非常规储层微纳米孔隙介质中流体相态研究进展

非常规油气储层具有岩石骨架颗粒小、比表面积大、微纳米孔隙发育的特点,流体与孔隙介质间存在着诸多复杂的界面效应问题,影响微纳米孔隙介质中流体的相态变化规律。对于受限域流体,经典油气相态理论方法忽略分子间相互作用及界面效应的影响,预测微纳米孔隙介质中流体相变特征存在偏差。为了更全面地揭示油气在受限空间中的相态特征及其微观作用机理,总结当前微纳米孔隙介质中流体相态研究技术现状,详细阐述微观实验测试、相态理论模型和分子模拟3种主流技术方法,指出3种技术各自的优缺点,并对未来流体相态研究技术提出展望。分析认为:微观实验测试方法可通过研究流体热力学参数的变化来确定流体相变点,由于实验误差、人为误差等原因,需与理论计算相结合;相态理论模型方法可通过改进临界参数场、考虑流体与孔壁界面作用、考虑相间毛管压力修正相平衡判据方程等方法建立纳米孔隙空间相态理论模型,但是由于没有综合考虑界面效应带来的影响且缺乏有力的实验数据支撑,难以推广应用;分子模拟方法能在分子尺度上揭示流体分子的相行为,但现有研究主要围绕小分子展开,并且与流体发生相变时的临界参数结合得较少。后续研究应以多界面效应耦合影响的微纳米孔隙介质中油气流体相变特征为研究对象,以微观实验、理论模型和分子模拟为技术手段,为描述微纳米孔隙介质中流体相态提供合理的实验测试手段和可靠的理论计算模型。

强风化岩流态固化土抗压强度试验研究

为解决生态环境与工程投资效益之间的关系,以兰州某回填工程为依托,将开挖出的强风化岩与湿陷性黄土混合后添加适量的水泥、膨润土和泵送剂进行改良后作为流态填充材料,应用正交试验设计,对不同配比的强风化岩流态固化土进行无侧限抗压强度试验,得到各因素最佳配比,分析抗压强度的影响因素及其显著性大小,并研究强风化岩流态固化土的水稳定性和冻融循环作用下的微观结构。结果表明:对抗压强度影响最显著的因素是水泥,黄土次之;各因素对抗压强度影响的大小排序依次为:水泥掺量→黄土掺量→膨润土掺量→强风化岩粗骨料掺量→强风化岩细骨料掺量→泵送剂掺量。改良试样浸水后抗压强度随养护龄期增长下降幅度逐渐趋于平缓,说明其水稳定性得到了提高;在冻融循环作用下易发生硅含量损失,且改良试样的强度性能与硅元素有关。

流体微探力学性能高通量表征方法

介绍一种流体微探力学性能(硬度)高通量表征方法。由于不同材料特征组织结构的差异,当具有相同压力的水流体作用在不同材料的平整表面上时(类似于采用比纳米压痕更小的压头加载于材料表面),每种材料所产生的微形变也有所差异,采用高精度表面形貌轮廓仪测量整个材料表面的形变量及分布,基于拉依达准则对形变量数据进行统计,解析材料的表面微形变量与硬度性能的相关性。实验采用有限元方法模拟了具有不同硬度的两相组织在等压水流体中的变形行为,并选取桥梁钢、高碳铬轴承钢、铸态镍基高温合金、镍基单晶高温合金和锻态镍基高温合金共5种具有不同特征组织和硬度的金属材料验证,结果表明,5种材料的表面形变量与显微硬度值的线性相关系数达到0.9948,该表征方法分辨率可以达到纳米级,可视为硬度性能的无损检测方法。

通用型微乳化金属加工液的开发

因为金属加工液纷繁复杂,不便于管理和使用,构想开发一种能适合多种加工工艺和材质的通用型微乳化金属加工液,以简化金属加工液的管理和使用。基于这种想法,开发了一种通用型微乳化金属加工液,用MRG-15型攻丝扭矩模拟试验机评定表现出较好的通用性。但通用型微乳化金属加工液的实际使用效果仍需进一步验证,配方需不断调整和完善。

微泵驱动流体回路主动热控系统在轨测试试验研究

简要概述了"浦江一号"卫星流体回路系统的设计方案和地面测试试验情况,并在此基础上详细介绍了在轨开展的流体回路系统的开环和闭环控制测试,以及微泵A和微泵B的长寿命测试。在轨测试结果表明:微泵驱动流体回路系统各部组件满足空间环境使用要求;系统软、硬件在轨各项性能长期稳定良好;流体回路系统可以实现航天器热量的快速收集与传输,具有灵活的热管理能力。

地层测试技术及其应用的进展与挑战

回顾从1955年第一代电缆地层测试器首次商业化应用以来,地层测试技术的发展历程。介绍了自2012年以来,地层测试技术在配套设备、解释方法和实际应用等方面取得的进展,主要包括地层压力测试、区间压力瞬变测试、井下流体分析与取样、微型压裂测试等4个方面。综述了地层测试技术的现状、进展和挑战。指出了该技术的发展趋势和近期的攻关方向。

