPAM和xanthan gum分子结构柔性的对比,从理论上证明了柔性滞留分子的粘弹回复使孔喉的有效流动面积呈指数减小,故流量也呈指数衰减。本文提出了一个利用孔隙介质测定聚合物松驰时间的新方法,在岩心流动试验的基础上,计算出描述粘弹性的另一种参数——德博拉数(Deborah number)。岩心流动试验证明,用降压法测定滞留分子的粘弹性时[1],HPAM显示了良好的粘弹性,xanthan gum则基本不显示粘弹性。当用稳压法测示时,HPAM的粘弹性无法测出,证明文献[1]提出的降压法是测定粘弹性的一种行之有效的方法。岩心试验中还研究了岩心渗透率和溶液含盐量对粘弹流动的影响。     

页岩储层润湿性及孔隙结构对吸附特征的影响

采用氮气吸附法和高压压汞法对基质孔隙和有机质孔隙进行分类,并构建了2个分段函数模型对吸附特征进行描述。结果表明,有机质孔隙表面为油润湿,基质孔隙表面为水润湿,且水相接触角和油相铺展程度差异较大。在储层温度和压力条件下,页岩气属于气相多层吸附,采用Langmuir单分子层模型和L-F多分子层模型组成的分段函数拟合程度更高。     

阳离子聚合物在多孔介质中的水动力学吸附

为研究聚合物和盐水注入速度对阳离子聚合物在多孔介质中吸附的影响,用碳化硅颗粒制作填砂模型,进行了恒温驱替实验,根据测试的残余阻力系数计算不同注入速度下的聚合物吸附层厚度。结果表明,阳离子聚合物在多孔介质中的吸附主要受静电引力和水动力的影响。在低的聚合物注速时,静电引力起主导作用;而在较高注速时,水动力起主导作用。聚合物注入速度增加,吸附层厚度呈线性增加,从 290 nm增加到 1 510 nm。盐水注入速度(后置液)对吸附层厚度也有一定影响,吸附层厚度随盐水注速增加而增加。提高聚合物溶液和后置盐水溶液的注入速度,有利于改善地层岩石的聚合物吸附能力,提高堵水效果。     

燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响

采用二维非稳态数学模型研究燃烧模型多孔介质内预混燃烧影响.燃烧模型分别为单步和多步化学反应动力机理（17种组分,58个反应）,CH4/空气当量比的范围为0.55～1.0.对比分析两种燃烧模型下燃烧器中心处的温度、组分浓度分布曲线.结果表明,多步燃烧模型对燃烧器内温度、组分浓度分布有更准确的预测,并与文献结果比较,证实了二维非稳态数学模型的正确性.此外,将二维的温度场进行比较,结果表明单步化学机理的反应区域小,温度梯度大,而多步化学反应由于各反应步骤存在时间尺度的差异,反应区域大,温度梯度相对较小,与实际燃烧情况能很好的吻合.     

交联聚苯乙烯多孔材料对四环素的吸附性能

以废旧泡沫和四氯化碳为原料制备交联聚苯乙烯（CPS）多孔材料,再用三乙醇胺对其改性,制备得到改性交联聚苯乙烯（MCPS）;用扫描电镜（SEM）、BET（Brunauer-Emmett-Teller）比表面测试法等方法表征CPS与MCPS的形貌、粒径大小、比表面积及孔结构;用分光光度计法测出30 ℃下,CPS与MCPS对四环素（TC）的吸附量;运用准二级动力学方程对吸附实验数据进行拟合分析。研究表明,CPS对水体中的TC具有一定的吸附性能,其吸附速率常数与平衡吸附量分别可达8.36×10^-3 mg·g^-1·h-1和75.8 mg/g。经三乙醇胺改性后制备的MCPS,介孔结构更加发达,比表面积增大,对TC的吸附速率常数和平衡吸附量分别为4.96×10^-3 mg·g^-1·h^-1和110.5 mg/g。综上所述,改性前后的CPS均可实现对水体中TC的吸附,改性过程可提升CPS的吸附能力,但降低了其吸附速率。     

土壤对磷的吸附效果研究

以土壤作为吸磷剂,研究了其对磷的吸附特性,并探讨了土壤对磷的吸附机制实验结果表明,供试土壤的磷吸附状况能很好地吻合Langmuir模型,运用该模型可推算出供试土壤的最大磷吸附量,其值介于312．50-1000．00μg／g之间,大小顺序为：湖南郴州土壤〉广东新会土壤〉江苏靖江土壤〉江苏南京土壤〉湖北石首土壤．磷的最大吸附量与土壤本身的理化特性相关,黏粒、铁元素、铝元素含量越高的土壤,其对磷的吸附效果越好．     

用等温吸附法确定粘土表面吸附结合水界限

采用等温吸附法对粘土表面吸附结合水量及其界限进行了定量测定,结果表明,随着相对水气平衡压p/ps的增加,在p/Ps=0～0.98时,纯蒙脱土吸附趋势均呈"S"形,表现为从单分子层吸附过渡为双层吸附、多层吸附,直到连续吸附.等温吸附曲线出现两个明显的转折点p/ps=0.9、0.98,它们为粘土-水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的交界点(界限),后者为松散结合水与自由水之间的交界点(界限).实验研究测得了粘土表面吸附结合水量(质量、体积、密度、厚度、平均积分比容等).配合X-射线衍射法,获得了水合粘土基面间距d001与p/ps的关系,验证了等温吸附法确定的两个特征湿度及对粘土表面结合水界限划分的正确性.     

大孔吸附树脂对糠醛的吸附特性研究

比较了HP2MG、DM130、AB-8和LS-100树脂对糠醛的吸附能力。详细研究了LS-100树脂对糠醛的吸附特性。结果表明,吸附温度和pH值对LS-100树脂吸附糠醛的能力有较大影响。LS-100树脂静态吸附糠醛符合Freundlich等温式。LS-100树脂对糠醛的吸附动力学符合Elovich动力学模型。流量为8.5mL/min时,流出液体积为380mL时,开始泄漏,泄漏点吸附量为60.8mg/g,糠醛去除率为99.6%.     

具有分形特性的油藏渗流理论进展概述

近年来,由国外科学家在上世纪80年代创立的分形几何在诸多学科中已得到广泛应用.而今非线性分形理论逐渐被应用于油藏数值模拟中.国外科学家和油藏工程师最先在渗流力学中引入分形维数和分形指数来描述多孔介质及其孔缝的分形特征,打破了采用均质或拟均质假设处理方法近似反应裂缝型多孔介质性质的传统方法,进而产生了应用分形特性描述油藏的分形特征和非均质性的分形油藏理论.应用分形理论建立的油藏数值模型与经典模型相比,虽然分形油藏渗流模型较为复杂,但更能贴近自然、真实的油藏,能够更有效地反映实际油藏的复杂性.     

多孔多胺化壳聚糖印迹微球对Cu~(2+)的吸附性能

在壳聚糖微球上引入孔隙和多胺化基团,以Cu2+为印迹分子、戊二醛为交联剂,采用离子印迹技术制备多孔多胺化壳聚糖印迹微球(AP-CSMIP),研究其对Cu2+的吸附性能。结果表明,AP-CSMIP对Cu2+的吸附条件为:pH=5.0,300mg/L的Cu2+溶液25mL,吸附剂投加量为0.07g,振荡吸附8h,吸附量可达到48.46mg/g;AP-CSMIP对Cu2+的吸附更好地符合准二级动力学模型,吸附由化学反应控制,而非扩散控制;与非印迹吸附剂相比,AP-CSMIP的吸附量大大提高,具有较高的实用价值。