砂性土壤柴油饱和度特征曲线测量实验研究

为确定埋地成品油管道小孔泄漏事故在土壤中产生的油品污染范围,需确定泄漏油品与土壤间的特征关系,即土壤孔隙压力与污染物饱和度间的特征函数关系曲线。选取北京市昌平地区三种不同粒径的地表层土壤作为实验待测土壤,使用离心机法对土壤水分特征曲线和土壤0~#柴油特征曲线进行实验测量,将实验结果导入RETC软件,拟合多种土壤水分特征曲线数学模型,均得到较好的拟合结果 (R~20.97),并量化模型中各参数随土壤粒径变化关系。由实验及软件计算结果分析得出:与水分相比,土壤对0~#柴油的持有能力更高,且0~#柴油对土壤进气压力值和粒径的变化更为敏感,相同土壤条件下0~#柴油比水分排空压力更低、排空速度更快,入渗扩散范围也更大;当土壤粒径减小时,土壤的相对表面积值增加,基质势能变大,因此对0~#柴油和水的持有力均呈增加趋势,所以粒径较小的土壤(如粉土和黏土)可以在相同的外界环境下更为有效地持有0~#柴油等成品油污染物,降低由于管道小孔泄漏等事故泄漏流出的成品油的扩散范围。     

均质多孔介质中石油残留与挥发特性

将砂样筛分成不同粒径组分,应用室内模拟实验研究多孔介质孔隙大小对其中石油的残留和挥发的影响。结果表明,均质多孔介质中石油最大残留饱和度随着多孔介质颗粒粒径增大而减小,幂函数可表述两者之间的关系,而单位比表面石油残留体积与平均粒径之间呈线性正相关;在连续淋滤过程中,多孔介质中石油的释放呈先快速后慢速的趋势,水淋滤对大粒径的CS₁、CS₂、CS₃和极细粒径的CS₆中的石油残留饱和度变化影响较小;多孔介质中石油挥发量随多孔介质颗粒粒径的增大而降低,抛物线模型可表达石油挥发动力学过程;多孔介质中石油极限残留率和石油挥发速率系数与多孔介质颗粒粒径的关系均可采用幂函数描述,且颗粒粒径对石油极限残留率的影响更为明显。     

降温速率和粒径对砂土中甲烷水合物形成过程影响研究

为研究降温速率和多孔介质粒径对天然气水合物形成过程的影响,在2种不同粒径的砂土中开展了甲烷水合物的形成实验研究。5个不同的降温速率被应用到2种粒径砂土中甲烷水合物的形成实验。实验结果表明,降温速率对砂土中甲烷水合物的成核时间有明显的影响。降温速率越快,甲烷水合物所需的成核时间就越短。同时,降温速率越慢,甲烷气体形成甲烷水合物的气体转化率就越高。不同的降温速率也影响形成实验中降温阶段和恒温阶段的甲烷水合物形成情况。在较低的降温速率下,恒温阶段的气体转化率相对较少。不同的多孔介质对甲烷水合物的形成过程也具有明显的影响。相对来说,在相同条件下,甲烷水合物在粗砂土中比在细砂土中更容易形成;在粗砂土中形成甲烷水合物,其气体转化率比在细砂土中形成的甲烷水合物更高。     

多层多孔介质界面的水动力特征

通过实验来确定多层多孔介质界面的水动力学特性,这些层由大小不同的颗粒组成。实验采用直径为300μm和50μm的玻璃颗粒,水的流动方向垂直于两者形成的接触面,测量了界面附近的压力梯度和水动力特征;利用射线衰减技术测量孔隙度的分布。实验结果表明:在界面附近压力线性下降,但压力剖面要比分别由300μm和50μm粒径组成的均质层的剖面陡;在界面附近孔隙度显著降低;直接测量的孔隙度和根据实验计算的孔隙度符合很好;多孔介质的非均质性引起扩散性增强     

