液桥的动态界面特性对液-液自发渗吸的影响研究

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作者 张晟庭 李靖 +4 位作者 陈掌星 毕然 强壮 吴克柳 王子怡 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1163-1177,共15页

在自然界和工业应用中,多孔介质中的多相流动现象普遍存在,如地下水流动、油气开采、非饱和颗粒材料等.在这些过程中,液桥的存在对多相流动产生显著影响.基于改进的液-液自发渗吸理论模型及改进流-固作用力格式的两组分Shan-Chen模型,... 在自然界和工业应用中,多孔介质中的多相流动现象普遍存在,如地下水流动、油气开采、非饱和颗粒材料等.在这些过程中,液桥的存在对多相流动产生显著影响.基于改进的液-液自发渗吸理论模型及改进流-固作用力格式的两组分Shan-Chen模型,研究了液桥的存在对毛细管内液-液自发渗吸的影响.结果表明:与不含液桥的渗吸过程相比,液桥的存在使得毛细管内产生3个界面,显著增大了系统的动态接触角,降低自发渗吸速度.随着润湿性的增强,液桥的存在使得界面动态变化特性增强的幅度更大.当液桥的黏度小于非润湿流体的黏度时,整个系统的动态接触角随着渗吸长度的增加而增强;若二者黏度相等,整个系统的动态接触角为一稳定值;而当液桥的黏度更大时,整个系统的动态接触角随着渗吸的进行逐渐减小.将模拟获得的实时动态接触角纳入至渗吸理论中,可以改善由液桥界面动态变化导致的渗吸长度的理论值与模拟结果间存在的偏差,并得到与模拟基本一致的结果.文章还利用模拟数据,系统地评价了Cox-Voinov模型对含有液桥以及不含液桥体系的渗吸过程中的界面动态变化特性及渗吸长度预测能力. 展开更多

关键词 液-液自发渗吸 格子BOLTZMANN方法 液桥 动态接触角 两相流

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孔隙型碳酸盐岩油藏储层微观孔隙结构定量表征及驱油效果评价

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作者 王牧原 李勇 +5 位作者 吴克柳 陈掌星 李靖 冯东 朱清源 郭世强 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期96-107,共12页

孔隙型碳酸盐岩储层非均质性强且孔隙类型多样,水驱采出程度差异较大,其主控因素尚不明确。基于孔喉频度分布曲线定性分类了储层微观孔隙结构,通过数字岩心技术建立了微观孔隙结构定量表征的方法,明确了中东某地区孔隙型碳酸盐岩孔喉特... 孔隙型碳酸盐岩储层非均质性强且孔隙类型多样,水驱采出程度差异较大,其主控因素尚不明确。基于孔喉频度分布曲线定性分类了储层微观孔隙结构,通过数字岩心技术建立了微观孔隙结构定量表征的方法,明确了中东某地区孔隙型碳酸盐岩孔喉特征,并开展水驱油室内物理实验,阐明了不同类型岩心采出程度差异及其主控因素。结果表明:①研究区储层微观孔隙结构可分为偏粗单峰型、偏细单峰型Ⅰ、偏细单峰型Ⅱ、偏粗双峰型及多峰型,储集性能与岩心均质性无显著关系,非单峰型的单相渗流能力优于单峰型,且单峰型随岩心均质性增强,单相渗流能力变差。②非单峰型的平均配位数和平均孔喉比均高于单峰型,且单峰型随着岩心均质性的增强,平均配位数和平均孔喉比降低。所有类型随喉道半径增加,孔喉比上限呈下降趋势;随孔隙半径增加,配位数上限呈指数型上升。③宏观上,岩心均质性为驱油效率主控因素;微观上,非单峰型在大孔喉处的高连通性以及小孔喉处的大孔喉比是导致其驱油效率显著低于单峰型的根本原因,且孔喉尺寸是单峰型驱油效率的重要影响因素。 展开更多

关键词 孔隙型碳酸盐岩油藏 微观孔隙结构 数字岩心 定量表征 驱油效率

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CO_(2)捕集、利用和封存在能源行业的应用:全球案例分析和启示

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作者 薛振乾 谢祥 +3 位作者 马浩铭 孙喆 张凯 陈掌星 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2024年第1期14-21,共8页

