缔合聚合物在多孔介质中的渗流运移特征

为了探讨缔合聚合物在多孔介质中能否保持较高的有效粘度,并指导其矿场应用,进行了不同类型缔合聚合物溶液性能评价和物理模拟实验。测试了不同类型聚合物在不同的质量浓度和剪切速率条件下的增粘性能,在高质量浓度条件下,缔合聚合物的增粘性较常规驱油用聚合物好,但其表观粘度受剪切速率影响大。在多孔介质中的有效视粘度和渗流运移特征及驱油效果表明,具有超高相对分子质量且分子间存在缔合作用的聚合物表现出了较好的增粘性和在多孔介质中均匀的压力传递特征,其作为驱油剂具有较好的应用前景,而仅靠分子间缔合作用增粘的普通缔合聚合物作为驱油剂的应用有待进一步改进和完善。

裂隙岩体渗流溶质运移耦合离散裂隙模型数值计算方法

研究裂隙岩体渗流溶质运移问题对于岩土工程地下水污染物预测控制具有重要意义。基于离散裂隙网络模型,采用实体单元模拟基质岩块、无厚度单元模拟复杂裂隙网络,提出了裂隙岩体渗流溶质运移耦合的三维数值计算方法。针对无反应项和含反应项两种情况,通过算例分析了单裂隙中溶质迁移行为,并与精细模拟方法、解析方法的结果进行对比验证;进一步将该法应用于预测大规模裂隙岩体溶质浓度分布规律及发展趋势,并评价了主要影响因素。结果表明,该法可有效模拟裂隙网络、基质岩块中水分溶质传输行为;由于贯通裂隙网络的优势流影响,溶质羽主要受控于裂隙水的对流作用,出现了高度非均匀分布现象;通过参数敏感性分析发现,相较于岩块基质的扩散作用,裂隙开度产生的对流作用是影响浓度场分布的主控因素。在保证精度的前提下,该法可大幅减小计算量和计算时长,对于解决含复杂裂隙网络岩体渗流传质的三维数值模拟问题具有明显优势。

沟底井田3号煤层微裂隙特征研究

为掌握沟底井田3号煤层微裂隙发育特征,借助EVO25型扫描电子显微镜对煤层微裂隙进行了观测研究。结果表明:煤层发育张裂隙和剪裂隙,二者产状稳定性、裂隙长度、裂口宽度、裂口充填程度等各具差异。张裂隙的产状稳定性、长度、裂口平滑程度不及剪裂隙,但张裂隙的裂口宽、呈张开状、充填较轻,渗透性优于剪裂隙。煤层微裂隙被充填情况总体严重,煤层孔渗性变差。

温敏型聚合物驱油性能研究

为了改善聚丙烯酰胺在高温高盐油藏条件下溶液的增黏性能,常用的方法是在合成过程中引入缔合类和抗盐类单体,但随着单体合成技术的发展,出现了一些温敏型共聚物,目前对这类聚合物驱油性能的研究较少。为此选择了常规AM-NaAA二元共聚物和AM-NaAA-RTM温敏型三元共聚物,对比了两种聚合物的基本物化性能、增黏性、耐温性和黏弹性,结果表明,引入温敏型单体后,温度低于60℃时,AM-NaAA-RTM共聚物黏度随温度的增加仍然降低,但在温度高于60℃时,黏度随温度的增加逐渐提高,在85℃时,AM-NaAA-RTM共聚物的黏度相对AM-NaAA二元共聚物提高1倍以上,有利于高温油藏扩大波及体积,且AM-NaAA-RTM共聚物黏弹模量高于常规AM-NaAA聚合物,因此,温敏型聚合物驱油效果好于常规AM-NaAA聚合物,有望应用在高温高盐油藏化学驱中。

盐穴储气库微渗层注浆封堵试验研究

我国盐穴地下储气库大多建造在具有不同渗透性的层状盐岩地层中,因此保证储库拥有良好的密闭性至关重要。针对盐穴井筒“裸眼段”意外跨越微渗地层而导致储气库密闭性失效的问题,自主研发了渗漏地层注浆封堵试验平台,并结合现场地质渗漏情况设计了注浆封堵可行性试验方案。在确定了兼具流动性和填充密实性的浆液配合比后,开展了超细水泥封堵岩芯的试验研究。结果表明,超细水泥可以有效填充岩芯孔隙并降低其渗透率,注浆后岩芯孔隙率和渗透率降幅分别达到近16%和95%。封堵试验数据显示浆液封堵范围与注浆时间呈幂函数关系,浆液流型满足幂律流,而非牛顿流。该研究成果可为盐穴储气库微渗地层注浆封堵提供必要的理论和试验依据,对类似密闭性失效井筒的二次利用具有重要意义。

深部地层长岩心侵蚀渗流装置研发与试验研究

针对深部岩土工程中的重大渗流迁移问题,中国科学院武汉岩土力学研究所自主研发了超长岩心侵蚀渗流试验装置(1500mm),其目的在于揭示各类流体在深部地层中的渗流机制。借助岩心侵蚀渗流试验装置,开展饱和卤水和气体在岩心(灰白色砂岩)中的渗流模拟研究,并建立渗流速度与渗透范围和压力梯度之间的通用数学模型。研究结果表明:在相同的温度(50℃)和应力边界(16 MPa)条件下,气体渗流速度极快,通过1000 mm的试样仅需12 s左右的时间,而卤水则需要大于1000 s,两者相差2个数量级。卤水和气体的渗流符合Darcy定律,数据拟合方程与理论公式极其吻合,相关性高达99.8%。卤水和气体的渗透范围与时间满足幂函数关系,表现为前期快速增长,后期平缓过渡并逐渐趋于稳定。而气驱卤水的渗透范围与时间并没确切的函数关系,它可近似为卤水和气体渗流的组合情况。此外,经卤水渗流后重结晶试样的渗透率和孔隙率普遍低于未结晶试样,这意味着盐晶体对多孔岩心具有一定的填充和密实作用。研究内容证实了长岩心侵蚀渗流试验装置可行性与实用性,为深部地层渗流提供了一种研究方法和思路,有助于揭示新的科学问题和解决实际工程难题。