采油微生物在多孔介质中的迁移滞留机制

采油微生物在多孔介质迁移过程中的滞留特征明显。以2株典型采油微生物Pseudomonas aeruginosa WJ-1和Bacillus subtilis SLY-3为研究对象,通过等温吸附实验和流动实验研究了其迁移滞留规律。研究结果表明:多孔介质的比表面积越大,吸附位点越多,菌体的吸附量越大。菌体和多孔介质表面的疏水性关系影响菌体在多孔介质表面的吸附量。采油微生物在油藏多孔介质环境中的总菌浓度一般低于3.5×108cfu/mL,在此条件下,采油微生物在油藏多孔介质中的吸附符合Freundlich吸附等温线。体积较大的微生物运移速度超前,说明采油微生物在多孔介质运移过程中存在不可及孔隙体积。采油微生物在多孔介质运移过程中受到平衡吸附和架桥筛分的共同作用,且架桥筛分的作用相比于平衡吸附更加突出。基于实验研究确定了微生物的迁移滞留机制,并在此基础上修改完善了微生物迁移数学模型。研究成果为微生物采油数值模拟软件的研发与优化提供了实验依据及理论基础。     

助表面活性剂醇对柴油微乳液的影响

采用几种不同碳链长度的醇为助表面活性剂、油酸单乙醇胺盐为表面活性剂,制备了柴油微乳液。考察了醇与表面活性剂的质量比(ζas)和醇的种类对微乳化作用的影响,对不同碳链长度的醇制备的柴油微乳液粒径进行表征,计算得到了醇由连续相(c)转移到界面层(i)的标准自由能变化(ΔG■c㈠→i)。实验结果表明,只有碳原子数大于3的中长链醇才能形成柴油微乳液;随醇碳链长度的增加,柴油微乳液的最大增溶水量、界面层中醇的含量及柴油微乳液平均粒径均减小;ΔG■㈠c→i与醇碳原子数具有很好的线性关系;制备柴油微乳液较佳的助表面活性剂为正辛醇,ζas值约为0.6。     

不同质量分数水的微乳化柴油微观结构及其燃爆性能

借助高分辨率透射电镜(HRTEM)和纳米激光粒度分析仪(NLPSA),测定了含有不同质量分数水的微乳化柴油中“油包水”(W/O)粒子的微观结构和粒径分布特征;使用液体燃料可持续燃烧性能测定装置和液体燃料爆炸性能评定装置,测定其燃烧和爆炸性能。结果表明,随着微乳化柴油中水的质量分数增加,W/O粒子的平均粒径逐渐增加,粒径分布逐渐变宽,粒径均匀性变差。微乳化柴油中的水的质量分数与其燃爆性能并不是简单的线性关系,而是存在一个最佳值。在考察范围内,水质量分数为10%的微乳化柴油中的W/O粒子对应的平均粒径为25 nm,且粒径分布均匀,微乳化柴油闪点最高,强行点火不能持续燃烧,爆炸后的最大压力比配制微乳化柴油用的-10号军用柴油降低14.3%,是一种燃爆倾向显著降低的安全燃料。     

人造海水中不同的多孔介质内甲烷水合物生成特性研究

结合海底水合物沉积成藏特征,发现水合物易在海底沉积物中生成,且还有类似表面活性剂的催化酶存在。结合以上因素,实验将人造海水和十二烷基硫酸钠(SDS)溶液进行混合,研究了碳酸钙和二氧化硅作为多孔介质时甲烷水合物的生成情况。研究表明:(1)多孔介质体系较无多孔介质体系实验剩余压力更低,水合物的储气密度和储气速率更大,其中1 mm碳酸钙的促进效果最优;(2)多孔介质表面特性和粒径变化均会改变水合物的储气效果,同种粒径下,碳酸钙促进效果优于二氧化硅;(3)人造海水中的低浓度盐类通过离子交换和破坏SDS胶束团的作用,对水合物储气效果的促进优于纯SDS溶液;(4)三者的协同体系可以有效地缩短水合物的诱导期,为探究海底水合物成因和水合物快速生成技术的应用提供了参考。     

