关键词： 相变微胶囊   储热   孔隙尺度   数值模拟  

摘要： 设计了3种不同粒径的相变微胶囊储热单元,通过建立储热单元储热过程的数学与物理模型,在孔隙尺度下基于有限元法研究了相变微胶囊粒径尺寸对储热单元储热特性的影响,对比3种不同储热单元在相同工况下储热时间、熔化速率、有效导热系数及热通量等性能参数的差异。结果表明:相变微胶囊粒径对储热单元的储热性能有显著影响。随着相变微胶囊粒径增大,孔隙率减小,PCM的储热时间增加。在熔化过程中,相变微胶囊有效导热系数随熔化时间逐渐降低至定值,PCM热通量先急剧增加后逐渐减小。相变微胶囊粒径是影响PCM固液相分布的关键控因,PCM的熔化速率随着相变微胶囊粒径的增大而减小,熔化速率在初始阶段较大,但随着时间推移逐渐降低。

关键词： 水泥基材料   渗透系数   孔隙率   宏细观数值模型   多尺度法  

摘要： 水泥基材料是以水泥为基本胶结材料的多孔介质,孔隙率、孔隙尺寸及结构决定其渗透特性。对于低渗透性水泥基材料,物理测定其水力渗透系数较困难。为此,从细观尺度着手,基于向上扩展多尺度法,随机生成不同孔隙率的渗流三维模型,采用分级计算、逐级逼近方式,实现细观与宏观模型材料参数传递;应用图型结构与Dijkstra算法,判断孔隙连通性,研究了水泥基材料渗透性与其孔隙参数的关系。研究结果表明:①等效渗透系数随孔隙宽度的增加而增大,与孔隙尺寸的平方近似成正比。②孔隙的连通性随着孔隙率的增大而增强,有效孔隙率随之提高,等效渗透系数与有效孔隙率成二次函数关系。③当总孔隙率小于或等于0.2时,孔隙网络将不再连通,水泥基材料可视为不透水介质。

关键词： 优先流   优势通道   微米CT   孔隙网络模型   孔隙结构  

摘要： 电子计算机断层扫描(computed tomagraphy, CT)技术正被广泛应用于岩土多孔介质中孔隙的定量化表征,然而以往关于黄土孔隙定量化的相关研究存在CT扫描的分辨率不足问题,无法精准识别出黄土中的全部大孔隙。基于高精度的微米CT,以陕西延安Q黄土为例,在提取的黄土中真实孔隙结构的基础上,借助概化的孔隙网络模型研究了黄土的孔隙、孔喉和孔喉配位数分布特征,发现三者均呈对数正态分布;通过简化的Navier-Stokes方程及孔隙网络模型定量化地研究了在给定边界压差下管状通道、裂隙形成的优势通道中压力及流速的分布,与不含优势通道的代表性体积单元进行对比,发现裂隙对整体渗流特性的影响为均匀促进型,而管状通道为渗流集中型;在求得渗透系数后与原状黄土及重塑黄土的室内渗透实验结果进行对比验证了计算模型的可靠性。

关键词： 页岩油   孔隙尺度   水平集方法   运移特征   多次运移   残余油  

摘要： 页岩油在多孔介质孔隙尺度内流动过程复杂。基于水平集方法和N-S控制方程,建立页岩油多孔介质孔隙尺度运移模型,模拟页岩油多孔介质尺度多次运移过程,分析页岩油在多孔介质中的运移残留规律,以及孔隙尺度下初始运移速度、密度和动力黏度对页岩油运移周期的影响。结果表明:页岩油初次运移时优先从大通道突破并形成优势流动通道;初次运移后滞留残余气逐渐形成顽固残余油;随运移次数的增加,多孔介质中残余油增多,页岩油运移周期变短;页岩油初始运移速度对残余油体积分数影响较大,页岩油密度和动力黏度对残余油体积分数影响较弱。该结果为研究页岩油孔隙尺度运移特征提供参考。

关键词： 油气勘探   孔隙压力预测   小尺度网格   速度场模型  

摘要： 深度域层速度场参数是孔隙压力预测方法中最为重要的参数之一,但由于层析成像建模方法受地震资料品质的依赖程度较高,针对复杂构造地层或薄层目标地层,常规层析成像方法的模型建立精度难以得到保障,进而影响孔隙压力预测的精度。针对上述问题,本文提出一种基于小尺度网格层析成像的速度场建立方法,该方法对泥岩欠压实地层目标域构造进行网格剖分,通过解析共偏移距域道集的剩余曲率为自变量的三维矩阵方程以得到每个剖分网格点的剩余速度校正量,进而利用剩余速度校正量进行模型更新迭代,以提高速度场及孔隙压力预测的精度。剩余速度场的分辨率及精度由网格步长大小决定,减小网格步长间距能够提高剩余速度场模型建立的精度及分辨率,但会大幅降低建模效率。运用该方法对泥岩欠压实地层广泛发育的渤海A油田进行了方法测试,由实际资料测试结果分析可知,与常规方法相比,利用小尺度网格层析速度反演方法建立的速度场,能够大幅提高速度场建模的分辨率及精度,进而提高孔隙压力预测的精度,该方法有望在实际生产当中得到广泛的应用。

