重油在氧化铝多孔介质中浸润燃烧特性

为解决重油在燃烧过程中存在燃烧稳定性差、效率低、环境污染严重等问题,对重油浸润Al₂O₃泡沫颗粒的试样进行了热重实验,同时采用MacCallum-Tanne热分析动力学方法分析了重油燃烧过程活化能的变化关系。结果表明,浸润有Al₂O₃颗粒的重油试样在低温氧化(LTO)温度区间质量损失较没有浸润Al₂O₃颗粒的重油试样的显著降低,峰谷结构更加单一,在燃料沉积(FD)温度区间则影响不大;浸润Al₂O₃颗粒的试样峰值热流和反应热均小于原油试样;转化率在90%～100%时,浸润Al₂O₃泡沫的油样活化能下降。表明Al₂O₃多孔介质泡沫颗粒的蓄热作用对于改善重油油样中的重质成分的热解和燃烧极为有利,有利于促进重油的燃烧和燃尽。     

单裂缝多孔介质渗透特性研究

单裂缝多孔介质渗透特性的研究是裂缝性介质渗流分析的基础。针对含单裂缝的多孔介质,分别利用Darcy方程和Stokes方程描述基岩和裂缝中的流动,采用连续边界条件、Bea-vers-Joseph边界条件和Beavers-Joseph-Saffm an边界条件,得到考虑基岩渗透率的广义立方定律和分别满足3种边界条件的单裂缝介质的等效渗透率理论计算公式。参数分析表明,由3种边界条件所得到的单裂缝介质的等效渗透率较为一致(尤其当α>1时),因此应用经典的连续边界条件可简化问题,提高计算效率。研究结果为含裂缝多孔介质流动分析的参数确定提供了理论依据。     

页岩气燃烧器燃烧特性的数值模拟

研究页岩气的清洁燃烧特性并设计优化其燃烧器对页岩气的推广应用具有重要意义。根据页岩气的特点,设计了供小型工业炉使用的200 kW页岩气燃烧器,采用数值模拟的方法,研究了过量空气系数（1.05～1.35）、钝体等对页岩气燃烧的温度分布、燃烧产物、NO排放等特性的影响规律。结果表明：①随着过量空气系数增大,炉膛的峰值温度降低;②过量空气系数较大时,容易在燃烧器根部形成高温区域;③未加装钝体时,NO的生成量较大,NO的生成量随过量空气系数的增加而减小;④在燃气管出口处增加钝体后,可实现甲烷的完全转化;⑤与未加装钝体相比,炉膛温度峰值下降,钝体后形成回流区,回流的高温烟气能够有效预热喷出的燃气,减少了着火时间,温度分布较均匀,燃烧状况稳定,产生的NO浓度较低。综合考虑的结论认为,增加钝体优化后的燃烧器,当过量空气系数为1.25时的工况性能最优。     

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。     

端部导流板对多孔介质内低浓度瓦斯燃烧特性的影响

利用模拟软件Fluent 6.3建立二维模型并进行合理设置,对多孔介质中的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了燃烧器端部设置导流板和没有导流板时的速率分布、温度分布和NOx生成情况。结果表明,有导流板的多孔介质燃烧器的速率分布比无导流板的燃烧器更加均匀;加导流板时,可防止回火,提高燃烧器的安全性,一定程度上有利于换热效率的提高;瓦斯流速较小时,无导流板燃烧器中生成的NOx较少,而流速增大一定量后,有导流板的NOx产生量较少,燃烧器设计时,应根据实际燃气速率的情况考虑导流板的设置。     

裂缝性多孔介质纵波频变特性研究

各向异性介质地震波衰减的研究一般只针对横向各向同性介质,即包含一组垂向裂缝。实际储层中往往存在多组正交或斜交裂缝,因此研究含多组裂缝储层的地震波频散和衰减非常必要。Chapman建立了包含两组裂缝的中观尺度喷射流模型,但是没有讨论两组裂缝对特征频率、频散和衰减幅度的影响。为此,建立了计算含多组裂缝储层纵波频变特性的方法。首先对Chapman模型数值模拟,讨论裂缝参数对特征频率和频散、衰减幅度的作用;然后分析Chapman模型和标准线性固体模型之间的关系;最后建立利用广义标准线性固体模型计算包含多组裂缝储层的频变纵波模量的方法,即利用Chapman模型和各向异性Gassmann方程得到低频模量,利用Chapman模型得到高频模量。所提方法利用低频、高频极限模量和模量损失表征地震波的频散和衰减特性,其中模量损失可表征每组裂缝的贡献,并得出以下认识：1裂缝方位和地震波入射方向只影响频散幅度和衰减幅度,而不影响频散频带和衰减频带;2不同裂缝发育情况的纵波速度V_P(或纵波逆品质因子Q_P^-1)曲线间存在代数关系,因此可以利用单组裂缝的V_P(或Q_P^-1)曲线表示两组甚至多组裂缝的V_P(或Q_P^-1)曲线;3当地震波传播方向与裂缝平行时,V_P随频率的变化很小,P波衰减最小。所提方法对于研究各向异性介质的地震波场特征及地震响应机理具有一定实际意义。     

疏水缔合聚合物在地层多孔介质吸附特性研究

针对海上稠油油藏聚合物驱用的疏水缔合聚合物,本文通过淀粉-碘化铬比色法研究了相对分子质量、水解度以及浓度的变化对其静态吸附量的影响,同时还测定了聚合物在人造岩心中的动态吸附量。研究表明疏水缔合聚合物的静态吸附量随相对分子质量的减小而缓慢降低;经剪切降解后,聚合物的相对分子质量由943.72×104降至245.22×104时,其吸附量的保留率仍能达到75.5%;通过加入氢氧化钠改变聚合物的水解度,聚合物的吸附量随水解度的增大而缓慢降低,水解度由33.78%增至66.82%时其吸附量的保留率高达97.9%;聚合物的吸附量随浓度的增大先显著增加后趋于平缓,具有典型的朗格缪尔吸附曲线特点。聚合物在人造岩心中的动态吸附量测试结果表明静态吸附量约为动态吸附量的10倍。     

聚合物溶液在多孔介质中的流动特性

为探索聚合物溶液经多孔介质机械降解后黏度/浓度的分布规律以及调整非均质性的能力,开展了聚合物溶液在多孔介质中流动特性的研究实验.实验结果表明,流速越高/运移距离越远/渗透率越低,聚合物溶液黏度损失率越高.聚合物黏度损失存在着快速降解的"临界流速"和极限降解的"极限流速";黏度损失主要发生在岩心入口端和油藏近井地带;黏度...     

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。     

多孔介质的声波

本文根据M.A.Biot的理论,介绍了多孔介质中三种体波的传播特性和测定这三种波波速的模式转换方法,测量结果表明,理论与实验结果基本一致。文中指出了这项研究对地震勘探、声波测井资料解释有一定意义。