为了实现中国21世纪中叶达到碳中和,大规模应用CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)技术可以减少能源行业的温室气体排放。通过对国内外CCUS技术、项目的调研,得出了关于未来CCUS部署的3个见解,这些见解有助于能源行业实现转型。首先,碳源浓... 为了实现中国21世纪中叶达到碳中和,大规模应用CO_(2)捕获、利用和封存(CCUS)技术可以减少能源行业的温室气体排放。通过对国内外CCUS技术、项目的调研,得出了关于未来CCUS部署的3个见解,这些见解有助于能源行业实现转型。首先,碳源浓度较低导致碳捕集效率低,从而导致碳捕集的经济成本较高的问题是目前CCUS项目无法商业化的主要因素,在发展当前的碳捕集技术,提高捕集效率和降低捕集成本的同时也应大力研究空气捕集技术,尤其是在工艺设计和新型吸附材料研发方面,争取实现弯道超车;其次,CO_(2)在油气藏和咸水层的封存与利用应当作为CCUS技术研究的重点,逐步实现大规模推广,并在技术升级和体系完善的基础上推广CO_(2)增强地热、煤层气等其他耦合技术;最后,应当在当前国际上较成熟的碳政策的基础上研究适合中国的激励政策,建立有效的法律法规。论文总结了当前CCUS的关键挑战,并为未来的CCUS研究方向提供了指导方向。 展开更多

关键词 CCUS 碳中和 碳捕集 CO_(2)利用 CO_(2)地质封存 CO_(2)提高油气采收率

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边底水碳酸盐岩气藏提高采收率的微观驱气效率 被引量：1

4

作者 吴克柳 朱清源 +5 位作者 陈掌星 李靖 冯东 王牧原 郭世强 郭豫川 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期122-131,共10页

边底水碳酸盐岩气藏储量丰富,是目前塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等油气产区重要的开发对象,边底水碳酸盐岩气藏在开发中后期普遍面临水侵影响,将引起驱气效率和采收率下降等问题。为此,首先通过耦合流体流动方程和界面追踪方程... 边底水碳酸盐岩气藏储量丰富,是目前塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等油气产区重要的开发对象,边底水碳酸盐岩气藏在开发中后期普遍面临水侵影响,将引起驱气效率和采收率下降等问题。为此,首先通过耦合流体流动方程和界面追踪方程,建立了孔隙尺度水气非混相流动模型,然后基于随机生长4参数法生成的非均质多孔介质模拟了水驱气过程,最后明确了剩余气的分布和形成机理,并探讨了微观驱气效率的变化机制。研究结果表明:①剩余气的分布包括盲端剩余气、孔喉间剩余气和簇状剩余气,其比例和规模受微观孔隙结构、润湿性和毛细管数共同控制,通过改变生产压差,打乱原有压力系统及气体膨胀,能进一步动用剩余气,进而提高微观驱气效率;②微观驱气效率与渗流过程密切相关,每一条水相优势通道的形成或扩大都会引起出口含水率的急剧上升并使驱气效率的增速变缓;③气藏微观孔隙结构和润湿性特征是确定的,通过优化毛细管数改变界面推进模式能有效提高微观驱气效率。结论认为,对于实际气井,应基于储层微观孔隙结构和润湿性特征,揭示气水界面推进力学机制的演变规律,进而确定最优毛细管数;明确孔隙尺度水气渗流特征及微观驱气物理机制,有助于指导气藏提高采收率方案的设计。 展开更多

关键词 边底水碳酸盐岩气藏 孔隙尺度 数值模拟 水气渗流 界面追踪 剩余气 驱气效率 提高采收率

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页岩气有机质和无机质吸附能力定量表征

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作者 陈掌星 冯东 +4 位作者 吴克柳 李靖 彭岩 贾新峰 东晓虎 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期65-75,共11页

以PR状态方程和CH 4分子与孔隙壁面作用势能为基础,通过引入局部密度函数理论,表征纳米孔隙中CH 4分布特征,进一步耦合页岩有机质和无机质的孔径分布特征及与CH 4相互作用的差异性,建立考虑页岩非均质性的CH 4吸附评价模型,并将模型预... 以PR状态方程和CH 4分子与孔隙壁面作用势能为基础,通过引入局部密度函数理论,表征纳米孔隙中CH 4分布特征,进一步耦合页岩有机质和无机质的孔径分布特征及与CH 4相互作用的差异性,建立考虑页岩非均质性的CH 4吸附评价模型,并将模型预测结果与实验测试结果进行对比。结果表明:模型预测结果与实验测试结果具有很好的一致性;有机质孔的吸附能力强于无机质孔,两类孔隙中吸附相的比例以及差异随孔隙尺度的增大而减小;在孔径为2 nm的孔隙中,有机质孔和无机质孔中吸附气占比分别为80%和62%;在孔径为20 nm的孔隙中,比例分别降至13%和10%;此外,有机质和无机质对吸附气的贡献不仅受孔隙表面性质的影响,而且受孔径分布特征特别是小孔隙(孔径小于20 nm)发育程度的约束。 展开更多

