低频交变压差作用下岩心流动电流和zeta电势实验测量

实验测量岩样zeta电势,对于认识地震诱导的电磁场现象以及探索利用动电效应的测井方法具有重要意义.本文介绍了专门设计的岩样流动电流和流动电势实验测量系统及一种获得岩样zeta电势的测量方法——流动电势和流动电流综合测量法.实验采用交流锁相放大技术,测量了3～100 Hz频率范围内交变压差作用下岩样的流动电势系数和流动电流系数,实验表明,这两个系数均随溶液浓度增大而减小,随pH值增大而增大.实验通过对不同浓度饱和岩样的流动电势和流动电流测量,获得了岩样的有效面积-长度比,进而计算出岩样的zeta电势和表面电导.实验还论证了忽略表面电导是导致常规流动电势测量法获得zeta电势低于实际值的原因.

动电测井实验研究Ⅱ:伴随动电场和界面动电场

动电效应指孔隙介质中与固/液界面的双电层和孔隙流体渗流有关的弹性-电磁耦合现象,探索基于动电效应的勘探和测井新方法则是石油工业重点关注的研究方向之一.本文对流体饱和孔隙介质中的动电效应进行了实验测量研究,记录到了不同模型井中伴随声波的动电转换信号和界面动电转换信号,对比分析了这两种动电信号的产生条件及传播特性,验证了理论分析结果,并进一步研究了动电信号的分波成分及其与声波信号的关系,探讨了声源激发模式、电极接收方式及数据处理方法对动电信号的影响,为动电测井仪器设计奠定实验基础.

孔隙岩样动电特性的实验研究

本文针对流体饱和孔隙介质的动电效应,在实验室内进行了小岩样的动电实验(流动电势实验)测量,获得了10块岩样在6种不同饱和浓度下的流动电势系数,进而分析了饱和溶液浓度、岩样渗透率和泥质含量对流动电势系数的影响,探讨了流动电势系数对上述参数的敏感性,并进一步给出了流动电势系数随这些参数的变化规律.实验结果表明:前人流动电势系数频响曲线中的凹点现象是由实验装置的共振引起,并非岩样动电效应的自身特性.实验还发现:孔隙介质的动电耦合能力与溶液浓度有关,流动电势系数随溶液浓度增大而减小,但在很高浓度溶液中,动电现象依然存在,流动电势系数趋于常数.此外,流动电势系数对地层参数(渗透率和泥质含量)的敏感性受溶液浓度影响较大,随着溶液浓度增大,敏感性降低.因此,可在低浓度饱和情况下(低于0.4mol/L),利用流动电势系数的幅度对地层渗透率进行直接评价.本文结果对动电测井的可行性及应用条件给出了实验说明.

松质骨动电响应分析

通过对松质骨结构特征和力学行为的实验观察 ,引入基于混合物理论的现代两相多孔介质弹性模型和动电效应模型来描述松质骨固体骨质变形、孔间骨髓流动以及骨内流动电位间的耦合效应 .采用 Laplace变换技术得到了松质骨围限压缩下流动电位分布的解析结果 .结果表明 ,由于在外界作用下松质骨骨小梁结构产生变形 ,引起孔间骨髓流动 ,从而使带电粒子在孔隙间运动 ,引起流动电位 .

地层波速的电缆和随钻动电测井实验研究

基于孔隙介质动电效应的测量方法在油气勘探领域有着巨大的潜在应用价值.本文针对理论预测的随钻动电测井可削弱钻铤波对地层声波干扰的问题,设计了室内随钻动电测井实验装置和测量系统,并在小尺寸砂岩模型井中开展了随钻动电测井实验研究.为了突出随钻动电测井技术的特点,本文先在砂岩模型井中进行了电缆声波测井和电缆动电测井实验测量,获得了地层声波的传播速度.然后又在同一模型井中进行了随钻声波测井和随钻动电测井实验,记录了这两种情况下的测井全波波形,比较了电缆声波/动电测井和随钻声波/动电测井的差异性,并进一步分析了钻铤波和井中动电转换信号的传播特性.本文还通过随钻动电测井的时域波形提取到被测地层的纵横波速度,从实验角度验证了随钻动电测井技术测量地层波速的可行性.此外,本文实验结果对随钻动电测井的仪器设计及现场测量也有参考意义.

油田开发过程中的动电现象研究

动电现象是油气田注水开发过程中因油藏环境变化而引起的一种特殊的地球物理现象.本文依据多孔介质中的双电层模型及动电理论,对油气田开发过程中的动电现象进行研究,提出陆相非均质复杂构造油气藏开发过程中压力异常、地层水淡化及多相流动是动电现象产生的主要原因,流动电流的形成不仅使老区新钻井的自然电位曲线发生畸变,表现为平直及正异常现象,还导致水淹层的电阻率升高,严重干扰已动用层的评价工作.

