裂缝性低渗透/致密油藏泡沫封窜机理与新进展

针对我国裂缝性砂砾岩油藏窜漏问题及致密油藏超低的孔隙度与基质渗透率,多采用注气以保持地层能量,但由于存在裂缝,致使气窜严重,因此需要进行防气窜措施以抑制气窜。通过梳理国内外的研究,从气液分异和黏性指进的角度分析了泡沫驱见气特征。泡沫主要通过降低气相相对渗透率、调剖作用、气体上浮驱油作用、对原油的选择性、流度控制作用和乳化作用进行封窜。在综合分析泡沫驱见气特征和泡沫封窜机理的基础上,详细论述了国内外深部封窜技术,包括泡沫防气窜技术和泡沫封窜体系。从渗透率范围、起泡剂浓度、注入方式、注入速度、含油饱和度、体系组成6个方面分析了防气窜措施的影响因素,介绍了低渗透致密储层中泡沫封堵的施工效果。最后,对该类油层封窜技术未来的发展方向提出了建议。泡沫体系在油藏深层封闭领域具有重要意义,尤其在低渗透/致密油藏中,其性能评价指标和封堵能力均有明显改善,并且对高渗透、裂缝和非均质油藏也有较好的适应性。

油气田开发用泡沫流体理论与技术新进展

随着油气藏类型和井筒结构愈加呈现出多样化和复杂性,要想实现复杂油气藏和复杂井况的油气资源经济有效动用,先进、高效、稳定的提高采收率技术和增产措施至关重要。泡沫因其密度小、黏度高、能有效保护油气层、调剖堵水能力强以及驱油机理完善等性能,在钻完井、固井、储层保护、储层改造和提高采收率等领域都取得了较好的现场应用效果。本文在介绍泡沫相关理论的基础上,归纳总结了近年来泡沫流体在非常规油气藏开发各个领域的室内研究与矿场试验,分析了泡沫流体提高采收率和增产措施的优缺点,并展望其未来发展方向。

具有Fe_4N结构的混自旋最近邻的Ising模型磁性质

在晶场作用下对具有Fe4N结构的混自旋Ising模型,采用平均场理论,推导出考虑最近邻相互作用下系统的磁矩和自由能的理论公式,重点考察了最近邻格点的相互作用及晶场对系统磁性质的影响,得到了系统的基态相图和有限温度的磁化曲线,观察到系统的相变特征:重入现象及二级相变。研究发现,二级相变是普遍现象,当DA/|J1|、DB/|J1|取得足够大时,系统一定存在二级相变。基态相图中D1与O1及D2与O1、O2的边界线上会发生重入现象。

高温灰岩储层新型微乳盐酸体系的构筑及性能评价

为了提高微乳酸在高温储层中的稳定性,以0#柴油为油相、20%盐酸为水相,固定水油比为7∶3、微乳化剂SMT-3及助乳化剂SRA-5总加量为15.5%,通过考察微乳化剂与助乳化剂质量比对所形成微乳酸耐温耐盐性能的影响,优化构筑了可在100℃稳定10 h的耐高温微乳酸体系,研究了该体系的静态特性及在储层中的流动特性。研究表明,该微乳酸体系(SMT-3、SRA-5质量比为0.5∶1)分散相液滴平均粒径为30 nm,在100℃下保持10h澄清透明,抗Ca^(2+)能力达到20%;在170 s^(-1)下剪切2 h依然稳定,具备较高的抗剪切性。由于该微乳酸的酸液被油相紧密包裹,故对N80钢片的腐蚀性和对石灰岩的溶蚀性都显著低于同浓度盐酸与稠化酸;该微乳酸体系在100℃下酸岩反应速率仅为盐酸的1/30,具备优良的深部穿透性。岩心流动实验表明该微乳酸体系可使岩心渗透率提升至酸化前的500%,且对储层伤害性低,是一种较理想的高温石灰岩储层深部酸化工作液。

具有Fe_4N结构双子格与四子格BC模型的比较研究

以Fe4N结构为原型,构建了双子格和四子格两种BC模型。采用平均场理论,推导出两种系统的磁矩和自由能计算公式,得出了两种系统的磁矩公式和自由能公式完全等价的结论。

铁氮化合物Ising模型的相变研究

在考虑最近邻相互作用下,对类Fe4N结构的混自旋Ising模型,采用平均场理论,推导出系统的磁矩和自由能公式,并利用数值计算方法,给出了系统的磁化曲线和相图。发现了非常丰富的相变现象,特别是一级相变现象和重入现象,较全面地分析了系统的相变规律。