关键词 页岩气吸附 有机质 无机质 孔径分布特征 局部密度函数

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碳捕集、利用与封存技术的现状及前景 被引量：9

6

作者 张凯 陈掌星 +5 位作者 兰海帆 马浩铭 姜亮亮 薛振乾 张育铭 程世轩 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1-9,共9页

碳捕集、利用与封存(CCUS)是一种有效的碳处理技术。在碳中和背景下,中国CCUS技术将迎来万亿级产业风口。目前,CCUS技术各环节均取得了显著进展,但大规模应用仍面临诸多挑战。通过调研国内外CCUS技术文献以及全球正在运行和计划建设的C... 碳捕集、利用与封存(CCUS)是一种有效的碳处理技术。在碳中和背景下,中国CCUS技术将迎来万亿级产业风口。目前,CCUS技术各环节均取得了显著进展,但大规模应用仍面临诸多挑战。通过调研国内外CCUS技术文献以及全球正在运行和计划建设的CCUS项目,总结了国内外CCUS技术的发展现状和研究进展,进一步明确CCUS面临的挑战及未来发展前景。研究表明:目前碳捕集效率不足90%,碳捕集成本占CCUS项目总成本的60%~85%,碳捕集技术的研发重点应以燃烧前捕集(如乙醇、合成氨和天然气加工等行业)以及燃烧后捕集等以提高碳捕集效率、降低碳捕集成本为主;CO_(2)利用技术目前处于工业示范阶段,突破高温、高压环境瓶颈,寻找合适的催化剂提高碳利用效率是CO_(2)利用技术下一阶段的重点研究方向;CO_(2)在油气田和咸水层封存应围绕CO_(2)驱提高油气采收率和增加CO_(2)封存潜力开展进一步研究;CCUS项目需要克服实现经济盈利、技术创新、降本增效、政策补贴激励等挑战;CCUS耦合氢能、油气田地热能等新能源将成为未来CCUS推广的新模式。该研究对于准确把握CCUS技术研究方向,推动CCUS技术进步与创新,加速CCUS跨越式发展具有借鉴意义。 展开更多

关键词 碳捕集、利用与封存 碳捕集效率 CO_(2)提高油气采收率 CCUS耦合氢能 CCUS耦合油气田地热

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应力对超深层碳酸盐岩气藏孔喉结构的影响 被引量：1

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作者 张钰祥 杨胜来 +5 位作者 李强 王蓓东 邓惠 鄢友军 闫海军 陈掌星 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期49-59,共11页

超深层碳酸盐岩气藏埋藏深,应力状态复杂,非均质性极强,应力变化前后孔喉结构的变化规律尚不明确。选取高石梯-磨溪区块台内灯四气藏储层岩心,通过CT扫描得到应力实验和压裂实验前后不同类型储层的孔喉尺寸分布、缝洞占比和连通性等,研... 超深层碳酸盐岩气藏埋藏深,应力状态复杂,非均质性极强,应力变化前后孔喉结构的变化规律尚不明确。选取高石梯-磨溪区块台内灯四气藏储层岩心,通过CT扫描得到应力实验和压裂实验前后不同类型储层的孔喉尺寸分布、缝洞占比和连通性等,研究应力和压裂对超深层碳酸盐岩储层孔喉结构的影响规律。结果表明:在受压恢复后,孔洞型和缝洞型岩心的孔隙和喉道个数均大幅度下降且主要集中在半径在1 mm以下的微孔、中孔和0.04mm以下的微喉,孔隙平均半径、喉道平均半径和喉道平均长度均大幅度增加,缝洞比例大幅度增加,孔隙和喉道总体积趋于减小;孔洞型岩心连通孔喉体积占比大幅下降,而缝洞型岩心由于裂缝发育,其连通孔喉体积占比维持原有水平。压裂后,孔洞型岩心孔隙个数大幅度下降,减少的孔隙半径主要集中在0.5 mm以下的微孔和中孔,孔隙平均半径大幅度上升,增加的孔隙半径主要集中在0.5~0.8 mm,孔隙体积总体呈上升趋势,喉道个数、喉道平均半径、喉道平均长度和喉道总体积均趋于增加,缝洞比例大幅度增加,连通孔喉体积大幅度提高。实验表明超深层碳酸盐岩储层受压恢复后,渗流能力不降反而大幅度提升,压裂主要通过提高孔喉空间中裂缝占比来改善孔喉连通性。 展开更多

