关键词： 相场   N-S方程   孔隙尺度   润湿性   残余油  

摘要： 为摸清水驱后残余油的形成机理及分布情况并挖掘残余油潜力,基于N-S方程建立了并联孔隙微观模型,运用相场法追踪驱替过程中的相界面,研究不同壁面润湿条件下的水驱后残余油分布特征,并通过聚合物驱改善流度比、表面活性剂改变界面张力或发生润湿反转等方法挖潜水驱后残余油,研究流度比及界面张力等参数对水驱后并联孔隙内残余油微观流动规律的影响。结果表明,当岩石表面表现为亲水时,水驱后残余油主要滞留在并联孔隙的大孔道内,通过聚合物驱改善流度比可以将孔道内的残余油有效动用,表现为残余油被整体驱动。当岩石壁面为亲油时,水驱后残余油主要滞留在并联孔隙的壁面以及小孔道内,改善流度比对小孔道内形成的残余油很难达到动用的目的,但通过表活剂改变润湿性后,残余油被拉伸成油滴并聚并,最终降低残余油饱和度;流度比或界面张力越小,驱油效率越高。该研究揭示了并联孔隙内水驱后残余油分布及动用机理,为水驱油藏有效开发提供了重要的理论依据。

关键词： 格子Boltzmann方法   锌镍单液流电池   孔隙尺度   多孔电极  

摘要： 针对锌镍单液流电池多孔正极,基于格子Boltzmann方法从孔隙尺度对多孔正极内的流动传质及化学反应过程进行了模拟,获得了多孔电极孔隙内部电解液渗流速度场、浓度场和电流密度变化。从孔隙内渗流与传质的角度分析了不同充电电流、电解液流速和多孔电极孔隙率对电极电化学反应的影响。

关键词： 高孔隙率   砂岩   压缩带   剪切带   模式演化   平均应力   多尺度  

摘要： 高孔隙率砂岩是油气藏、地下水等的重要储层,对其在不同加载条件下破坏模式演化的研究具有重要意义。采用有限元与离散元耦合的分层多尺度模拟方法,对同一种高孔隙率砂岩材料在(排水)双轴压缩试验、钻孔稳定性问题、水岩耦合问题等典型岩土工程边值问题中,破坏模式的演化进行了对比研究。研究表明,高孔隙率砂岩在不同加载条件下可以产生压缩带、含剪切变形带等具有显著不同几何特征的破坏模式;受应力集中、边界条件、孔隙压力变化等因素的影响,不同破坏模式之间可能发生演化,在边值问题中产生复杂的破坏形式;有效平均应力增加可能导致破坏模式从含剪切变形带演化为压缩带,反之,有效平均应力降低也可能导致从压缩带向剪切带的演化。

关键词： 气体水合物   生成   分解   X-CT   分布特征  

摘要： 天然气水合物在沉积物中的分布规律对其勘探开发起着至关重要的作用。本文采用X射线计算机断层扫描技术(X-CT),通过原位扫描气体水合物生成与分解各个阶段,研究了水合物在生成与分解过程中在多孔介质中的分布规律。实验结果表明,水合物在多孔介质中的生成位置主要受传热速度及气体扩散的影响,水合物分布呈现随机性;在分解过程中,热刺激法及降压法均导致水合物二次生成,前者可以促进水合物在多孔介质中的均匀分布,后者则使沉积物分布更加均匀。

关键词： 多孔结构   CO2   升温   过饱和   析出  

摘要： CO2和高温蒸汽都在提高原油采收中被广泛应用。两者联合可以有效降低原油黏度、改善流动性,补充地层能量,提高波及效率。在高温蒸汽作用下,已溶解于原油的CO2会发生过饱和析出。析出气泡成核、生长和流动对地层多相流体分布及渗流有重要影响。本文通过孔隙尺度高压可视化实验系统,研究超临界CO2-油升温过饱和析出,探究了升温幅度和速率对过饱和析出气泡成核、生长和流动三个阶段的影响机理,同时也分析了气泡不同成核特征对后续生长和流动的影响规律。

关键词： 多孔肋   细小通道   孔隙尺度模拟  

摘要： 泡沫金属具有很高的比表面积,有望进一步提高细小通道热沉的流动换热性能.本文研究了多孔肋细小通道热沉中的充分发展流动.模拟基于拉盖尔-沃罗诺伊镶嵌方法构造多孔肋几何结构,使用直接模拟方法避免宏观方法中选择参数对结果的影响.本研究得到孔隙率、填充率和雷诺数对速度分布和压降的影响规律,基于速度分布分析了填充率影响泊肃叶数的一般规律,并将模拟结果整理为经验关联式.本文还对比了宏观方法的模拟结果,讨论了宏观方法中等效黏度的影响.