高自旋横向Ising模型的基态磁性

采用相关有效场理论,对具有正方点阵结构的S=2横向Ising模型,推导出系统的磁矩公式,并利用数值计算方法得到了基态的磁化曲线。研究发现在基态下,系统随晶场或横场的变化产生了一级有序—有序相变、一级有序—无序相变及二级相变,二级相变普遍存在,一级相变只存在于狭窄的晶场和横场范围内。

高自旋BC模型基态相变的研究

采用相关有效场理论,对具有正方点阵结构的S=2横向BC模型,推导出系统的磁矩公式,并利用数值计算方法得到了基态相图。研究发现三种相变线将相图分成三个区域:有序铁磁相O1、有序铁磁相O2及无序顺磁相P,一级有序-有序相变线将铁磁相分成了O1及O2,并使铁磁相O2的区域非常狭窄。

具有Fe_4N结构的最近邻Ising模型相变的研究

对具有Fe4N结构的Ising模型,采用平均场理论,推导出考虑最近邻相互作用下系统的磁矩和自由能公式,并由数值计算方法,给出了为定值时的磁化曲线及相变曲线,得到了系统的相变特征。研究发现二级相变普遍存在,一级有序—有序相变、一级有序—无序相变及重入现象只存在于一定的晶场范围内,相图中重入现象、一级有序—无序相变、一级有序—有序相变对应的曲线相交于一点。相图中的低温相变特征与基态相图完全吻合。

具有铁磁性Ising模型的磁性质

以Fe4N为原型,构建在晶场作用下的混自旋Ising模型。利用平均场理论,得到该模型的磁矩和自由能公式;绘制了不同相互作用下的磁化曲线;研究了系统的磁性质。发现系统发生了丰富的相变特性:系统存在一级有序-无序相变、重入现象和二级相变;晶场D_A/|J_1|和D_B/|J_1|对系统的磁性质所起作用相似。随着晶场的增加,一级有序-无序相变的温度升高,重入现象的温度降低;一级有序-无序相变和重入现象的温度间距逐渐缩小,直至这两种相变消失。

新型表面活性驱油聚合物GL的研究

针对油田现有聚合物抗盐性差并且难以提高洗油效率的问题,合成了一种具有表面活性的耐盐型驱油剂GL,考察了它在大庆特定油藏条件下的溶液性质。研究表明:在温度45℃、矿化度2400 mg/L、浓度在250~1500mg/L范周内,GL溶液的表观黏度均高于油田现阶段常用的HPAM溶液的。在温度45℃、浓度1000mg/L下,二者溶液的黏度均随着矿化度的增加而降低,但GL溶液的黏度始终比HPAM高20mPa·s左右;浓度为1000mg/L的GL溶液与原油形成的乳状液稳定时的析水率较低,为50%左右,而HPAM在相同条件下与原油形成乳状液的析水率达到95%。相同浓度(1000mg·L^(-1))或者相同黏度(62mPa·s)的两种溶液岩心驱替实验结果表明,GL溶液驱的采收率分别比HPAM溶液驱的高4.0%和2.6%。

具有表面活性的两亲性聚合物SL-1的合成及其乳化性能

以丙烯酰胺和侧基含磺酸基、酯基和长链烷基等基团的表面活性单体YS为原料,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用自由基溶液共聚法合成了具有表面活性的两亲性聚合物SL-1。利用FTIR方法对SL-1的结构进行了表征。考察了SL-1溶液质量浓度对SL-1与大庆原油的界面张力的影响,随溶液质量浓度的增大,SL-1溶液与原油的界面张力呈降低的趋势,最低可达7.84mN/m。分析了影响SL-1与大庆原油形成的乳状液的稳定性的因素。实验结果表明,当SL-1溶液质量浓度为1500mg/L、YS含量为2.0%(x)时,将该SL-1溶液应用于温度低于80℃、矿化度为5000～25000mg/L的油藏,形成的乳状液具有较好的稳定性,现场应用具有较好的经济效益。

S=2的单轴各向异性横向Ising模型的基态磁性质

对处于外界横向磁场中,单自旋S=2的具有单轴各向异性场的Ising铁磁体模型,采用平均场理论(MFA),基于Bogoliubov不等式,以Gibbs自由能为判据,推导出系统基态磁矩及自由能的理论公式,重点考察了单轴各向异性场D和横场Ω对自旋系统基态磁化曲线及自由能的影响,并且从磁化曲线可观察系统一阶、二阶相变的特征。研究发现随着单轴各向异性场和横场的变化,磁化曲线可分成3种:系统的磁矩由2跃变到1,发生一阶有序-有序相变;系统的磁矩由2或1跃变到0,发生一阶有序-无序相变;系统的磁矩由2或1平滑地变化到0,发生二阶有序-无序相变。在m-D/(zJ)基态磁化曲线中随着Ω的增加,系统的磁矩由2到1,1到0的一阶相变现象相继消失;同样在m-Ω/(zJ)基态磁化曲线中随着D的增加,也相继消失。通过对基态自由能曲线的分析还发现当Ω增加或D增加时,自由能总是呈下降的趋势。