多极源随钻动电测井波场特性实验研究

探索基于孔隙介质动电效应的随钻测井新方法是当前测井勘探领域的热点研究之一.本文针对随钻测井情况下的动(声)-电转换机理,在砂岩模型井中进行了多极源(单/偶/四极源)随钻动电测井实验研究,记录了井中声波激发动电转换波场的时域波形,给出了各分波的时间-速度图,并与多极源随钻声波测井数据进行对比,结果表明:钻铤波诱导的动电转换信号在随钻动电测井全波中的相对幅度显著降低,从而可准确提取到地层声波的传播速度,实现了利用随钻动电测井方法测量地层波速的目的,验证了随钻动电测井技术可有效抑制钻铤波的思想.本文还进一步分析了钻铤波的动电耦合特性,并结合有机玻璃模型井中随钻动电测井和无井孔模型下的随钻声波测量,研究了伴随钻铤波电场信号的传播特性和衰减规律,深入探讨了随钻动电测井全波中钻铤波被削弱的原因,并给出了定量的实验数据分析,为随钻动电测井理论模拟的解释提供有效实验数据支撑.

基于动电效应的岩芯渗透率实验测量

根据孔隙介质的动电耦合理论设计了一套岩芯渗透率测量系统.实验采用交流锁相放大技术,在低频12～42 Hz范围内完成了砂岩岩样流动电势和电渗实验,得到了流动电势系数Ks和电渗压力系数K_E,进而计算出岩样动电渗透率,对于中、高渗透率岩样,测量得出的动电渗透率与常规气测渗透率差异较小,两者具有很好的相关性.实验表明,动电测量可作为岩样渗透率测量的一种方法,同时揭示了利用地层动电测井信号反演地层参数的可能性,实验结果对于分析天然地震动电效应也有参考意义.

改性聚四氟乙烯膜在油田含油污水处理中的动电现象

对油田含油污水中不同孔径的改性聚四氟乙烯膜的流动电位进行了实验研究。根据Helmholtz-Smoluchowski方程计算出改性聚四氟乙烯膜的微孔表面zeta电位,并对油田含油污水中悬浮颗粒的zeta电位进行了测定。结果表明,改性聚四氟乙烯膜面带有负电荷,表面zeta电位稳定在-20 mV左右,对膜孔径及温度、流量等操作条件的依赖性不强。而污水中悬浮颗粒zeta电位也为负值。由于膜面电荷的作用,使膜具有更强的截留悬浮物颗粒及抗污染能力。

流动电位法研究聚烯烃微孔膜在电解质溶液中的动电现象

对NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO4、MgSO4等5种电解质溶液中2种不同微孔膜(管式聚乙烯微滤膜和管式聚丙烯腈超滤膜)的流动电位进行了实验研究。考察了电解质浓度、离子种类和价态对膜的流动电位的影响。根据Helmholtz-Smoluchowski方程和Gouy-Chapmann理论算出2种膜的微孔表面zeta电位和电荷密度。结果表明,两种微孔膜均由于离子的吸附而带有负电荷,电解质浓度、离子种类及价态对膜的流动电位、表面zeta电位和电荷密度均具有重要的影响。

骨组织流动电势数值分析

作者引入基于混合物理论的两相多孔介质模型来描述骨内固体骨质变形、骨液流动以及骨内流动电位间的耦合效应。采用Galerkin加权残值法推导出有关流动电位分布的有限元公式并编制了相应的计算机程序。算例表明 ,骨组织在外界作用下产生变形 ,引起骨液流动 ,从而使带电粒子在孔隙间运动 ,引起流动电位。

瓷土悬浮液的动电特性

利用微电泳技术对不同状态下瓷土悬浮液的动电电位进行了测定,以了解其在不同条件下所带电荷情况及其本身的动电特性。实验结果表明,pH值通过改变悬浮液中OH-离子浓度而作用于瓷土Zeta电位,瓷土浓度对Zeta电位影响不大;平均粒径的降低及0～2μm粒子比例的增加明显提高了Zeta电位;分散剂通过形成双电层结构提高了Zeta电位,增强了悬浮液的稳定性,杂粒子的存在及分散剂应用不当同样会降低瓷土悬浮液的Zeta电位。

新型动电测井仪复合式电极系分析和测试

对实际探测器复合式电极系进行研究,重点研究动电测井探测器复合式电极系结构、工作原理及电子系统原理及测试等。使用有限元法进行数值模拟,分析电场响应结果并求解出电极系系数数值解。其次,分析复合电极系电路系统原理并在实验室对发射和采集系统电路进行上电测试和高温实验。结果表明:这种探测器成功地将不同结构和材料要求的声、电探测器融合在一起,且能实现声、电信号记录点深度对齐;电路系统在高温下工作正常,可以进行下井实验。研究结果为动电测井探测器的研究、实现以及井下现场测试提供理论支持。

