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： 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： 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。

关键词： 大多尺度孔隙皮革   游离甲醛   甲醛含量测定  

摘要： 目前的大多尺度孔隙皮革游离甲醛含量测定研究对于甲醛的回收力度较小,皮革内部甲醛含量无法得到释放,导致最终测定的甲醛含量偏低,无法满足测定需求。据此,提出一种大多尺度孔隙皮革游离甲醛含量测定的新方法。选用萃取方法进行甲醛含量的测定,改变萃取条件,分析不同萃取条件对甲醛含量测定的影响,获得最佳萃取条件。实验结果表明,萃取的最佳条件为:萃取温度为95℃,萃取时间为30d。

关键词： 非饱和孔隙介质   多尺度波至流   波传播理论  

摘要： 弹性波在非饱和孔隙介质中传播时,孔隙流体会发生宏观Biot流、微观喷射流以及由于孔隙流体不同(气、液双相)导致的介(中)观流.将非饱和孔隙介质等效为含液相孔隙流体的背景介质中嵌入含气相孔隙流体的包裹体,在非饱和双重孔隙介质模型基础上,引入微观喷射流,建立了包含宏观、微观和介观三种尺度波至流的非饱和孔隙介质波传播方程.数值分析表明该模型可以更好地预测更宽频带内的波速频散和衰减.

关键词： 多孔吸液芯   两相流   毛细抽吸   格子Boltzmann   孔隙尺度  

摘要： 通过改进后的QSGS方法构造了三维复杂多孔吸液芯结构,采用格子Boltzmann方法和GPU并行算法,数值模拟了孔隙尺度下多孔吸液芯毛细抽吸两相传输动态特性,并探讨了表面润湿性和孔隙率对两相界面分布和毛细性能的影响。研究结果表明,对于三维复杂结构多孔吸液芯,毛细抽吸过程中两相界面不规则性、分布不均匀性程度较大,孔尺度效应显著。在一定范围内,随着多孔表面润湿性的增强,吸液芯孔隙率的降低,毛细作用相应增强,吸液芯内液体抽吸速率增加,最大吸液量逐步增大,毛细性能也随之提高。