数字岩芯微观结构特征及其对岩石力学性能的影响研究

岩石本质上是一种非均质材料,其力学性质受到微观孔隙结构的影响。通过计算不同岩石微米CT图像的分形维数、孔隙半径分布和孔隙形状因子分布,分析了岩石的微观孔隙结构特征。基于数字岩芯表征单元,用有限元方法开展孔隙尺度下微观变形模拟试验,研究微观孔隙结构对岩石变形的影响。结果表明:岩石孔径分布各异,骨架和孔隙都具有分形特征,浑圆孔隙占比相对较少。岩石变形模拟试验中,由于端部束缚作用强,出现了严重的端部效应,在中部了形成X形的共轭塑性剪切带,会不断发展直至岩石破坏;不规则孔隙的存在,使得岩石内部应力集中现象明显,塑性变形区域分布极不均匀。岩石轴向上具有整体平移的特点,侧向变形严重,变形带之间过渡区域位移梯度较大;X形剪切带的下部,形成位移较小的拱形弹性变形区。岩石有效弹性模量与孔隙度和孔隙分形维数具有良好的相关性。随着孔隙度的增加,有效模量几乎呈指数递减,孔隙度对岩石力学性质影响巨大。孔隙分形维数越大,有效弹性模量大体上逐渐变小。研究从孔隙尺度揭示了岩石微观结构的变形机制,对岩石宏观性质的研究具有重要的指导意义。     

克拉玛依陆相油砂注水过程中的剪胀诱导渗透率模型

特超稠油油藏普遍采用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)方式开发,在前期注水改造阶段储层剪胀扩容导致剪切带产生剪切裂缝,孔隙度和含水/油饱和度发生变化。为了研究注水过程中水的有效渗透率的动态演化规律,考虑孔隙度和含水饱和度随扩容体积应变的变化,通过Kozeny-Poiseuille方程和Touhidi-Baghini方程关联绝对渗透率和孔隙度的关系,通过油、水两相相渗曲线方程关联水的有效渗透率和含水饱和度的关系,建立了3个剪胀诱导渗透率演化数学模型,并根据实验数据对各个模型的预测效果进行了评价分析。研究结果表明,传统的Kozeny-Carman方程只适用于孔隙性颗粒介质,不适用于克拉玛依陆相油砂这种由沥青基底式胶结形成的复合材料骨架,也不适用描述剪切扩容带内剪切裂缝引起的渗透率演化。基于Touhidi-Baghini方程建立的剪胀诱导渗透率模型,可以准确预测注水过程中水的有效渗透率演化规律,为渗透率的相关研究提供参考。     

风城油田齐古组油砂细观结构和渗流特征

为确定风城油田侏罗系齐古组油砂的细观结构和渗流特征,利用微米CT获得的灰度图像,在传统图像分割方法的基础上,提出了适用于油砂的3种介质图像分割方法,并采用物理实验法获得了油砂数字岩心,构建了孔隙网络模型。研究表明：在构建油砂数字岩心时,需要在多孔介质图像二值化方法的基础上提出适用于油砂的3种介质图像分割方法,来区分油砂中的颗粒、沥青质和孔隙;代表性体积单元的边长不小于3.0 mm时,所建立的数字岩心才能较为真实地反映油砂的细观结构;风城油田侏罗系齐古组油砂颗粒与沥青质的接触方式主要分为颗粒接触、胶结和悬浮3种,且风城油田油砂具有较强的非均质性和各向异性,沥青质作为骨架的一部分或作为孔隙流体,绝对渗透率比有效渗透率高约2个数量级,其相态显著影响油砂的细观结构。     

三元无规全芳聚酯酰胺的热致液晶行为

由对苯二甲酰氯（ＴＰＣ）和二甲基联苯胺（ＤＭＢＤ）和双酚Ａ（ＢＰＡ）合成了三元无规全芳聚酯酰胺（ＰＥＡ）。用ＤＳＣ、Ｘ光衍射分析和偏光显微镜等手段表征了该类聚合物的热致液晶性质,确认了不同单体的比例的ＰＥＡ均为热致向列型液晶聚合物,且不出现液晶相转变温度直至聚合物分解。由于ＰＥＡ中聚酰胺链段之间的氢键作用,ＰＥＡ为熔融温度随ＤＭＢＤ的比例增加而升高,即使ＤＭＢＤ链单元为２０％（ｍｏｌ）的ＰＥＡ,其     

