天然气水合物颗粒间液桥力的理论研究

天然气水合物聚集堵塞管道是安全输气的一大威胁,而天然气水合物颗粒间的液桥力是决定天然气水合物颗粒聚集与否的主导力。为此,对天然气水合物颗粒间的液桥力进行了相关理论研究,明确了液桥力为静态液桥力和动态黏性力之和,进而分析了接触角、半填充角、颗粒表面间距、颗粒粒径对天然气水合物颗粒间液桥力的影响。结果表明：接触角、半填充角、颗粒表面间距的增加以及天然气水合物颗粒粒径减小都可以有效降低甚至消除天然气水合物颗粒间的液桥力;通过添加表面活性剂增大接触角、添加防聚剂控制天然气水合物颗粒粒径以及增大体系中的水含量来增大半填充角都是降低颗粒间液桥力、防止颗粒聚集的有效手段。同时,还研究了液桥力与液桥破裂能、液桥体积的关系,结论表明：在颗粒表面间距大于液桥临界破裂距离的1/10时,液桥力随液桥体积增大而增大,而液桥破裂能与液桥体积无关。     

水合物颗粒与矿物表面间粘附力特性及其影响因素

在水合物开采过程中,管道内的液滴和气泡受环境条件影响会转化生成水合物颗粒,水合物颗粒发生聚集时会引起堵塞,导致潜在的安全问题.粘附力是探究开采管道流动安全及水合物颗粒聚集和沉积机理的关键,目前相关研究主要集中在输运过程中水合物颗粒间或颗粒-表面间粘附力的测量和描述,而对开采过程中沉积物矿物润湿性及表面粗糙度对粘附力的影...     

冰点以下不同粒径冰颗粒形成甲烷水合物的实验

冰点以下甲烷水合物形成动力学研究一直是天然气水合物实验室研究的重点。为此,采用6种不同粒径的冰颗粒开展了甲烷水合物的形成实验研究,研究冰点以下甲烷水合物形成过程中,诱导初始压力、补充压力、诱导生成反应时间的变化、冰颗粒的粒径等因素对甲烷水合物形成的影响。实验结果表明：在相同的实验条件下,初始诱导压力越大越容易形成甲烷水合物;冰颗粒粒径对甲烷水合物形成有较大影响,粒径较小的冰颗粒越容易形成甲烷水合物,形成反应的时间也较快。     

钻井液和完井液中粒径的筛选

为了使钻井液和完井液引起的地层损害最小化 ,桥堵剂体积必须足够大 ,使得钻井液和完井液不被挤入岩石中 ,同时桥堵剂体积也必须足够小 ,使之能够形成泥饼 ,将进入地层的泥浆中的钻屑和聚合物过滤出来。原文介绍了一种预测由钻井液和完井液中存在的粒径大小不同的岩屑引起的地层受损深度和程度的数学模型。泥浆侵入和回流后 ,该模型对地层受损深度和渗透率损失进行了计算 ,得出的结果与泥浆过滤实验结果吻合得很好     

基于机器学习的堵漏颗粒粒径推荐方法

井漏是油气勘探领域的重大技术难题。桥接堵漏是最常用的堵漏技术手段,其中架桥颗粒粒径是关键参数,直接影响堵漏成败,目前架桥颗粒粒径的选择主要依赖经验,缺乏科学有效的方法。研究了一种基于机器学习算法的堵漏颗粒粒径推荐方法。该方法基础数据为塔里木盆地库车山前区域126口完钻井的测井、录井及防漏堵漏施工数据,其输入层为基于皮尔森算法筛选出的23项主要参数,输出层为0～750μm、750～1 500μm、1 500～4 000μm、4 000μm以上等4个架桥颗粒粒径区间。训练测试了10种常用的机器学习算法在测井数据、录井数据及测井+录井数据等三类数据集上的准确率,测井+录井数据集上各算法得分普遍高于测井和录井数据集。在测井+录井数据集上,支持向量机和极限随机树算法的F1得分最高,达到0.9以上。基于支持向量机和极限随机树算法的架桥颗粒粒径推荐模型在库车山前一口井上验证2井次,两种算法模型的架桥颗粒粒径预测结果与现场实际堵漏效果一致,在桥堵粒径级配科学优选上具有良好的应用前景。     