磁性液体的微致动性能

针对磁性液体在MEMS微致动器中的应用,对磁性液体在磁场中致动力的影响因素进行了理论分析。根据理论分析结果设计了一套磁性液体微致动性能测试实验台,并从磁场强度、磁性液体受力面积和磁性液体质量三个方面对其微致动性能进行实验研究。实验结果表明:磁性液体致动力与磁场强度近似呈线性关系;等量磁性液体作用面积越大,致动力越大;磁性液体致动力随磁性液体质量的增加不断增加,当磁性液体质量达到一定值时,磁性液体致动力大小趋于稳定。

深微孔电火花加工非电参数工艺规律研究

在深微孔电火花加工中,工作液及电极材料等非电参数的选择对加工效率及加工质量有极大的影响,揭示这些非电参数的工艺规律对提高深微孔电火花加工性能有重要的研究意义。利用煤油和去离子水两种工作液,以加工效率为目标,在不同条件下开展工艺试验,得出最适宜的工作液在加工45钢和紫铜材料工件时为去离子水,加工铝合金材料工件时为煤油;利用黄铜丝、钨丝及钼丝3种电极材料,同样以加工效率为目标开展工艺试验,得出最佳电极材料在加工45钢工件时为钨,加工紫铜材料工件时为钨和钼,加工铝合金材料工件时为黄铜。上述研究在深微孔电火花加工中合理选择工作液及电极材料方面做出了有益的探索,其研究成果为深微孔电火花加工高效率、高质量的开展提供了重要的借鉴。

水力泵井下存贮流量压力测试技术

采用微型化生产测试仪器，直接在水力泵井吸入口处同时测试流量和压力2个参数，既简化了测试流程，又提高了测试结果的可信度。经现场试验，效果良好。该仪器经适当改造，在含水率测试、压力恢复测试、注水测试等领域也具有良好的应用前景。

基于DEM-CFD耦合方法的煤系土边坡失稳机理宏细观分析

边坡的宏观力学特性是由组成土体颗粒的细观参数及其运动决定的,基于连续介质模型的有限元方法虽然能够在宏观层面上基本等效地得到边坡土体的应力变形特性,但难以反映边坡体在微细观尺度上的变形失稳机理,存在明显的局限性。将离散元方法(discrete element method,DEM)与计算流体动力学方法(computational fluid dynamic,CFD)进行耦合,建立了煤系土边坡3维DEM-CFD流固耦合细观作用计算模型,对降雨作用下煤系土边坡失稳破坏的细观机理进行分析。结果表明,采用DEM-CFD流固耦合方法模拟的煤系土边坡破坏形式主要是雨水冲刷,边坡滑动面预测为近似的直线段,这与室外模型试验边坡雨水冲刷的范围非常接近,验证了该数值方法的适应性。边坡土体颗粒的力链、配位数以及孔隙率等细观参数,在降雨过程中都会随之发生变化,如坡顶颗粒的孔隙率由初始状态的0.35变化至失稳状态的0.80,这些细观参数的变化与边坡土体的宏观力学表现直接关联。文中通过对颗粒细观参数变化分析,从细观角度解释了雨水作用下煤系土边坡的破坏演变规律。研究成果为该区域煤系土边坡的防护设计与施工提供理论依据,并从微细观角度更好地分析离散介质岩土工程的宏观力学规律提供了一种思路。

致密气生产井微型压裂诊断技术

针对致密储层小型压裂测试耗时长、用液多等问题,提出在主压裂开始之前以较低排量和较少液量的微型压裂对地层进行快速诊断,获取地层闭合压力和重张压力,估算地层水平最大主应力。LX区块一口致密气生产井中应用微型压裂,施工排量1.0 m^3/min,注入1.3 m^32.0%KCl溶液,确定地层闭合压力为28 MPa,估算地层水平最大主应力为32.3 MPa,主压裂施工期间油压维持在38.2~44.5 MPa,调整压后返排油嘴切换时机为油压13.2 MPa。微型压裂有效地指导了压裂施工参数优化及压后返排,提高了施工安全性。压后采用压裂软件分析,验证了微型压裂估算闭合压力的准确性。

纳米压痕技术在页岩力学性质表征中的应用进展

近年来,随着力学测试技术的不断发展,微观材料科学研究中广泛应用的纳米压痕技术被引入到页岩研究领域,成为测试页岩表面微观力学性质的重要手段。从微观视角去研究页岩的力学性能已成为当下的研究热点之一。为此,梳理了页岩样品的制备方法和压痕试验制度对测试结果的影响,详细论述了纳米压痕技术在页岩中微观力学和蠕变性能表征方面的应用现状,对其应用的优势和存在的问题进行了分析和讨论,并对发展趋势进行了展望。研究结果表明:①纳米压痕技术可以精确表征页岩整体以及基质组成相的力学性能;②通过研究保载阶段的位移-时间曲线可以获得页岩微观尺度的蠕变特征,深入理解微观下页岩蠕变变形机制;③测试流体/页岩相互作用下力学性能的演变特征,可以为实际页岩水力压裂或超临界二氧化碳压裂提供基础的实验数据。该技术实现了对页岩更精细化的观测,有助于从根本上认识页岩的力学行为,为页岩气勘探开发提供更可靠的理论依据。