致密多孔介质中凝析气定容衰竭实验及相态特征

凝析气藏衰竭开发方案的制定依赖于PVT相态实验,而常规PVT相态实验忽略了多孔介质对凝析气相态的影响,导致实验结果与实际存在偏差。基于常规PVT定容衰竭实验原理,建立了致密多孔介质中凝析气定容衰竭模拟装置及实验方法,模拟研究了凝析气在裂缝性致密储层中的衰竭开发动态,分析了衰竭速度及多孔介质的作用对凝析气藏开发效果的影响,明确了致密多孔介质中凝析气相态特征。研究结果表明,衰竭速度是影响凝析气藏开发的主要原因,天然气采收率随衰竭速度的增快而降低,但凝析油采收率则表现出相反规律;致密多孔介质中凝析气的露点压力比PVT筒中的测量值提高9.42%。此外,裂缝能够有效增大泄油面积,减小渗流阻力,提高天然气和凝析油采收率。     

致密多孔介质中凝析气定容衰竭实验及相态特征

凝析气藏衰竭开发方案的制定依赖于PVT相态实验,而常规PVT相态实验忽略了多孔介质对凝析气相态的影响,导致实验结果与实际存在偏差。基于常规PVT定容衰竭实验原理,建立了致密多孔介质中凝析气定容衰竭模拟装置及实验方法,模拟研究了凝析气在裂缝性致密储层中的衰竭开发动态,分析了衰竭速度及多孔介质的作用对凝析气藏开发效果的影响,明确了致密多孔介质中凝析气相态特征。研究结果表明,衰竭速度是影响凝析气藏开发的主要原因,天然气采收率随衰竭速度的增快而降低,但凝析油采收率则表现出相反规律;致密多孔介质中凝析气的露点压力比PVT筒中的测量值提高9.42%。此外,裂缝能够有效增大泄油面积,减小渗流阻力,提高天然气和凝析油采收率。     

南海北部神狐海域浅层深水沉积体对天然气水合物成藏的控制

南海北部神狐海域是我国海域天然气水合物（以下简称水合物）研究的热点区域,但该区域水合物储集体类型及特征尚未得到充分的认识。为此,在对不断积累的资料进行分析总结的基础上,基于高分辨率三维地震资料精细解释、岩心沉积物粒度参数描述和粒度C—M模式分析,系统探讨了该海域含水合物层与上覆不含水合物层沉积物的成因机制,分析了含水合物层沉积物粒度参数与水合物饱和度的关系,并初步揭示了深水沉积与水合物藏分布的耦合关系。研究结果表明：①该区水合物赋存在南海北部陆坡峡谷脊部和下游段—嘴部的细粒浊积体中,含水合物细粒浊积体和上覆不含水合物层的沉积物具有不同的粒度参数特征和显著的沉积成因差异;②与峡谷脊部细粒浊积体相比,峡谷下游段—嘴部的细粒浊积体中可能存在着不同成因类型的沉积物夹层,其沉积过程具有复杂性和多期性;③含水合物层的粒度分选系数与水合物饱和度关联性最大,其次为偏度,粒度参数可能通过影响储层物性进而控制水合物饱和度;④气烟囱、断层等流体运移通道和细粒浊积体共同构成水合物的“运聚体系”。结论认为,细粒浊积体和气烟囱构造的空间匹配是神狐海域水合物不均匀性分布的关键控制因素,“水合物运聚体系”控制水合物成藏的模式将有助于进一步理解深水沉积与水合物成藏的关联性。     

辽河盆地东部凹陷中段油气成藏模式

复杂的断开明系统以及异常活跃的火山作用使辽河盆地东部凹陷中段具有独特的成藏模式。通过火山作用与油气的关系、成藏物质基础和空间条件的剖析，建立了东部凹陷中段油气成藏模式。认为欧利坨子地区沙三段油气的富集源泉于充足的油源，良好的输导体系以及优良的能量配置的黄金组合。其成藏模式是以垂向运移为主和短距离的侧向运移为辅。而铁匠炉地区油气运聚模式有别于欧利坨子地区，油气运移通道以连能砂体为主，而沿断层的垂向运移很弱，从而造成其油气主要分布在沙三中下段。     