关键词 碳酸盐岩气藏 灯影组 应力 压裂 缝洞结构 孔喉结构

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应用径向流产能模拟法确定超深层碳酸盐岩气藏储层物性下限——以高石梯-磨溪区块为例 被引量：2

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作者 张钰祥 杨胜来 +5 位作者 王蓓东 李强 高鑫远 邓惠 鄢友军 陈掌星 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2023年第3期75-82,共8页

传统产能模拟法在确定气藏储层物性下限时模拟的线性流与实际矿场单井生产时的径向流不符,且基于岩心出口端气体流速与矿场井筒气体流速相等的假设条件与物模需要的相似准则不符。通过改进线性流的实验方法即径向流模拟法,设计新的实验... 传统产能模拟法在确定气藏储层物性下限时模拟的线性流与实际矿场单井生产时的径向流不符,且基于岩心出口端气体流速与矿场井筒气体流速相等的假设条件与物模需要的相似准则不符。通过改进线性流的实验方法即径向流模拟法,设计新的实验装置,模拟更符合气藏实际流线的平面径向流,将室内径向流实验得到的气体流量通过相似准则转换到实际矿场,可以更为真实地评价目的储层的渗流能力,并最终得到符合目的储层气藏产能特征的物性下限。结果表明:改进后的径向流产能模拟方法所获得的气井产能比改进前的线性流产能模拟方法提高约100倍;改进后的径向流产能模拟方法得到的物性下限更低,更符合高石梯-磨溪区块灯四段超深层碳酸盐岩气藏低孔、低渗但单井产能高的实际情况。研究成果能够更准确地评价超深层碳酸盐岩气藏储层的物性下限。 展开更多

关键词 超深层碳酸盐岩气藏 产能模拟 径向流 线性流 储层物性下限

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基于改进LBM的气液自发渗吸过程中动态润湿效应模拟 被引量：1

9

作者 张晟庭 李靖 +5 位作者 陈掌星 张涛 吴克柳 冯东 毕剑飞 朱上 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期355-368,共14页

微通道内气液自发渗吸是广泛发生在自然界及诸多工业领域的物理现象,而动态接触角是影响整个渗吸过程的关键因素.针对该问题,本文使用改进的伪势多相流格子玻尔兹曼方法(LBM),直接捕捉微通道内气液自发渗吸过程中的实时接触角,并分析接... 微通道内气液自发渗吸是广泛发生在自然界及诸多工业领域的物理现象,而动态接触角是影响整个渗吸过程的关键因素.针对该问题,本文使用改进的伪势多相流格子玻尔兹曼方法(LBM),直接捕捉微通道内气液自发渗吸过程中的实时接触角,并分析接触角的动态变化特性及其对渗吸长度的影响.首先,本文在原始的伪势多相流LBM的基础上耦合Peng-Robinson(PR)状态方程,改进流体−流体作用力以及流−固作用力格式,并采用精确差分方法将外力添加至LBM框架中.然后,通过校准模型的热力学一致性,模拟测试界面张力,静态平衡接触角等界面现象验证了模型的准确性.最后,基于建立的模拟方法,在水平方向上模拟微通道内气液自发渗吸过程.结果表明:渗吸过程中的接触角呈现动态变化特征,在渗吸初期,因受到惯性力的影响存在较大波动;随着渗吸距离的增大,其逐渐减小并趋近于静态平衡接触角.渗吸过程中的接触角与微通道尺寸及静态接触角有关,随着微通道宽度增大,实时的动态接触角与静态接触角相差大;随着静态接触角增大,实时的动态接触角与静态接触角的相差增大.此外,忽略动态接触角的Lucas-Washburn(LW)方程所预测的弯液面位置与模拟结果存在一定偏差,利用模拟得到实时动态接触角数据可以直接用于校正LW方程,校正后的LW方程预测的弯液面位置与模拟结果基本一致. 展开更多

关键词 气液自发渗吸 格子玻尔兹曼方法 动态接触角 微通道 Lucas-Washburn 方程

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不同类型壁面稠油-水体系润湿规律实验与分子动力学模拟 被引量：1

10

作者 卢宁 东晓虎 +3 位作者 刘慧卿 陈掌星 郑伟 曾德尚 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期111-121,共11页