关键词： 多孔介质   孔隙尺度   CT成像   多相渗流  

摘要： 针对常规实验手段无法深入探究多孔介质内微观渗流机理问题,开发了一套基于微焦点CT成像技术的多相渗流实验系统。该实验系统主要由CT主机、模拟驱替环节、温度控制环节及数据采集环节等组成。整个实验过程主要包括CT主机预热、扫描参数确定、CT校正、检漏与真空处理、注液实验与CT扫描和CT图像处理等步骤。在实验平台上进行了CO_(2)^(-)盐水两相流动可视化研究,探讨了岩心内部孔隙结构与骨架分布特征、气-液界面演变规律和孔隙尺度多孔介质润湿机理。实验系统实现了孔隙尺度至岩心尺度多孔介质内多相多组分渗流过程监测。

关键词： 气化   积碳   多孔催化颗粒,孔隙尺度模拟  

摘要： 失活催化剂的气化再生过程是化工过程工业化连续运行的关键,其直接受到微观孔隙结构和焦炭分布特性的影响。本文基于格子玻尔兹曼方法,耦合相更新模型,研究了孔隙尺度上焦炭气化行为引起的孔隙结构的动态演变过程,评估了焦炭楔形分布对焦炭气化反应特性和传质特性的影响。结果表明,焦炭楔形分布条件下,气化反应导致轴向孔喉结构,且喉部不断右移。局部孔喉结构在一定程度上抑制了焦炭气化反应速率。本研究深入理解了焦炭气化行为引起的微观孔隙结构和传质特性的耦合作用,也为焦炭气化效率的提高提供了借鉴。

关键词： 孔隙网络模型   尺度升级   致密碳酸盐岩   相对渗透率曲线   微观孔隙结构  

摘要： 现有微观孔隙结构研究手段多局限于在微尺度提供孔喉尺寸、孔喉比等孔隙结构参数,所得结果无法直接应用于岩心尺度及矿场尺度等宏观尺度的研究中,其研究结果与储层实际结合具有一定困难。为此,从多尺度评价角度出发,以碳酸盐岩岩心数据体为研究对象建立孔隙网络模型分析碳酸盐岩微观孔隙结构,在此基础上,根据分布函数及分形函数对其进行尺度升级,获得岩心尺度评价参数。结果表明:尺度升级后的岩心表现出明显低渗、致密特性,与孔隙网络模型分析结果相符。可见,对微观孔隙结构分析结果进行尺度升级具有一定可行性,并且升级结果对于宏观尺度的评价工作具有一定的理论意义。

关键词： N-S方程   孔隙尺度   非混相驱替   非均质性   采收率  

摘要： 深入理解水油两相在多孔介质内的非混相驱替过程对于水驱油藏开发具有至关重要的意义.为摸清水油两相流动模式,本研究基于Navier-Stokes(N-S)方程模拟水油两相在微观多孔介质中的非混相驱替过程,采用相场方法实时描述两相界面变化.并对比了均质多孔介质模型与非均质多孔介质模型内的水驱油过程,研究了多孔介质非均质性对于水油非混相驱替模式、驱替效率及出口端见水时间的影响.两相流体的非混相驱替模式通常可分为三种类型:毛管指进、稳定驱替、黏性指进.其流动模式通常取决于两个无量纲数,毛管数和黏度比.本研究结果表明,多孔介质非均质性会增强水油两相驱替过程界面的不稳定性,使得非均质模型内的非混相驱替更易向黏性指进发展,降低黏性指进产生的临界毛管数;非均质模型的无水采收率较均质模型低,多孔介质无水采收率并不随毛管数的增大而增大,当驱替模式由毛管指进向黏性指进转变时,无水采收率随毛管数的增大而减小;相同毛管数条件下,非均质模型出口端的见水时间比均质模型早,黏性指进的形成会减小均质与非均质模型见水时间差异.该研究初步揭示了多孔介质非均质性对于水油非混相驱的影响,为深入理解油气储层中水油两相流动规律提供了理论支持.

关键词： CO_(2)地质封存与利用   孔隙尺度   岩心尺度   储层尺度  

摘要： 碳捕集、利用与封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)是指将CO_(2)从能源利用、工业生产或大气中分离出来,经过提纯运送到可利用或封存场地,以实现被捕集的CO_(2)与大气长期分离的技术。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)近期在报告中指出:CCUS技术是碳减排与碳中和的“foundation”技术。在我国碳达峰碳中和的“双碳”目标大背景下,CCUS技术被认为是我国实现碳中和目标不可或缺的关键性技术之一。该文对国际、国内主要研究团队和作者研究团队近年来在CO_(2)地质封存、增产致密油/页岩气/深层地热开采过程中的关键热质传递问题研究进行了综述,通过理论分析,利用分子动力学、格子Boltzmann、计算流体力学等模拟方法,和微观孔隙尺度可视化实验、岩心尺度核磁共振实验、超临界压力流体对流换热实验等实验手段,从不同尺度阐述了储层条件下超临界CO_(2)在微纳多孔结构中多相多组分流动与热质传递机理,分析了矿物反应、降压析出、流体变物性、尺度效应等对CO_(2)地质封存和驱油、驱气、采热过程中的影响规律,从而为CO_(2)地质封存和利用的应用提供理论和技术支撑。