关键词： Pore-throat size distribution   Yield stress fluids   Pore-network modeling   Laboratory experiments   measurements   Hydraulic properties   THROAT SIZE DISTRIBUTIONS   BEREA SANDSTONE   POROUS-MEDIA   TRANSPORT-PROPERTIES   FLOW   MICROSTRUCTURE   TOMOGRAPHY   IMAGES   MICROTOMOGRAPHY   SIMULATIONS  

摘要： Substantial progress has been recently achieved in the development of a clean alternative to mercury intrusion porosimetry (MIP) based on single-phase flow measurements in porous samples using yield stress fluids. However, no study to date has examined the scale of the pore length actually provided by the yield stress fluids porosimetry method (YSM) in consolidated porous media. Indeed, while the results of YSM were compared to those provided by MIP in the past, the relationships between the characterized pore size distribution (PSD) and the actual pore geometry have still not been addressed for this type of porous media. This issue is of special interest to geoscientists involved in seeking relevant information from core characterization operations. With this aim in mind, the objective of the present paper is to evaluate the agreement between the PSDs characterized by YSM, the pore-opening size distributions provided by MIP tests, and the pore-throat and pore-body size distributions obtained from X-ray computed microtomography. For this purpose, a set of artificial and natural porous samples with permeability values extending over two magnitudes were characterized by using both YSM and MIP laboratory tests. Then, the results were matched to the model pore geometries extracted from digital images of the real microstructure. This analysis led to the main conclusion that YSM can be reliably used as an adequate substitute for MIP in the case of the investigated consolidated media, given the general agreement observed between these methods.

关键词： 特高含水期   剩余油   VOF方法   复杂多孔介质   两相流  

摘要： 准确认识多孔介质内水驱剩余油的微观赋存状态对于改善高含水油田水驱开发效果,提高水驱采收率具有重要意义。在对Volume of Fluid(VOF)方法验证的基础上,充分利用其追踪两相界面动态变化、再现微观渗流物理过程的优势,开展特高含水期砂岩油藏物性条件、驱替方式对剩余油微观赋存特征和采收率的影响研究。通过分析典型孔隙结构的微观渗流特征和剩余油受力情况,揭示不同类型微观剩余油的动用机制和规律:水湿条件下驱替速度的增大和驱替方向的改变会使得微观剩余油分布较为分散且采收率得到不同程度的提高;油湿及高黏度比条件下毛管阻力、黏滞力较大,剩余油多以簇状和多孔状聚集分布,采出程度相对较低。

关键词： Flow boiling   Micro-porous structure   Trapped liquid   Liquid bridge   Film flow   Heat transfer enhancement  

摘要： 为解决高温部件的散热问题,流动沸腾技术被广泛应用于大功率设备热管理领域,采用多孔涂层和多孔材料可以进一步提高换热效果.与通道中的沸腾过程不同,由于孔隙-喉道结构复杂、流体流动方向随机性大,多孔结构内气固液三相作用规律尚不明确,换热面存在液体蒸干、壁温飞升、材料烧毁等风险.为深入研究微多孔结构内部流动沸腾传热性能,本文搭建了微观模型可视化实验系统,以揭示多孔介质内束缚水的运移机理,并量化相变过程中束缚水的运输形式及其对流动沸腾的影响规律.利用激光诱导荧光和粒子追踪技术获得了液膜在多孔骨架表面的运动速度.通过理论分析,作者发现薄液膜流动受到相邻两液桥间毛细压力差驱动,且毛细效应引起的液桥和薄液膜流动对冷却液向受热表面的输送起着重要作用.进而作者提出了一种孔喉尺寸在10~90μm的不规则多孔结构.该结构实现了传热系数5%~10%的提高,同时压降降低了5%~23%,有助于维持冷却系统高效稳定运行,为多孔材料强化流动沸腾表面结构的设计提供了重要参考.

关键词： 多孔介质   渗流   荧光倒置显微镜   孔隙尺度   碳封存  

摘要： 为了更好地从微观尺度揭示流动机理,研制了高温高压多相渗流显微成像实验系统,开发了孔隙尺度的多相流体成像识别技术。以CO_(2)在不同孔隙通道结构微芯片中驱替咸水实验为例,介绍了该实验系统的使用步骤和方法,利用荧光倒置显微镜结合高速相机,捕获了CO_(2)咸水层封存中的两相微观渗流过程。通过后期图像处理可以定量分析饱和度等物性参数,为系统掌握多相流体微观渗流规律提供了必要的基础实验数据,为工程应用提供一定的理论参考。

关键词： 微观结构   等效孔隙网络模型   孔隙尺度   孔喉结构参数   绝对渗透率   各向异性  

摘要： 以羊场湾不粘煤为研究对象,基于micro-CT扫描实验和Avizo处理软件,对煤中孔裂隙、矿物质以及煤基质进行精确提取与分割,并通过三维重构技术,得到了连通孔裂隙模型;在此基础上,进一步建立了具有孔裂隙形态学拓扑结构的等效孔隙网络模型,统计分析了煤中孔喉结构参数,包括孔隙半径、孔隙体积、喉道半径、喉道长度以及配位数;基于孔隙尺度的渗流模拟,实现了孔裂隙空间单相水的可视化渗流过程,并计算了3个方向的绝对渗透率。研究结果表明:羊场湾不粘煤中以片状孔隙群和大尺度互相垂直的裂隙发育为主,平均孔隙半径和喉道半径分别为106、27.79μm,平均配位数为3.45;在单相水渗流过程中,孔裂隙空间内的渗流速度明显高于流入流出端,3个方向的渗透率表现出明显的各向异性,其中y方向的绝对渗透率数值最大,x方向的渗透率最小。