重型拖拉机混动电驱无级变速动力总成设计

针对拖拉机现有的手动、自动换挡传动系统的缺点,研究拖拉机动力总成技术,开发“发动机+发电机+驱动电机+变速箱”的电子控制无级变速器(Eletro-Continuously Variable Transmission,ECVT)动力总成技术,利用电机无级变速的特性和电机低速大扭矩、转速范围宽的特性实现无级变速,满足重型拖拉机的需求,同时开发拖拉机电驱动总成的控制技术,使传动效率较液压机械无级变速器(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission,HMCVT)整体提高5%左右。

储层岩石流动电位的电化学影响因素

利用储层岩石的流动电位特性描述油藏的流动特性已引起地球物理领域的关注。依据多孔介质中的双电层模型与毛管电化学理论,建立了渗流场、离子流场和电流场的耦合关系,数值模拟了泥质砂岩储渗特性和电化学因素对流动电位耦合系数的影响。结果表明:当考虑储层岩石中存在浓差极化效应时,流动电位耦合系数的绝对值随溶液浓度、阳离子交换量、孔隙度和渗透率的增大而增大;浓差极化效应对流动电位具有放大作用。

压力驱动微流道内流动电势及壁面滑移效应

微流体系统在不同的工程领域获得了广泛应用,例如化学分析、生物和医学检测、能源供应及电子芯片散热等。在微流体系统中,微流道是介质输运的基础,各种功能部件之间均由它连接。微流道的水力直径在1μm～1mm,具有极大的表面积/体积比值,与常规尺度流道相比,微流道内最重要的现象就是固-液处的表面效应。

芳香聚酰胺纳滤膜在电解质溶液中的动电现象

研究芳香聚酰胺纳滤膜在不同电解质溶液中的流动电位,考察膜两侧压差、电解质浓度、离子价态及溶液pH值对流动电位的影响,用Helmoltz-Schmolukovski方程与Gouy-Chapmann方程计算膜表面的Zeta电位与电荷密度。结果表明:芳香聚酰胺膜表面荷负电荷;流动电位和Zeta电位绝对值均随电解质浓度的增大而减小;溶液pH值对流动电位和Zeta电位的影响较大;当电解质溶液浓度相同时,芳香聚酰胺膜的流动电位和Zeta电位的绝对值在二价阳离子电解质溶液中比一价阳离子的电解质溶液中均要小,但前者中的等电位点的pH值略大。

井中动电信号的实验测量与分析

动电效应测井是一种具有潜在应用价值的油气勘探方法。本文针对小尺寸的砂岩模型井,在实验室内建立了动电测井的实验探头和实验测量系统,进行了声波测井和动电测井的实验测量研究工作。记录了单极源在井中激发的声波信号以及声波传播时诱导的动电转换信号,分析了井中动电信号的传播特性。此外,在实验模型的基础上进行了声波/动电测井的数值模拟研究,并将模拟结果和实验测量结果进行了对比,两者吻合很好。本文研究验证了动电测井理论模拟和实验测量结果的正确性,以及动电测井方法的可行性。

水驱油过程中的动电效应

流动电位是动电效应的一种,其产生与岩石和流体的性质有关.通过测量渗流过程中的流动电位效应不仅可以反映地层性质,还有可能反映压力和饱和度的变化.当前能够帮助识别油层出水位置和方向的方法众多,但探测距离有限;地球物理学界普遍认为,使用流动电位方法有助于解决该问题,因为油、气、水三种流体化学性质上存在明显极性差异,且油井生产中压力会伴随随着生产制度而人为改变,同时电位效应传播的距离较通常方法更远,特别是智能完井技术的进步为井下传感器的安装创造了条件.本文通过实验获得了填砂条件下一维水油单相流动及两相流动时的流动电位和压力数据,并根据实验参数建立渗流和电流的耦合数学模型对物理模拟实验进行了解释.结果显示单相流动中,油、水的两种流体的动电效应存在明显差异,水相流动时的电效应比油相大一个数量级;而水驱油过程中,随着注入水向生产井的推进,电位值逐渐增大,数值模拟结果显示电位的峰值出现在油水前缘位置与实验结果趋势一致,该结果对电测井曲线挖潜和新颖油藏动态监测工具的开发具有指导意义.

动电效应在生产测井中的应用方法研究

油田生产开发过程中动电效应普遍存在,其中的流动电位效应往往对自然电位及电阻率测井产生干扰作用。国外现场实验结果表明,通过井下电极能够获得由不稳定压力引起的电位异常信号,该信号与压力有很好的相关性,有助于提高裂缝流动的识别和近井含水饱和度的评价。根据耦合流动的基本原理,建立了均质地层生产井井底电位随压力的变化关系,并根据文献中岩石的电学性质,计算了电位信号随含水饱和度的变化。结果显示结合动电效应的生产测试方法具有提高井底附近储层及流体性质识别的潜力。