丙烯酸酯类聚合物乳液法修饰纳米SiO2粒子研究

采用带有羧基活性官能团的丙烯酸酯类聚合物乳液对纳米SiO2进行表面修饰.并用透射电镜、红外、热失重、接触角、粒径分析对处理效果进行了表征.结果表明所制备的含羧基基团的共聚物乳胶粒子在机械搅拌作用下,与粒径为15～20nm左右的无机SiO2纳米粒子的作用过程中,实现了对SiO2表面修饰和分散的效果.当复合温度(65℃)高于改性用聚合物的Tg(45℃)时,柔软的聚合物乳胶粒子变形、黏附在SiO2纳米粒子周围,并通过羧基的化学吸附作用最终实现对SiO2粒子的包覆;当复合温度(25℃)低于改性用聚合物的Tg(45℃)时,乳胶粒子仍保持其基本形状,SiO2粒子黏附在乳胶粒子周围.     

苯基胍胺甲醛树脂合成研究

苯基胍胺甲醛（ＢＧＦ）树脂聚合度为２～４时,其性能最好,并可降低固化温度。探讨了采用共溶剂水醇体系在缩聚反应中ｐＨ值、水／醇体积比、加水时间等对ＢＧＦ树脂分子量分布的影响,最终制得单体含量为１７％,２～４聚体含量为６６％,固含量约３０％的ＢＧＦ树脂。     

多相非饱和多重孔隙介质的有效应力定律

多孔介质的有效应力定律广泛应用于流固耦合变形分析问题。该文考虑孔隙的重数、孔隙流体的相数、各向异性、非饱和、基质吸力等条件,提出了广义多相非饱和多重孔隙介质的有效应力定律。在固体相及各流体相线弹性变形的假设下,首先通过应力状态分解、边界条件叠加方法,得到了不考虑基质吸力的多相等效饱和各向异性多重孔隙介质的有效应力。考虑到非饱和多孔介质中两相界面张力引起的基质吸力,在线弹性变形基础上,叠加了基质吸力引起的变形部分,推导得到非饱和多孔介质的有效应力定律的一般形式。将所得公式根据实际需要进行简化处理,可以得到目前常用的有效应力定律的表达形式,充分说明了该文所得结论的合理性。     

乙烯基高分子/无机粉体复合型纳米微球的合成制备

本研究以纳米粒子制备为基本目的,探讨了乙烯基高分子/无机粉体复合型纳米微球的合成制备方法。结果表明采用硅烷偶联剂进行表面修饰并辅以超声波处理和采用适当的乳化体系,可使无机粉体稳定地分散在St、MMA等乙烯基单体中,并最终通过接枝聚合形成乙烯基聚合物/无机粉体复合型的纳米微球;乙烯基聚合物/无机粉体复合型纳米微球的合成制备原则上可采用乳液聚合体系也可采用悬浮聚合体系;各种复合型纳米微球均为白色粉末,具有以无机纳米粒子为核,以有机聚合物为壳的核壳结构特征,在显微镜下外观光滑,均呈真圆的球状,其平均直径主要和所使用的无机纳米粒子的原生粒径大小及聚合条件有关。     

δ15N示踪检测重庆金佛山地下水的氮污染源

为了研究重庆金佛山地区地下水的氮污染,于2007年7月在21个采样点采集水样,主要测定其NO-3、δ15N～NO-3.再结合水化学资料分析得知:金佛山地区地下水已经受到NO-3～N的威胁,尤其是Group1,污染严重:根据δ15N判断,地下水的主要氮污染源有粪肥、化肥、土壤、工业废弃物和生活污水等,初步得出该区δ15N的变化范围,为以后深入研究金佛山地下水质打好基础.这一研究对金佛山部分村镇居民寻找和饮用地下水具有一定的意义.     

液晶聚酯与氮化铝复合基板材料的研究

利用模压成型方法制备了氮化铝（ＡＩＮ）和液晶聚酯（ＬＣＰＥ,ＰＥＴ／６０ＰＨＢ）的复合基板材料,研究了影响基板材料导热系数,线膨胀系数,介电性能和力学性能的因素,实验结果表明,在复合材料中ＡＩＮ的用量是影响复合材料上述各种物理性能的关键;对氮化铝粉的处理和改善ＡＩＮ与聚合物之间的两相界面,则是进一步提高复合材料热物理性能和力学性能的重要环节。填加８５％（质量）的ＡＩＮ的液晶聚酯复合基板材料其导热系