稠油油藏在注蒸汽开发后期阶段,由于稠油、外来流体与岩石壁面间复杂的物化反应,使得壁面润湿性呈现较强的非均匀特征。本文以稠油室内润湿性实验为基础,利用分子动力学模拟手段,对高温高压环境下稠油在不同类型壁面上的润湿行为进行了... 稠油油藏在注蒸汽开发后期阶段,由于稠油、外来流体与岩石壁面间复杂的物化反应,使得壁面润湿性呈现较强的非均匀特征。本文以稠油室内润湿性实验为基础,利用分子动力学模拟手段,对高温高压环境下稠油在不同类型壁面上的润湿行为进行了研究,从而在分子层面揭示了稠油流体在固体表面的微观润湿机理,结果显示分子动力学模拟获得的稠油接触角变化规律与实验结果一致,反映了模拟结果符合岩石矿物表面的真实润湿特征。在此基础上,开展了不同类型壁面的模拟研究,发现壁面亲油基团的活性和数量是影响稠油润湿规律的关键。亲油的甲基基团具有短作用距离、强温敏特征,使得稠油在高甲基占比壁面和高温环境中呈现较大接触角,并造成稠油组分纵向分布差异。受温敏甲基影响,稠油胶质、沥青质重质族组分对稠油-壁面相互作用能的贡献在不同温度环境中表现不同:低温下稠油-壁面相互作用能以沥青质、胶质重质族组分作用为主,高温条件下芳烃等中质族组分对稠油在壁面上润湿具有重要贡献。分子动力学模拟结果有力地补充了实验数据,从微观层面揭示了稠油在不同类型壁面上的润湿机理,并为注汽开发后期的砂岩稠油油藏剩余油动用提供理论指导。 展开更多

关键词 稠油 壁面 润湿特征 室内实验 分子动力学模拟.

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热复合流体对堵剂颗粒沉降特性的影响

11

作者 王武超 刘慧卿 +3 位作者 东晓虎 陈掌星 李禹 王海涛 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期119-129,共11页

稠油热复合开采后期,尽管颗粒堵调作业对进一步提高原油采收率有明显的效果,但储层中存留的热复合流体对堵剂颗粒沉降特性的影响还不明确,从而限制了颗粒悬浮体系在该阶段的应用。为此,依据颗粒沉降速度理论,对颗粒悬浮体系基本物性与... 稠油热复合开采后期,尽管颗粒堵调作业对进一步提高原油采收率有明显的效果,但储层中存留的热复合流体对堵剂颗粒沉降特性的影响还不明确,从而限制了颗粒悬浮体系在该阶段的应用。为此,依据颗粒沉降速度理论,对颗粒悬浮体系基本物性与颗粒沉降速度的内在规律开展研究;通过颗粒悬浮性实验及Zeta电位实验,对不同因素下悬浮颗粒的沉降特性及机理认识开展研究。结果表明,颗粒粒径与孔隙直径之比越小,颗粒群的沉降速度越小;当pH值为5或7时,颗粒悬浮体系的稳定性较好,当pH值为9时,颗粒悬浮体系产生明显的凝聚沉降现象;阴离子或非离子表面活性剂对颗粒悬浮体系的稳定性影响较小,阳离子表面活性剂与颗粒悬浮体系产生絮凝现象,但随着pH值减小絮凝现象减弱,当pH值为3时,无絮凝现象出现。因此,选择合适的颗粒悬浮体系关系到稠油热复合开采后期深部堵调作业的成败。 展开更多

关键词 热复合流体 颗粒 沉降速度 悬浮性 絮凝现象

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堵剂颗粒溶液流变性的影响因素

12

作者 王武超 刘慧卿 +3 位作者 杨发荣 东晓虎 陈掌星 李禹 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期122-128,共7页

稠油热复合开采后期,储层中存留的热复合流体对堵剂颗粒溶液流变性的影响还不明确,从而限制了颗粒溶液在该阶段的应用。为此,依据流变性理论和黏浓公式,结合颗粒溶液黏浓变化规律,优选出一个能够准确描述SiO_(2)+聚合物分散体系的黏浓关... 稠油热复合开采后期,储层中存留的热复合流体对堵剂颗粒溶液流变性的影响还不明确,从而限制了颗粒溶液在该阶段的应用。为此,依据流变性理论和黏浓公式,结合颗粒溶液黏浓变化规律,优选出一个能够准确描述SiO_(2)+聚合物分散体系的黏浓关系;利用流变仪、Zeta电位分析仪和扫描电镜仪,开展了不同因素对SiO_(2)+聚合物分散体系流变性的影响及机理认识的研究。结果表明,SiO_(2)+聚合物分散体系的黏浓关系符合Krieger和Dougherty黏浓模型;随着温度或矿化度的增加,体系黏度减小;随着颗粒浓度或pH值的增大,体系黏度增大;添加阴离子和非离子表面活性剂的SiO_(2)+聚合物分散体系黏度相差不明显,而添加阳离子表面活性剂的SiO_(2)+聚合物分散体系黏度明显大于其余2种溶液的黏度;随着pH值减小,添加不同类型表面活性剂的颗粒溶液黏度均减小。因此,选择合适的颗粒溶液,为SiO_(2)+聚合物分散体系在稠油热采开发后期提高采收率的应用提供了理论基础。 展开更多