关键词： 纳米流体驱油   提高采收率   孔隙尺度模拟   流体体积法  

摘要： 基于不同渗透率岩心的三维微观模型,采用流体体积法对纳米流体驱油进行数值模拟;利用实验测得的含SiO_(2)纳米颗粒的悬浮液界面张力、接触角和黏度,针对质量分数为0~1%、具有不同粒径的SiO_(2)纳米颗粒的水基悬浮液,研究了纳米颗粒质量分数和粒径、驱替液流速、原油黏度和岩心渗透率对纳米流体驱油效率的影响。研究表明:采收率随着颗粒质量分数的增加而增加,纳米颗粒质量分数增加到0.5%时,与水驱相比采收率可提高约19%;纳米流体驱油采收率随着纳米颗粒粒径的减小而增加;在毛管数接近临界值的注入模式下使用纳米流体驱油对高黏低渗储集层提高采收率最为有效,且提高采收率幅度随着驱替速度的增加而减小;原油黏度越大,岩石渗透率越小,纳米流体驱油提高采收率的效果越明显。图16表2参37。

关键词： 润湿性   绿泥石   孔隙尺度   岩芯尺度   延长组   鄂尔多斯盆地  

摘要： 润湿性是储层的重要性质,对提高采收率和油气运移研究至关重要.岩石矿物组成影响储层的润湿性,但对其具体作用仍没有明确认识.文章以鄂尔多斯盆地延长组储层为例,开展了储层岩石学特征和润湿性特征的综合研究,分析了绿泥石对砂岩储层润湿性的影响作用.结果表明,延长组储层内绿泥石非常发育,主要包括碎屑状绿泥石、绿泥石膜和黑云母转化的绿泥石;其中绿泥石膜通常覆盖在孔隙周围,构成孔隙表面的主要矿物.储层受到原油的充注及改造作用后,绿泥石在孔隙尺度具有水润湿和油润湿两类.绿泥石是组成储层油润湿孔壁的主要矿物,对岩石油润湿性的形成起重要作用.在岩芯尺度,受到岩石非均质性和含油性差异等影响,孔隙周围绿泥石的含量与Amott-Harvey指数相关性较差.

关键词： 液氮压裂   煤层气   储集层改造效率   CT扫描   数字岩心   原子力显微镜   孔喉连通性   微纳米尺度   力学性质  

摘要： 液氮压裂是提高煤层气储层改造效率的潜在可行性技术之一,而目前对于液氮冷冲击作用下煤岩孔喉连通性及微观渗流特征可视化的研究则较少,致使该作用对煤岩微纳米尺度渗流特征与力学性质的影响机制认识尚不明确。为了给液氮压裂提高煤层气储层改造效率技术提供理论依据,基于CT扫描和原子力显微镜研究了液氮冷浸前、后煤岩微纳米尺度孔隙结构及力学性质的变化,揭示了液氮冷冲击作用对煤岩渗流能力的影响机制。研究结果表明:①液氮冷浸后,煤岩孔隙数量和孔隙尺度均增大,本次实验条件下孔隙度增大2倍,微裂缝占主导,微裂缝体积占比由液氮冷浸前的7.7%增至90.0%;②基于CT三维孔隙结构重构模型,液氮冷浸后,煤岩喉道数量、总长度、总体积均显著增加,较之于液氮冷浸前,分别增加了1.7倍、1.4倍、1.3倍,煤岩孔隙连通性得以明显改善;③液氮冷浸后,煤岩的绝对渗透率显著提高,在实验条件下为液氮冷浸前的77倍,热应力形成的微裂缝成为液氮冷浸后煤岩的主要渗流通道;④液氮冷浸后,煤岩基质区域和矿物区域均有孔洞及裂缝形成,煤岩表面粗糙度增加,与此同时煤岩基质区域和矿物区域的弹性模量均有所下降,弹性模量平均值分别降低81%、91%。结论认为,液氮冷冲击作用使得煤岩微观缺陷增多、力学性质劣化;液氮压裂有望成为一种高效、绿色的新型煤层气储层改造技术。

关键词： 富油煤   孔隙结构   低温液氮吸附法   压汞法   核磁共振法   气渗透法  

摘要： 利用富油煤提油炼气是弥补我国油气供给不足的重要措施,而富油煤的孔隙发育特征及其渗透能力等方面的研究是开发利用富油煤的基础工作。以榆神府矿区富油煤为研究对象,采用低温液氮吸附法、压汞法、核磁共振法以及气渗透法等多元手段对富油煤多尺度孔隙结构进行分析,并开展富油煤全段孔隙表征研究。基于富油煤多尺度孔隙结构测试结果,开展富油煤孔隙特征与传统低阶煤样差异性讨论。结果发现:榆神府矿区富油煤微小孔隙极为发育,占比高达70%以上,大孔、中孔发育相对不足,仅占总孔隙的25%~30%;核磁共振结果与低温液氮吸附法、压汞法联合表征结果对比发现,联合低温液氮吸附法与压汞法可较好地表征煤样全段孔隙;相较于传统低阶煤,富油煤具有较大的孔比表面积与低温氮吸附量,分别为27.48 m^(2)/g、40~50 cm^(3)/g,具备富油煤提油炼气的良好物性条件。

ISBN: (纸本)9787030689931