基于LBM-IBM-DEM的微纳米弹性微球微观渗流的耦合模型及数值模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51604291
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0402.油气开采
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In-depth profile control and oil displacement technology using micro/nano elastic microspheres has become a cost-effective enhanced oil recovery method with extensive prospects of application and development at the mid-high water-cut stage of the water flooding oilfields in our country. However, at present, the percolation mechanisms, especially the microscopic percolation mechanisms of this kind of typical solid particles in porous media are not well understood. In the current project, on the basis of the primary research, a new coupled method based on LBM-IBM-DEM (i.e., Lattice Boltzmann method-immersed boundary method-discrete element method) is introduced to further elucidate the microscopic percolation mechanisms of micro/nano elastic microspheres in porous media. First, the properties of micro/nano elastic microspheres will be test and the microscopic flow experiments will be performed, which will provide basic parameters and experiment validation for the microscopic simulation. Then a coupled model for the microscopic percolation of micro/nano elastic microspheres based on LBM-IBM-DEM will be established and used to simulate the transport, deposition, release, capture, plugging and deformation-migration (restart) processes of micro/nano elastic microspheres in porous media. The aim is to build the relationship between the micro-scale flow of micro/nano elastic microspheres and the characteristics of pore-throats and fluid, and finally reveal the fluid-solid coupling nature of micro/nano elastic microspheres percolation in porous media. The research results will lay a theoretical foundation for the industrial application of micro/nano elastic microspheres, and thus promote the basic research for the application of micro/nano polymer materials in enhancing oil recovery.
微纳米弹性微球深部调驱技术已成为我国注水开发油田中高含水期一种经济有效的提高原油采收率方法,具有广阔的应用和发展前景。但目前对这类典型固体颗粒的渗流机理,尤其是微观渗流机制的认识尚不明确。本项目拟在已有研究基础上,引入一种新的基于LBM-IBM-DEM(格子Boltzmann方法-浸入边界法-离散单元法)耦合的方法,进一步阐释微纳米弹性微球的微观渗流机制。通过微纳米弹性微球性能测试及微观渗流实验,为微观模拟提供基础参数和实验验证;建立基于LBM-IBM-DEM的微纳米弹性微球微观渗流耦合模型,对微纳米弹性微球在多孔介质中运移、沉积、释放、捕集、封堵与变形运移(重启动)过程开展数值模拟,建立微纳米弹性微球微尺度流动与孔喉特征、流体性质之间的关系,最终揭示多孔介质中微纳米弹性微球渗流的流固耦合本质,为微纳米弹性微球的工业化应用奠定理论基础,促进高分子微纳米材料在提高原油采收率中的应用基础研究。

结项摘要

微纳米弹性微球深部调驱技术已成为我国注水开发油田中高含水期一种经济有效的提高原油采收率方法,具有广阔的应用和发展前景。微纳米弹性微球在多孔介质中的渗流极其复杂,认识其渗流机制和提高采收率机理是决定其应用前景的关键问题。本研究首先优化合成了微米级、纳米级以及大尺度的系列微纳米弹性微球,对微纳米弹性微球的粒径大小、粘弹特性、蠕变特性等参数进行了测试和分析,并评价了其调驱性能;其次,研究了微纳米弹性微球的运移规律与滞留特性、封堵机理和变形运移机制、调驱机理及启动剩余油机制,并对微纳米弹性微球在多孔介质中运移、滞留、封堵和变形运移过程的微观作用力进行了理论分析和计算;再次,推导了微纳米弹性微球运移的连续性方程,建立了微纳米弹性微球滞留的动力学方程以及微纳米弹性微球滞留引起多孔介质孔隙度、渗透率变化的方程,分析了多孔介质孔隙度和渗透率的变化规律;最后,建立了基于LBM-IBM-DEM的微纳米弹性微球微观渗流的耦合模型及数值模拟方法,基本实现了微纳米弹性微球在多孔介质中运移、封堵和变形过程的动态模拟,进一步阐释多孔介质中微纳米弹性微球的渗流机制。研究成果对于认识多孔介质中微纳米弹性微球的渗流机理具有重要的学术价值,也为微纳米弹性微球的推广应用奠定了良好的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
基于微流控技术的聚合物微球可控制备实验设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    实验技术与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚传进;雷光伦;徐晓红;王丹;达祺安
  • 通讯作者:
    达祺安
Effect of Ionic Strength on the Transport and Retention of Polyacrylamide Microspheres in Reservoir Water Shutoff Treatment
离子强度对水库堵水处理中聚丙烯酰胺微球运移和滞留的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.7b01588
  • 发表时间:
    2017-07-19
  • 期刊:
    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yao, Chuanjin;Wang, Dan;Steenhuis, Tammo S.
  • 通讯作者:
    Steenhuis, Tammo S.
Inert carbon nanoparticles for the assessment of preferential flow in saturated dual-permeability porous media
用于评估饱和双渗透性多孔介质中优先流动的惰性碳纳米粒子
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.7b00194
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research (SCI二区TOP, IF = 3.375)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yao Chuanjin;Zhao Yushi;Lei Guanglun;T. S. Steenhuis;L. M. Cathles
  • 通讯作者:
    L. M. Cathles

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其他文献

低温油气藏胍胶压裂液破胶酶的研制与性能评价
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-5005.2022.02.014
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国石油大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    达祺安;姚传进;曲晓欢;褚程程;马鑫;雷光伦
  • 通讯作者:
    雷光伦
油藏微生物驱反应动力学模型及数值模拟方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-5005.2021.04.010
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国石油大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚传进;孟祥祥;曲晓欢;詹广贤;李蕾;雷光伦
  • 通讯作者:
    雷光伦

其他文献

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姚传进的其他基金

油页岩催化剂辅助注蒸汽原位开采方法及机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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