辽河盆地东部凹陷中段油气成藏模式

复杂的断裂系统以及异常活跃的火山作用使辽河盆地东部凹陷中段具有独特的成藏模式。通过火山作用与油气的关系、成藏物质基础和空间条件的剖析.建立了东部凹陷中段油气成藏模式。认为欧利坨子地区沙三 段油气的富集源于充足的油源良好的输导体系以及优良的能量配置的黄金组合。其成藏模式是以垂向运移为主和短距离的侧向运移为辅。而铁匠炉地区油气运聚模式有别于欧利坨子地区油气运移通道以连通砂体为主,而沿断层的垂向运移很弱。从而造成其油气主要分布在沙三中下段。     

动态滤饼微观结构研究

利用SW—Ⅱ型岩心动态污染仪测定了泥浆在不同条件下所形成动泥饼的渗透率,并对动泥饼进行了电镜和粒度分析。结果表明,随着压差的下降、剪切速率的升高或介质渗透率的提高,动泥饼中粗固相颗粒含量上升、平均粒径变大及孔隙增大等一系列变化,导致其渗透率升高。     

多孔介质中沥青堵塞机理

油田开发过程中沥青堵塞是引起油井产能下降的一个重要原因。沥青堵塞机理非常复杂，文中主要研究原油组分以及流动速度对沥青堵塞的影响。研究中使用的多孔介质为人造岩心，以避免微粒运移对实验结果的影响。研究结果表明，原油中沥青质比例增大，易导致沥青分子相互聚结，从而发生在多孔介质中的沉淀和堵塞。沥青沉淀物堵塞喉道所造成的伤害程度主要取决于流体和多孔介质的性质，同样也取决于流动速度。在较高流速下，随速度升高，沥青所造成的孔喉堵塞更加严重，在低渗岩心中沥青堵塞引起渗透率伤害程度大于高渗透岩心。     

X70焊管焊接接头热影响区冲击试样缺口位置的探讨

通过金相试验、夏比冲击试验研究了X70螺旋埋弧焊管焊接接头热影响区试样不同缺口位置的金相组织、冲击功及剪切面积的分布情况。试验结果显示,冲击功和剪切面积的大小与缺口位置在粗晶区、细晶区、部分相变区和内焊缝所占的比例相关,内焊缝所占比例越低,冲击功和剪切面积越大。综合分析试验结果和相关标准,得出了X70焊管焊接接头热影响区试样缺口位置的确定方法,即热影响区冲击试样的缺口轴线应在试样上表面与外焊缝熔合线交界处,冲击试样边缘距外焊缝边缘1～2 mm为宜。     

PETROPHYSICS OF LOWER CRETACEOUS PLATFORM CARBONATE OUTCROPS IN PROVENCE (SE FRANCE): IMPLICATIONS FOR CARBONATE RESERVOIR CHARACTERISATION

High resolution petrophysical analyses were carried out on Urgonian (Lower Cretaceous) carbonates from outcrops in Provence, SE France. Porosity and permeability were measured on 541 plug samples selected from grain‐supported carbonates analogous to those in the age‐equivalent Shu'aiba and Kharaib Formation reservoirs in the eastern Arabian Plate. The sampling strategy allowed property heterogeneities from centimetre to kilometre scales to be investigated, as well as correlations between porosity and permeability in several different reservoir rock types. Property spatial modelling sensitivity analyses were also undertaken. The relative abundance of microporosity, grain size and sedimentary‐diagenetic anisotropy were the main geological parameters which controlled the petrophysical characteristics of the grainstones studied. Increasing microporosity decreased permeability but resulted in an increase in the homogeneity of the reservoir rocks and therefore in their predictability. An increase in grain size, from fine sand to gravel, and in the amount of intergranular pores, enhanced permeability significantly but resulted in a decrease in the homogeneity (and therefore predictability) of the reservoir rock. At a plug scale, poro‐perm relationships are very good and can be used predictively for fine grainstones dominated by microporosity; but relationships are moderate to weak for coarse rudstones with mixed pore types, including intraskeletal pores. In grainstone units, weak sedimentary anisotropy, such as decametre‐scale cross‐bedding, did not prevent the prediction of the horizontal property distribution from vertical data over a few hundreds of metres. In these units, the lateral correlation of rock properties follows periodic variograms with a 7 m wavelength. The lateral distribution of properties in coarse‐grained and heterogeneous rudstones with complex pore types and intense sedimentary heterogeneities, such as channel structures, was however more difficult to predict from a vertical data set. Upscaling poroperm data from plug scale to reservoir scale is linear in the case of grainstones with intergranular microporosity, but is non‐linear in the case of skeletal rudstones with coarser pore types including skeletal porosity.     

