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姚军教授团队在孔隙尺度表面活性剂驱定量表征方面取得重要进展
作者:单宝来    发布者:毛剑    发布时间:2019-10-03    访问次数:10

    【本站讯】近日,石油工程学院油气渗流研究中心姚军教授课题组在孔隙尺度表面活性剂驱定量表征研究方面取得新进展,相关成果《考虑移动接触线和表面活性剂的具有热力学一致性的两相流模型》(Thermodynamically consistent modelling of two-phase flows with moving contact line and soluble surfactants)以论文形式在流体力学顶级期刊Journal of Fluid Mechanics发表。该研究成果是与沙特阿卜杜勒国王科技大学和美国科罗拉多矿业大学等经过多年联合攻关而取得的,第一作者为我校博士生朱光普,通讯作者为姚军教授,这是我校首次在该期刊发表研究成果。

       表面活性剂驱是三次采油提高采收率的重要手段之一。注入地下储层内的表面活性剂不仅可以改变油水界面张力,同时还可以通过吸附改变岩石壁面的润湿性来提高原油的驱替效率,目前主要通过宏观的实验模拟和数值模拟进行描述,很多机理无法定量表征。针对上述问题,姚军教授团队首次基于热力学定律和变分原理,严格推导出考虑表面活性剂的相场移动接触线模型,准确刻画界面移动接触线的运动规律及其能量变化规律,从孔隙尺度上实现了精确定量表征表面活性剂驱提高采收率的机理。该模型满足热力学一致性原则,符合系统总能量衰减的自然规律,引入两个相场方程分别描述多相体系中表面活性剂浓度及油水界面变化,采用纳威斯托克斯方程刻画流体运动,运用一般纳威边界条件描述移动接触线。该模型不仅可以准确描述表面活性剂在两相界面的吸附以及降低界面张力的效果,还可以定量刻画表活剂对壁面润湿性的影响。此外,为对模型进行高效准确的求解,创新性地提出了能量无条件稳定的数值格式,阐述了非均质岩石壁面上含有表面活性剂的液滴的流动模式,以及表活剂对移动接触线上非平衡杨氏应力的影响,并首次提出了判别液滴流动形态的实用相图。在今年西班牙举办的第十一届国际多孔介质年会上(Interpore2019),该研究成果报告后得到国际多孔介质学会(InterPore)创始人、荷兰乌特勒支大学的Majid教授,流体力学领域国际著名专家、法国巴黎第六大学的Stéphane Zaleski教授等高度评价。

        Journal of Fluid Mechanics由剑桥大学创办,是国际公认的流体力学领域顶级期刊,最新影响因子3.137,5年平均影响因子3.496。

        近年来,油气渗流研究中心在国内外著名期刊Angew. Chem. Int. Edit.,Nano Lett.,SPE J.,J. Comput. Phys.,《科学通报》和《中国科学》等发表SCI论文100余篇,提出了现代渗流力学的理论架构,形成了分子尺度、微观孔隙尺度、宏观达西尺度和缝洞大尺度等渗流模拟方法以及尺度关联升级方法,丰富和发展了非常规油气渗流力学理论,在国际油气渗流领域具有重要的学术影响力。

        论文链接

      https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/thermodynamically-consistent-modelling-of-twophase-flows-with-moving-contact-line-and-soluble-surfactants/E7C1985FBBA7A8C9562B05256DB11014