混相驱过程的扰动分析

对混相驱过程中粘性和重力诱导的不稳定进行了扰动分析，推导了混相驱过程不稳定的必要和充分条件。     

磁共振成像在CO_2驱油实验中应用

将磁共振成像技术应用于高压条件下多孔介质内渗流特性的可视化研究中.为40mm内径微成像探头设计了专用的填砂式岩心夹持器,并将该夹持器应用于CO2非混相驱和混相驱实验中.动态连续二维成像分辨率为0.21mm×0.21mm,基本接近于实验所用玻璃砂尺寸,从而实现了对CO2非混相驱过程中气体窜流通道的形成过程、CO2混相驱过...     

CO_2混相驱的可行性评价

CO2驱是提高原油采收率和实现温室气体埋存的双赢举措,在中国具有广泛的应用前景。开展CO2混相驱可行性评价是CO2驱矿场实施的重要基础。基于文献和矿场经验,分析了CO2混相驱的不利因素,指出了CO2混相驱过程中需要重点考虑的问题以及发展趋势。提出CO2混相驱可行性评价主要包括:油藏筛选、室内实验评价、油藏数值模拟、经济风险评价、先导试验等环节,并对各个环节进行了分析。同时认为,可行性评价还需要考虑CO2注入过程中对储层、扰流或气窜、腐蚀、钙质与沥青质沉积等的影响,指出CO2混相驱成功的重点是保证油藏中较高的混相程度和CO2波及效率,在油藏方案和工程方案基础上,通过经济效益论证才能保障CO2混相驱的可行性。     

CO2微观驱油实验研究

针对不同CO2驱油方式下提高采收率机理认识仍不完全清楚等问题,利用与地层孔隙结构相似的高压可视化微模型进行了水驱、CO2非混相驱、CO2近混相驱和CO2混相驱四组驱替实验,并采用微观驱油动态彩色图像分析和二值化处理相结合的研究方法,对比研究了不同驱替方式中驱替前缘形状、油气界面、油气分布特征、含油面积大小和模拟油颜色变化。结果表明:水驱油时,水大部分以非活塞形式驱油、油水界面呈凹凸弧线形;CO2非混相驱中,CO2与原油存在明显的两相流,界面形状比较锐利,窜流和混流比较严重,气体突破较早;CO2近混相驱替过程中,油气界面模糊、两相区不明显、没有形成明显的混相带;而混相驱过程中形成了清晰可见的混相带,油气界面明显圆滑和模糊,在相同条件下混相驱持续的时间最长,采收率最高。该研究对CO2有效驱油和驱油机理认识具有重要的理论意义。     

添加轻质组分法调控CO2近混相压力区间

与混相驱相比,CO_2近混相驱在驱油效率方面有所下降,但由于压力降低后流度改善、波及效率提高,最终采收率并未明显下降。考虑到近混相驱在气源和操作成本方面的优势,CO_2近混相驱受到越来越多的关注。中国渤海油田秦皇岛区块勘探开发过程中发现了大量富含CO_2(24mol%~90mol%)的产出气,为实施非纯CO_2近混相驱提供了条件。采用加密细管实验和模拟点的方法,确定了不同CO_2含量(100%、85%、80%、70%、55%、40%、24%和0)下近混相压力的区间,获得了目标油藏典型井实现近混相驱的CO_2含量下限为64.13%。在此基础上,为扩大近混相驱的范围和潜力,针对含量下限之下的CO_2(55%、40%和24%),探索了添加轻质组分C_2~C_6对近混相压力区间的影响程度,获得了不同CO_2含量下实现近混相驱所需的轻质组分C_2~C_6含量以实现对目标油藏CO_2近混相驱优化和调控的目的。     

注伴生富化气近混相多级接触驱替机理研究

根据近混相驱理论,适当选择注入气的组成,形成湿气或富化气,在低于最小混相压力下可能会形成蒸发凝析双重传质作用的近混相驱,在适当降低注入压力的同时能使驱替达到与混相驱相同的效果。以我国海上油田某一实际油藏为例,采用该油藏伴生的富化气进行回注,通过注入气体与地层原油之间互溶性膨胀实验以及多级接触PVT相态特征实验和模拟研究,描述了近混相驱多级接触过程中注入气和地层油之间组成变化特征以及PVT高压物性变化规律,探索了我国海上油田注伴生富化气近混相驱油机理。     

二氧化碳非混相驱油藏沥青质沉淀规律研究

为研究二氧化碳驱油藏中原油沥青质沉淀量预测方法,设计了二氧化碳非混相驱沥青质沉淀动态岩心驱替实验装置,采用正交实验分析方法研究了非混相驱条件下驱替压力、温度、岩心初始渗透率、原油中的沥青质含量和驱替速度等因素对驱替后岩心中原油沥青质沉淀量的影响,分析了作用机理,回归出了二氧化碳非混相驱过程中原油沥青质沉淀量预测公式并用实验结果进行了验证.验证结果表明,该预测公式可直接用于二氧化碳非混相驱原油沥青质沉淀量预测.     