气流通过泡沫陶瓷的流阻实验与模型研究

研究气流在多孔介质内部的流动特性有助于指导天然气多孔介质燃烧器的设计。为此,对气流在泡沫陶瓷的流动特性进行了冷态实验,研究了气流速度、孔密度对流动阻力的影响,得出在相同空隙率条件下,孔密度与气流速度越大,流动阻力越大的认识;分析了气流分别在颗粒填充床和泡沫陶瓷中流动阻力的产生机理,建立了泡沫陶瓷结构模型,求出了比表面积及空隙率相等（即流动阻力相等）时泡沫陶瓷的孔密度与颗粒填充床颗粒直径间的函数关系,可直接利用制造商提供的泡沫陶瓷的特征参数（孔密度和空隙率）,由颗粒填充床经典模型--Ergun方程来预测气流在泡沫陶瓷中的流动阻力,并确定了渗透阻力系数与惯性阻力系数的计算式,借此研究气流在泡沫陶瓷中的流动。实验结果表明,该方法对预测高空隙率的泡沫陶瓷流动阻力是有效的,为进行泡沫陶瓷多孔介质燃烧的数值模拟研究提供了参数计算依据。     

不同背压下多孔介质燃烧器的燃烧特性研究

多孔介质燃烧技术是实现低热值气体稳定燃烧、清洁利用的有效解决方案。为了观测不同背压下多孔介质燃烧器的燃烧特性、考察火焰的稳定性,掌握其系统流动和阻力损失特性分布规律,进而实现系统装置结构的优化设计和高效运行,搭建了泡沫陶瓷多孔介质燃烧装置实验台,分别进行了无背压以及两种不同背压工况下燃烧器的冷态阻力和热态燃烧特性实验。结果表明:1多孔介质极强的热回流作用能对预混气体进行有效预热,易获得稳定火焰,燃烧当量比较之于传统燃烧器要小。且烟气中污染物含量远低于国家标准;2泡沫陶瓷的摩阻系数随空气流量增大而减小。且降幅逐渐趋缓;3空气低流速时,流动阻力项以黏性项为主,摩阻系数与流量呈反比关系;4随着空气流速增大,流动阻力项以惯性项为主,摩阻系数主要受泡沫陶瓷粗糙度及陶瓷缝隙的影响;5导入二次空气后多孔介质燃烧器能够达到的最小当量比远小于未加入二次空气时的最小当量比,与传统燃烧器相比极大地拓宽了当量比的范围。     

“花窗结构,菱形中心”——断陷盆地的沉积规律

陆相断陷盆地具有特定的沉积环境.无论是箕状式、地堑式,还是它们之间的组合--混合式,在剖面形态、沉积分布均具有明显的共性.剖面形态上,这些断陷不是三角形就是倒梯形,即所谓的"花窗结构".无论那一类断陷盆地均具有明显的深坳部位,在深坳处沉积物较细,向两侧逐渐变粗.由于盆地演化具周期性,在一个完整的水进-水退旋回中,中间细两侧粗的分界线是两条折线,两条折线结合在一起构成菱形,即所谓"菱形中心".由于盆地演化具有多期性、复杂性,菱形中心可以呈串出现,菱形形态可能有较大的变化.对断陷盆地而言,油气勘探的关键是源岩,而"菱形中心"正是断陷盆地主要的源岩区.