关键词 复合流体 颗粒 聚合物 絮凝 流变性

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生物质光炼制生产绿氢同时制备高附加值化学品

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作者 赵恒 张引弟 +1 位作者 胡劲光 陈掌星 《长江大学学报（自然科学版）》 2023年第5期98-109,123,共13页

生物质作为天然存在的、稳定的能源供给,是未来主导的可再生能源,其高值化应用有助于推动我国双碳战略目标。当前主流的天然生物质高值化应用平台如热催化等存在高能耗、高二氧化碳排放的缺点,相比而言,利用太阳光作为驱动力,通过光催... 生物质作为天然存在的、稳定的能源供给,是未来主导的可再生能源,其高值化应用有助于推动我国双碳战略目标。当前主流的天然生物质高值化应用平台如热催化等存在高能耗、高二氧化碳排放的缺点,相比而言,利用太阳光作为驱动力,通过光催化方式来实现生物质高值化应用,是极具前景的技术之一。与此同时,通过对催化剂进行精细设计,在实现光催化产氢的同时,还可以选择性地转化生物质生产高附加值化学品。详细阐述了生物质光炼制的基本原理,从双功能催化剂设计、催化反应系统、生物质预处理等方面汇总分析了对生物质光炼制的影响,并展望了未来发展生物质光炼制的研究方向和重点策略。 展开更多

关键词 生物质 光炼制 双功能催化剂 氢气 高附加值化学品

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数据驱动与物理驱动融合的双驱动渗流代理模型构建

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作者 毕剑飞 李靖 +5 位作者 吴克柳 高艳玲 陈掌星 冯东 张晟庭 李相方 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期104-114,共11页

渗流代理模型的构建是油气藏模拟技术研究的前沿方向,而目前广泛使用的纯数据驱动渗流代理模型无理论支撑,对数据数量和质量的要求较高,很大程度上限制了渗流代理模型的发展。为此提出了数据驱动与物理驱动相融合的双驱动渗流代理模型,... 渗流代理模型的构建是油气藏模拟技术研究的前沿方向,而目前广泛使用的纯数据驱动渗流代理模型无理论支撑,对数据数量和质量的要求较高,很大程度上限制了渗流代理模型的发展。为此提出了数据驱动与物理驱动相融合的双驱动渗流代理模型,其在纯数据驱动渗流代理模型的基础上,融合油气渗流理论,模拟预测油气渗流过程。结果表明:相较于纯数据驱动渗流代理模型,即使训练数据极度稀疏,双驱动渗流代理模型仍具有较高的预测精度;通过在训练数据中加入不同等级的干扰噪声,验证了双驱动渗流代理模型的鲁棒性优于纯数据驱动渗流代理模型;通过迁移学习,将训练好的双驱动渗流代理模型应用到新的渗流场,实现了快速收敛并节省了计算资源。 展开更多

关键词 油藏模拟 代理模型 渗流理论 噪声干扰 迁移学习

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页岩气纳米孔气体传输模型 被引量：56

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作者 吴克柳 李相方 陈掌星 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期837-848 889,889,共13页