基于渗水试验的煤岩压裂液静态滤失特征分析

压裂液滤失是制约煤储层压裂造缝效率、诱发储层物性伤害的关键,厘定压裂液静态滤失特征尤其是空间渗滤非均质性对于煤储层压裂液滤失机制深化、降滤失剂材料改进具有实际意义。为此采用大尺寸煤岩试样开展渗水试验研究,查明了清洁、冻胶压裂液在原生结构煤体、碎裂构造煤体中的渗水习性。研究结果表明,静态滤失过程中煤岩压裂液渗水系数和渗透速度受到压裂液体系、驱动压差及煤体结构的综合影响,整体上随着累计渗滤液量的增加均呈现出负幂指数形式的降低,清洁压裂液在原生结构煤体中初滤失现象明显。研究结果还表明,压裂液渗滤侵入原生结构煤岩导致裂缝两侧煤岩封闭性孔隙回弹响应,以及压裂液侵入构造煤岩开放孔隙内的甲烷气体置换效应,是导致煤岩压裂液静态滤失中渗滤驱动压差、渗滤速度降低的关键微观机制。

浮泥-流泥路基中防淤堵排水板排水行为

浮泥-流泥路基真空预压期间塑料排水板易出现严重淤堵,为避免出现该现象,有必要针对浮泥-流泥的物理特性对防淤堵排水板的排水行为进行专项研究。首先基于典型工程的浮泥-流泥试样和典型的防淤堵土工滤膜构成“土-滤膜”过滤排水结构,并综合采用改进的梯度比试验方法、压汞试验方法以及电子显微镜扫描测试方法,分析了分级真空预压下过滤排水结构的过滤排水行为;然后,基于典型的防淤堵土工滤膜和原生料芯板构成典型弯折形态的排水板复合体,采用改进的纵向通水量仪进行了纵向通水能力对比试验,分析了排水板复合体的排水行为,并综合讨论了淤堵评价标准;最后,基于具体工程实例进行了验证。研究结果表明:该类路基分级真空预压设计时,应重点基于等效孔径、渗透系数和孔洞结构特征3项关键技术指标对防淤堵土工滤膜进行选型研究;芯板板槽的压屈强度和排水板复合体的过水断面面积是排水板通水量折减率的关键影响因素,芯板的弯折角和弯折率可作为评价其排水能力的具体控制指标,而排水板的通水量折减率和井阻增幅可作为理论评价指标;该类路基中塑料排水板淤堵评价标准建议定为土工滤膜的梯度比大于4.0,芯板的弯折率大于60%且弯折角小于45°,其理论评价指标可定为弯折状态下排水板的通水量折减率大于90%或井阻增幅大于9。所提出的关于典型弯折形态下排水板复合体室内纵向通水量的试验方法及其数据分析方法,可纳入到《土工合成材料测试规程》(SL-235—2012)以及规范ASTM D6917-16中。

2种试剂检测ABO新生儿溶血病结果比较及放散液与试剂红细胞比例的优化

目的:比较ABO新生儿溶血病(hemolytic disease of the newborn, HDN)2种检测试剂放散试验的阳性检出率,探讨微柱凝集技术放散试验中放散液与试剂红细胞不同比例对阳性检出率的影响。方法:2种试剂(上海润普和长春博讯)参考试剂说明书推荐的放散液和试剂红细胞比例同时检测符合临床诊断标准的ABO HDN标本,比较2种试剂放散试验的阳性检出率。另外在固定试剂红细胞浓度为0.8%、体积为50μL的情况下,上海润普试剂放散试验中放散液与试剂红细胞按不同比例(0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1)进行检测,比较不同比例下的ABO HDN的阳性检出率。结果:参考试剂说明书推荐的比例进行放散试验,上海润普(0.5∶1)和长春博讯(1∶1)阳性检测率分别为83.72%(545/651)和84.49%(550/651),2种试剂ABO HDN的阳性检出率差异无统计学意义(P>0.05);上海润普试剂随着放散液与试剂红细胞比例从0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1逐步增加,阳性检出率也相应增加,在增加至比例为2.5∶1时,阳性检出率最高(P<0.05)。结论:参考试剂说明书推荐的比例进行放散试验,2种检测试剂阳性检出率差异无统计学意义,但是2种试剂均出现阳性病例漏检情况;上海润普试剂在增加放散液与试剂红细胞比例(由试剂说明书推荐的0.5∶1增加至2.5∶1)后,可以提高ABO HDN阳性检出率,最大程度上减少ABO HDN漏检的发生。