CO2混相驱最小混相压力确定方法研究

CO2混相驱是低渗透油藏提高采收率的三次采油技术,而CO2混相驱最小混相压力是研究的关键.文章从经验公式计算、室内实验和数值模拟三个方面进行了研究,分析论证了确定CO2混相驱最小混相压力的方法;通过岩心驱替实验研究证明了混相驱可以大幅度提高油藏采收率,混相驱应用于低渗透油藏开发是可行性的;在确定了最小混相压力的基础上,把CO2混相驱应用于东营凹陷樊124块的油藏开发取得了良好的效果.     

包14块低渗透油藏注CO2开发效果研究

包14块为不均匀型低渗﹑特低渗储层,采用注水开发含水上升块,而且水敏现象严重。通过室内实验,研究了包14块进行CO2驱可行性。实验结果表明:地层条件下,CO2与包14块地层油的最小混相压力为21.4 MPa,高于地层压力。CO2混相驱(23.5 MPa)和非混相驱(12.5 MPa)最终采收率分别为82.39%和73.78%,混相驱比非混相驱CO2突破时间少0.125PV;注气量大于0.3 PV后,混相驱的换油率明显高于非混相驱;注气压力越大,CO2注入能力越强。可见,尽管在地层条件下,CO2与地层油不能达到混相,进行CO2非混相驱仍可取得非常好的效果。     

一维混相驱的一种新模型及其数值模拟

提出了一种考虑物理弥散的一维混相驱模型。该模型是在福克扩散定律和连续性方程的基础上建立的。论文给出了其解析解，同时采用了高阶精度差分格式数值求解此模型，并将两者进行了比较分析，发现两者吻合得很好，这种考虑了物理弥散和对流的模型可以更为准确地描述混相驱替过程。     

液体表面非均匀薄膜失稳的力学研究

以液体为基底的膜基系统广泛存在于自然界中,并且在功能表面制备等工程领域中广泛应用。从力学角度对液体表面非均匀薄膜的失稳过程进行研究,建立了几何和材料非均匀性与薄膜失稳模式的关系。采用数值模拟手段,研究了缺陷部分的长度、位置和弹性模量参数对薄膜表面失稳形貌演化过程的影响。通过实验实现带有预制缺陷的聚酯(PET,polyethylene terephthalate)薄膜在水表面的失稳,得到了与数值模拟结果相一致的失稳形貌,进一步利用预先涂覆未固化模具胶的方法,将失稳形貌复制形成模具。研究工作可以为液体表面薄膜失稳形貌的优化设计提供指导,并为特定特殊形貌薄膜的制备提供途径。     

结构动力稳定性判定新准则

利用非线性弹簧模型分析了静力失稳与动力失稳的区别,指出拟静力刚度准则不能用于判定结构动力稳定.给出了结构动力系统特征能量的概念,发现结构动力失稳源于结构特征能量超过输入到结构中的总能量,由此提出了一种判定结构动力稳定性的新准则.实例分析表明,本文建议的准则可以准确分析并判定结构在任意动力荷载激励下的动力失稳.     

Secondary instabilities of linearly heated falling films

Secondary instabilities of linearly heated failing films are studied through three steps. Firstly, the analysis of the primary linear instability on Miladinova's long wave equation of the linearly heated film is performed. Secondly, the similar Landau equation is derived through weak nonlinear theory, and a two-dimensional nonlinear saturation solution of primary instability is obtained within the weak nonlinear domain. Thirdly, the secondary (three-dimensional) instability of the two-dimensional wave is studied by the Floquet theorem.Our secondary instability analysis shows that the Marangoni number has destabilization effect on the secondary instability.     

沿岸流不稳定运动对时均沿岸流影响

通过物理模型实验以及数值方法研究了沿岸流不稳定运动对时均沿岸流的影响.首先简要介绍了沿岸流不稳定运动测量实验并给出了测量结果;然后建立了考虑沿岸流不稳定运动的数学模型,该模型中引入了沿岸流不稳定运动引起的辐射应力项,为了使数值分析与实际情况相吻合,该模型中考虑沿岸流不稳定运动引起的辐射应力由实验中观测到的结果求得.利用求得的应力项,粗略分析了沿岸流不稳定运动引起的侧混系数的范围,结果表明该范围为0～0.04.利用该模型数值分析了沿岸流不稳定运动对时均沿岸流的影响,结果表明其影响很小.     