页岩气纳米孔气体传输模型是准确进行页岩气数值模拟的基础,对页岩气经济开发具有重要的意义。页岩气纳米孔气体传输机理包括纳米孔体相气体传输和吸附气表面扩散,而纳米孔体相气体传输机理包括连续流动、滑脱流动和努森扩散。基于滑脱... 页岩气纳米孔气体传输模型是准确进行页岩气数值模拟的基础,对页岩气经济开发具有重要的意义。页岩气纳米孔气体传输机理包括纳米孔体相气体传输和吸附气表面扩散,而纳米孔体相气体传输机理包括连续流动、滑脱流动和努森扩散。基于滑脱流动和努森扩散两种传输机理,分别以分子之间碰撞频率和分子与孔隙壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权重因子,将这两种传输机理叠加,建立了纳米孔体相气体传输模型。基于Hwang模型,考虑高压条件下吸附气覆盖度的影响,建立了纳米孔吸附气表面扩散模型。结合纳米孔体相气体传输和吸附气表面扩散模型,建立了页岩气纳米孔气体传输模型,并采用分子模拟和实验数据进行了验证。结果表明:1滑脱流动、努森扩散和表面扩散对气体传输的贡献是此消彼长的,其主要受孔隙尺度和压力的支配。2滑脱流动在介、宏孔(半径>2nm)和高压条件下,对气体传输贡献大;在微孔(半径≤2 nm)和低压条件下,其贡献小,可忽略。3努森扩散在宏孔(半径>50nm)和低压条件下,对气体传输贡献不可忽略,在其他条件下均可忽略。4表面扩散在微孔(半径≤2nm)和全压力范围内,总是主宰了气体传输;当孔隙半径>25nm和压力高于1 MPa时,表面扩散贡献可忽略;当孔隙半径在2~25nm和压力低于5 MPa时,表面扩散贡献较高,不能忽略。 展开更多

关键词 页岩气 纳米孔 滑脱流动 努森扩散 表面扩散

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页岩气和致密砂岩气藏微裂缝气体传输特性 被引量：14

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作者 吴克柳 李相方 +3 位作者 陈掌星 李俊键 胡源 姜亮亮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期955-964,共10页

页岩气和致密砂岩气藏发育微裂缝,其开度多在纳米级和微米级尺度且变化大,因此微裂缝气体传输机理异常复杂.本文基于滑脱流动和努森扩散模型,分别以分子之间碰撞频率和分子与壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权... 页岩气和致密砂岩气藏发育微裂缝,其开度多在纳米级和微米级尺度且变化大,因此微裂缝气体传输机理异常复杂.本文基于滑脱流动和努森扩散模型,分别以分子之间碰撞频率和分子与壁面碰撞频率占总碰撞频率的比值作为滑脱流动和努森扩散的权重系数,耦合这两种传输机理,建立了微裂缝气体传输模型.该模型考虑微裂缝形状和尺度对气体传输的影响.模型可靠性用分子模拟数据验证.结果表明:(1)模型能够合理描述微裂缝中所有气体传输机理,包括连续流动,滑脱流动和过渡流动;(2)模型能够描述不同开发阶段,微裂缝中各气体传输机理对传输贡献的逐渐变化过程;(3)微裂缝形状和尺度影响气体传输,相同开度且宽度越大的微裂缝,气体传输能力越强,且在高压和微裂缝大开度的情况下表现更明显. 展开更多

关键词 页岩气 致密气 微裂缝 滑脱 努森扩散

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低渗透多孔介质渗流动边界模型的解析与数值解 被引量：9

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作者 刘文超 姚军 +2 位作者 陈掌星 刘曰武 孙海 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期605-612,共8页

考虑启动压力梯度的低渗透多孔介质非达西渗流模型属于强非线性动边界问题,分别利用相似变量变换方法和基于空间坐标变换的有限差分方法,对内边界变压力情况下、考虑启动压力梯度的一维低渗透多孔介质非达西渗流动边界模型进行了精确解... 考虑启动压力梯度的低渗透多孔介质非达西渗流模型属于强非线性动边界问题,分别利用相似变量变换方法和基于空间坐标变换的有限差分方法,对内边界变压力情况下、考虑启动压力梯度的一维低渗透多孔介质非达西渗流动边界模型进行了精确解析与数值求解研究.研究结果表明:该动边界模型存在唯一的精确解析解,且所求得的精确解析解可严格验证数值解的正确性;且当启动压力梯度值趋于零时,非达西渗流动边界模型的精确解析解将退化为达西渗流情况下的精确解析解.由求解结果作出的非零无因次启动压力梯度下的地层压力分布曲线表现出紧支性特点,其与达西渗流模型的有显著不同.因此,研究低渗透多孔介质中非稳态渗流问题时,应该考虑动边界的影响.研究内容完善了低渗透多孔介质的非达西渗流力学理论,为低渗透油气藏开发的试井解释与油藏数值模拟技术提供了理论基础. 展开更多

关键词 低渗透油藏 启动压力梯度 动边界 精确解析解 数值解

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考虑稠油非牛顿性质的蒸汽吞吐产能预测模型 被引量：8

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作者 杨戬 李相方 +3 位作者 陈掌星 田冀 黄亮 刘新光 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期84-90,共7页