操舵数据记录电路设计与实现

针对船舶运动建模和操舵控制算法研究验证的需要,设计了一种操舵数据记录电路,以获取舰船实际的操舵数据进行操舵控制研究。对操舵数据记录电路进行了分析,通过微处理器电路和存储SD卡电路设计并移植嵌入式文件系统管理记录数据文件,实现了操舵数据的实时记录。试验表明:操舵数据记录电路是可行的,记录的操舵数据是正确的。

高自旋横向BC模型的热力学性质

在BC模型框架下考虑横向磁场作用的高自旋S=2的铁磁自旋系统,采用平均场理论得到系统的内能和比热的数值计算公式,重点研究了系统在相变点附近的热力学性质,尤其是一级相变的热力学性质,还考察了纵向晶场D对自旋系统热力学性质的影响。研究发现,当有相同的横场作用时,系统在较小的晶场范围内才会出现相变潜热,对应的比热发生跃变,即发生一级相变现象,此后随着晶场的增加系统不再出现相变潜热,内能连续变化,对应的比热发生跃变,即发生二级相变现象。系统发生一级有序-有序相变时,比热跃增;系统发生二级相变时,比热跃减。在二级相变区域内能随晶场的减小而增加,比热随晶场的减小而减小;在一级相变区域,内能和比热的变化比较复杂。

升球法测量非透明液体的黏滞系数

传统的落球法只能测量透明或半透明液体的黏滞系数,为此设计了一种利用升球法测量非透明液体黏滞系数的实验装置。该装置利用适当质量的砝码通过两个定滑轮拉动小球匀速上升一定距离,利用斯托克斯公式并结合力学实验的内容,进而测出该液体的黏滞系数。结果表明,升球法测量液体的黏滞系数不需要测量液体及小球的密度,测量原理简单,方法直观可行,测量结果可靠,具有较好的应用前景。

自动舵性能检测平台中船舶运动模型的建立

以国际电工委员会制定的"航迹控制系统性能及检测方法"为标准,基于MMG分离型建模思想,建立五自由度的船舶运动数学模型,搭建自动舵性能检测平台。实现在陆基条件下对自动舵的性能进行检测,并在测试过程中模拟船舶的运动。

横场和晶场作用下S=2的Ising模型的磁性质

采用平均场理论,计算了高自旋S=2且处于外界横向磁场的Ising模型,推导出系统有限温度下磁矩及自由能的理论计算公式,利用数值计算方法得到了系统在有限温度下的磁化曲线,重点考察了有限温度下纵向晶场D和横场Ω对自旋系统磁化曲线及自由能的影响。从磁化曲线中观察到了4种相变特征:一级有序-有序相变、一级有序-无序相变、二级有序-无序相变及重入现象。研究发现重入现象只发生于存在横向磁场的情况下;一级相变发生在狭小的晶场和横场范围内,一级有序-有序相变的存在范围更加狭小,而二级有序-无序相变存在于较大的晶场和横场范围内;总体上说一级相变对应的温度较二级相变对应的温度低;晶场是促进相变发生的因素;横场是限制相变发生的因素。

高自旋具有单轴各向异性的横向Ising模型基态相变现象的研究

采用平均场理论和相关有效场理论,对高自旋具有单轴各向异性的横向Ising模型的基态相变现象进行了研究,推导出系统有限温度和基态时磁矩与能量公式.采用数值计算方法得到了平均场理论和相关有效场理论下的蜂窝点阵、平方点阵和简立方点阵晶格的基态相图,重点比较了通过平均场理论和相关有效场理论得到的相变特征的差异.

对具有蜂窝点阵结构的S=2横向Ising模型基态磁性质的研究

对具有蜂窝点阵结构的S=2横向Ising模型,采用相关有效场理论,推导出系统的有限温度及基态纵向和横向磁矩公式,采用数值计算方法得到了基态的磁化曲线,重点考察了横场对系统基态磁性质的影响。研究表明,系统基态磁矩随晶场或横场的变化发生了三种相变:一级有序-有序相变,一级有序-无序相变,二级有序-无序相变。得到了横向磁场会减弱系统发生一级相变趋势的结论。