关键词： 格子玻尔兹曼方法   微扩散层   孔隙尺度模拟   孔隙结构   渗透系数  

摘要： 运用基于球体的模拟退火方法和动态颗粒堆积模型数值重建了微扩散层(MPL),其中前者更能准确地反映多孔介质的孔隙特性.利用具有多反射固体边界的多弛豫时间格子玻尔兹曼方法模拟了重建的微扩散层内的单相流动.系统地分析了碳相体积分数、聚四氟乙烯(PTFE)载量、孔隙率和PTFE分布方式对微扩散层孔隙结构和渗透率的影响.结果表明:微扩散层渗透率随碳相体积分数和PTFE载量的增加而减小,且PTFE的分布方式影响微扩散层的孔隙结构和渗透率.KC关联式低估了MPL的渗透率,通过拟合计算数据提出了预测MPL渗透系数的关联式,预测结果与孔隙尺度模拟结果的相对误差小于12%.

关键词： 微流控模型   微观剩余油   赋存状态   流动路径变化特征  

摘要： 水驱是我国常规砂岩油藏最主要的开发方式,研究微观剩余油流动动态对于指导处于高含水阶段的水驱油藏开发具有重要意义。本文在微观玻璃模型驱替实验的基础上,建立了微观剩余油特征参数定量表征方法,以"微观剩余油占据的孔喉数"、"形状因子"、"油—岩石接触比"和"欧拉数"为特征参数,对微观剩余油进行了分类识别和定量统计,进而研究了水驱过程中微观剩余油的赋存状态和动态演化特征。在此基础上,进一步地以不同类型微观剩余油所占据孔隙的"平均孔隙半径"、"平均孔喉比"和"平均配位数"为特征参数,研究了微观剩余油的流动路径特征。研究结果表明:孔隙半径是决定簇状剩余油赋存的主控因素,孔喉比是形成多孔状剩余油的主控因素,而滴状微观剩余油分布的孔隙半径、孔喉比和配位数都更加宽泛,柱状和膜状剩余油分布的孔喉比和配位数也均较为宽泛;在非均质模型中,非均质性对簇状和多孔状微观剩余油流动动态起着主导作用,微观剩余油主要存在于孔喉半径较小的低渗区域,孔喉比和配位数的影响不大,而其他三类非连续相剩余油均在水驱过程中尤其是高含水阶段形成,并且多存在与水驱已波及区域,非均质性对其微观剩余油的流动动态影响较小。

关键词： 构造煤   孔隙结构   分形特征   灰色关联分析  

摘要： 构造煤的孔隙结构具有非均质性、自相似性及标度不变性等分形特征,难以用传统的欧式几何方法对其孔隙特征进行定量描述。为了研究构造煤不同尺度孔隙结构的分形特征及表征方法,采用低温CO2吸附法、低温N2吸附法和压汞法等分别测试了4种试验煤样(原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤)的微孔、介孔及大孔孔隙结构,分析了构造煤中不同尺度孔隙的分形特征,探讨了构造煤孔隙结构多尺度分形特征综合表征方法,运用灰色关联方法研究了构造煤孔隙分形维数的影响因素。研究结果表明:基于CO2吸附数据的微孔填充模型、基于N2吸附数据的FHH模型和基于压汞数据的热力学模型分别能够对构造煤微孔、介孔和大孔孔隙的分形特征进行有效表征,不同尺度孔隙的分形维数随构造煤类型变化的规律不同,其中微孔分形维数及介孔中2~6 nm孔径段的分形维数随构造煤的破坏程度增大而增高,其余尺度孔隙的分形维数变化则没有明显规律。以阶段孔容比例为权重,对构造煤不同尺度的孔隙分形维数进行加权计算,即得构造煤多尺度综合分形维数,其能够反映不同尺度孔隙的分形特征,表现为多尺度综合分形维数随构造煤变形程度的增强而增大。根据灰色关联度排序,中值孔径、微孔孔容、总比表面积、微孔比表面积等因素对分形维数的影响最大,最可几孔径、总孔容、介孔比表面积、微孔比表面积比例等因素次之,灰分、挥发分、介孔孔容、介孔比表面积比例等因素对分形维数的影响相对较小。

关键词： 多相流   剩余油   多孔介质   相场方法   提高采收率  

摘要： 基于真实岩心颗粒粒径分布,利用过程法构建疏松砂岩油藏的三维孔隙结构模型,利用相场方法建立两相流体流动数学模型并利用有限元方法进行求解,研究驱替速度、流体性质、润湿性对剩余油分布以及采出程度的影响.结果表明:驱替速度的增大和油水粘度比的减小会导致较大的毛管数,进而有利于采出程度的提高;就润湿性而言,水湿条件下毛管力是水驱油的动力,而在油湿条件下是阻力,因此水湿岩心采出程度更高.同时,从孔隙尺度对油水渗流机理及剩余油分布机理进行揭示,结果表明:由于多孔介质的复杂孔隙结构,流体在流经不同孔隙时呈现不同的流动特征,进而对油水两相流整体的压力分布、流速分布造成重要影响.