N2对甲烷-空气预混气体爆炸火焰传播稳定性的影响

为了探究N2惰化作用对甲烷-空气预混气体火焰稳定性的影响,利用自主搭建的1m3球形爆炸实验系统,实验研究了球形火焰稳定性及其影响因素。通过研究结果表明,仅改变甲烷浓度：贫燃条件下,热-质扩散不稳定性与流体力学不稳定性的共同作用是火焰前期失稳的主要因素,在甲烷浓度在化学计量比附近时,火焰稳定性最弱;继续增大甲烷浓度,热扩散因素开始制约D-L不稳定性对火焰表面扰动的影响,因此甲烷浓度为13%的火焰稳定性仅略大于10%的甲烷浓度。随着甲烷浓度向爆炸极限靠近时,可以明显观察到火焰上浮,浮力不稳定性成为主导因素。改变氮气添加比：相较于热-质扩散不稳定性,流体力学不稳定性对氮气添加比的变化更为敏感,添加比大于8%时,在流体力学不稳定性影响下,火焰稳定性迅速增强。     

猫头型输电塔在覆冰与风荷载下的动力稳定

利用增量动力分析法和弧长法有限元分析了猫头型输电塔的动力稳定,对比了输电塔静力与动力失稳前、后的受力特征,分析了覆冰厚度和风向角对输电塔动力失稳的影响。通过静力失稳与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不同覆冰厚度及风向角下,输电塔动力失稳临界平均风速。结果表明:杆塔失稳主要由塔身底部主材屈服、斜材面外变形增大引起;随着覆冰厚度的增加,杆塔静力失稳与动力失稳的差别加大,杆塔在风力动载下的塔顶侧移显著增加,动力失稳临界平均分风速显著减小。输电塔在风荷载作用下的整体稳定性应考虑动力效应及覆冰条件的不利影响。     

热环境下圆弧拱的面内非线性屈曲

为了避免拱在热环境下的失稳,以热环境下固接圆弧拱为研究对象,分析了其在拱顶径向集中力下的面内非线性屈曲行为,基于能量变分原理,建立了非线性平衡微分方程,跟踪了屈曲平衡路径,得到了拱的极值点屈曲和分岔屈曲荷载的理论解析解.并采用有限元数值结果验证了理论解的准确性,揭示了在热环境和集中力作用下拱的非线性极值点屈曲与分岔屈曲...     

正弦表面结构的薄膜失稳形貌有限元分析和实验验证

利用ABAQUS有限元软件,对具有正弦表面结构的薄膜基底系统表面失稳过程进行了系统的有限元分析,讨论了正弦结构幅值/波长比、薄膜基底模量比、薄膜厚度以及预拉伸变形等因素对薄膜表面失稳形貌的影响.结果表明:薄膜基底模量比和薄膜厚度对薄膜的表面失稳波长造成较大影响;正弦结构幅值/波长比对正弦结构波峰与波谷处的失稳波长差值有显著影响.通过上述变量的相互组合,有望实现对膜基系统表面失稳形貌的调控.通过与实验结果的对比,定性地验证了数值模拟方法的可靠性.研究工作对于探究复杂表面结构的薄膜失稳形貌具有参考价值.     

Turing Instability and Pattern Induced by Cross-Diffusion for a Nonlinear Reaction-Diffusion System of Turbulence-Shear Flow Interaction

The Turing instability and the phenomena of pattern formation for a nonlinear reaction-diffusion(RD) system of turbulence-shear flowinteraction are investigated.By the linear stability analysis,the essential conditions for Turing instability are obtained.It indicates that the emergence of cross-diffusion terms leads to the destabilizing mechanism.Then the amplitude equations and the asymptotic solutions of the model closed to the onset of instability are derived by using the weakly nonlinear analysis.     

利用反常粘滞研究吸积盘的脉动不稳定性

从磁流体动力学方程组出发,用微扰法得出含反常粘滞、反常阻抗、环向磁场和垂向磁场的吸积盘的色散方程。在弱磁场情况下,数值计算结果表明盘内区存在1种不稳定的单调模式和3种稳定的单调模式,磁场对单调不稳定性表现为非稳因素。随着磁场的增强,单调模式消失,盘内出现4种轴对称振荡模式,其中两种振荡模式是脉动稳定的,环向磁场对其表现为非稳因素,垂向磁场对其表现为致稳因素;另两种振荡模式在波数比较小时是不稳定的,随着波数的增大,这两种模式也是脉动稳定的,环向磁场和垂向磁场分别对他们表现为致稳因素和非稳因素。