计算完井液中固相颗粒侵入储层深度的数学模型

为了掌握完井液中的固相颗粒侵入储层的深度,评价储层损害,进行完井液体系的设计,文中对不同完井液在不同条件下流出岩样末端的固相颗粒含量进行了测定。根据测定值进行多元回归处理得到了完井液中固相颗粒侵入储层最大深度的数学模型。实验结果表明,用此模型计算完井液中固相颗粒侵入储层的深度值与实测值之间的吻合性较好,并且该模型中各参数容易得到,可以推广使用。同时,还对完井液中固相颗粒含量和固相颗粒粒径分布、储层岩石物性、完井液液柱压力和地层孔隙压力之差等影响固相颗粒侵入储层深度的各种因素进行了较系统的讨论。     

形状差异的岩屑颗粒沉降规律及曳力系数模型

油气钻井中,岩屑颗粒在井筒中自由沉降会引起沉砂卡钻等问题。为了探究岩屑颗粒沉降规律,开展了模拟岩屑颗粒自由沉降实验。利用沉降实验数据和图像处理技术,计算出10种不同形状颗粒在9种非牛顿流体中的沉降末速度与曳力系数,研究了颗粒形状和流变性对沉降的影响规律,并探究了现有曳力系数模型对非球形颗粒在非牛顿流体中的适用性。结果表明,颗粒偏离球形程度越大,在流体中越难沉降。流体黏度增加可有效抑制沉降的发生,且流体非牛顿性越强,对沉降的抑制作用越明显。现有曳力系数模型不适合描述非牛顿流体中非球形颗粒沉降规律,因此,构建了一种新的形状因子,并结合该形状因子建立了新的曳力系数模型。误差分析结果显示,新模型对沉降实验测量数据具有良好的拟合性,决定系数R²大于0.99。较现有模型预测精度提高了50.5%,预测真实岩屑颗粒曳力系数的误差在15%以内,可较好地描述不同形状岩屑颗粒的沉降曳力系数规律,对提高钻井过程中颗粒流体稳定性具有重要理论和现实意义。     

一种气雾剂型含金属纳米颗粒皂液和香波的制备及性能分析

为了进一步研究含金属纳米颗粒皂液和香波的制备及性能,本文以气雾剂泡沫型的皂液与香波作为研究对象,将金属纳米颗粒复配入皂液与香波之中,利用紫外可见吸收光谱动态光散射确定样品喷出泡沫中的金属纳米颗粒的分布情况.经过一系列实验与分析后可以得知,在气雾剂泡沫型的皂液和香波中植入金属纳米颗粒后,并不会对原有结构造成破坏,还能促使...     

基于格子Boltzmann方法颗粒团聚物曳力系数的数值模拟及应用研究

应用气固两相流动的格子Boltzmann-离散颗粒运动模型,气体流动采用格子Boltzmann方法的D2Q9模型,固体颗粒运动采用牛顿第二运动定律计算,壁面采用具有二阶计算精度的半步长反弹边界条件,数值模拟了循环流化床提升管内颗粒团聚物的运动过程。模拟结果表明,颗粒团聚物的气固相间曳力系数随颗粒团聚物的空隙率和雷诺数的增大而减小;拟合得到基于格子Boltzmann方法的气固相间曳力模型;采用基于格子Boltzmann方法的气固相间曳力模型的欧拉-欧拉双流体模型模拟循环流化床提升管内颗粒相密度和颗粒质量流量径向分布,模拟结果与实验结果很接近。     

基于MECST气固相间曳力模型的气体-颗粒团聚物流动特性的数值研究

由颗粒非均匀流动结构中各个尺度内能量守恒的角度出发,建立了气固两相流系统的整体和局部参数与气固相间曳力的相互关系,提出了基于颗粒悬浮输送能量最小(MECST)气固相间曳力模型;并将其应用于欧拉-欧拉双流体模型中,数值模拟循环流化床提升管内气体-颗粒-颗粒团聚物的流动特性。考察了时均颗粒相密度和颗粒质量流率沿径向的分布;颗粒浓度、提升管压降沿轴向的分布以及颗粒团聚物在提升管内的分布特性。模拟结果表明,颗粒相密度、颗粒质量流率以及提升管压降与实验结果相吻合;与能量最小多尺度气固相间曳力模型的颗粒浓度和颗粒拟温度的结果相比,MECST气固相间曳力模型得到的颗粒浓度较低,从而使颗粒拟温度减小。