与常规油不同,当达到某特定温度时,稠油呈现牛顿流体状态,而在该温度值以下时,稠油呈现非牛顿流体状态,即存在启动压力梯度。经典的解析模型将蒸汽吞吐分为热区与冷区2个部分,热区温度为蒸汽温度,冷区温度为原始地层温度。然而在实际过... 与常规油不同,当达到某特定温度时,稠油呈现牛顿流体状态,而在该温度值以下时,稠油呈现非牛顿流体状态,即存在启动压力梯度。经典的解析模型将蒸汽吞吐分为热区与冷区2个部分,热区温度为蒸汽温度,冷区温度为原始地层温度。然而在实际过程中,热区到冷区的温度是一个非等温的渐变过程,不会存在热区与冷区的边界处的突变现象。而且在生产过程中,稠油在不同区域呈现牛顿流体与非牛顿流体2种状态,不同区域的稠油渗流方程不同。针对这种情况,基于Marx-Langenheim方程,对蒸汽吞吐的解析模型进行了改进。在注入阶段,考虑了热区非等温分布的特征;在生产阶段,考虑了稠油牛顿流体区与非牛顿流体区的渗流耦合。模型应用结果表明,该模型更加接近实际生产情况,有较好的应用价值。 展开更多

关键词 蒸汽吞吐 非牛顿性质 启动压力梯度 产能预测 耦合渗流

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页岩气有机质纳米孔气体传输微尺度效应 被引量：14

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作者 吴克柳 李相方 陈掌星 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期51-64,共14页

页岩气有机质孔隙多为纳米尺度且气体赋存方式多样,因此页岩气有机质纳米孔中的气体存在多种传输机理,而如何建立能描述高压条件下所有传输机理的纳米孔体相气体传输模型、如何描述页岩有机质纳米孔表面扩散,以及确定表面扩散对气体传... 页岩气有机质孔隙多为纳米尺度且气体赋存方式多样,因此页岩气有机质纳米孔中的气体存在多种传输机理,而如何建立能描述高压条件下所有传输机理的纳米孔体相气体传输模型、如何描述页岩有机质纳米孔表面扩散,以及确定表面扩散对气体传输贡献究竟有多大等则是目前亟待解决的难题。为此,综合考虑体相气体传输、表面扩散、真实气体、吸附层和应力敏感等微尺度效应的影响,建立了页岩气有机质纳米孔气体传输模型。研究结果表明:①通过滑脱流动和努森扩散加权叠加建立的体相气体传输模型能合理描述体相气体传输;②表面扩散是重要的传输机理,尤其在尺度小的纳米孔中,主宰了气体传输;③页岩气应力敏感效应不同于常规油气藏,其不仅与有机质力学属性、有效应力等有关,而且还与气体传输机理有关。结论认为,所建模型能够从室内低压条件直接推广到页岩储集层高压条件,能为页岩气生产动态分析、产能预测和生产制度制订提供指导。 展开更多

关键词 页岩气 有机质孔隙 纳米级孔隙 微尺度 滑脱流动 努森扩散 表面扩散 应力敏感

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非凝析气与蒸汽混注水平井井筒流动传热特征 被引量：4

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作者 东晓虎 刘慧卿 +1 位作者 侯吉瑞 陈掌星 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期105-114,共10页

为了准确预测非凝析气与蒸汽混注水平井的井筒沿程流动特征,基于热采水平井管柱跟端注汽与趾端注汽模式,充分考虑水平井的孔眼出流、压降损失以及注入流体的热效应和相态特征,建立射孔水平井混注非凝析气(N2、CO2)与蒸汽时的井筒沿程变... 为了准确预测非凝析气与蒸汽混注水平井的井筒沿程流动特征,基于热采水平井管柱跟端注汽与趾端注汽模式,充分考虑水平井的孔眼出流、压降损失以及注入流体的热效应和相态特征,建立射孔水平井混注非凝析气(N2、CO2)与蒸汽时的井筒沿程变质量流动半解析模型。采用井筒细分微元与节点分析方法进行求解,对气汽混注下的稠油水平井井筒沿程流动特征进行研究,并探讨各注入参数对于井筒流动特征的影响。结果表明:模型的模拟结果显示仅靠近注汽点位置处的井段加热效果较好,这与矿场实际情况较为吻合;相比传统注蒸汽,气汽混注下的水平井热有效长度更长,加热效果更好;不同注汽模式的水平井具有不同的加热效果,在实际生产过程中,可以轮回改变注入管柱的下入深度,实现不同的加热模式,改善水平段油藏加热效果。 展开更多

关键词 稠油油藏 水平井 蒸汽 非凝析气 传热

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