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题名页岩气储层中甲烷运移的变分数阶导数模型研究
被引量：1
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作者
常爱莲
黄乐
张郡铄
姜天奇
邵明鲁
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机构
常州大学机械与轨道交通学院、智能制造产业学院
江苏省能源动力高端装备工程研究中心(常州大学)
常州大学石油与天然气工程学院、能源学院
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出处
《力学季刊》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期825-833,共9页
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基金
国家自然科学基金(12302509)
江苏省自然科学青年基金(BK20220615)
+1 种基金
江苏省高等学校基础科学面上项目(22KJB130001)
常州大学大学生创新创业训练计划(202310292240B)。
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文摘
因页岩气开采过程中形成的复杂流动缝网系统,导致甲烷气体向浅层地下水迁移,从而引起地下水甲烷含量超标,引发的地下水污染问题是当前备受关注的环境问题之一.因页岩储层结构的复杂性与随机性,且非均质性较强,甲烷在页岩储层中的运移规律有待深入研究.甲烷在基岩中以扩散为主,在裂缝中以渗流为主,从流动建模的角度来看经典对流-扩散模型不能有效刻画甲烷气体的运移规律.针对强非均质性页岩储层结构特点,本文建立能够准确描述具有历史依赖性的运移过程的变时间分数阶导数模型,揭示甲烷在非均匀介质中的反常扩散特征,模拟甲烷的浓度穿透曲线,有效刻画甲烷运移规律.结果表明:变阶数α(t)能够表征甲烷运移过程的时间记忆性,刻画浓度穿透曲线具有的明显拖尾特征及停滞效应.本研究解决了传统整数阶方程无法准确描述的反常扩散现象,为预测双碳目标下的页岩气开采过程中的地下水污染风险提供一种理论指导.
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关键词
变分数阶导数模型
页岩气储层
甲烷
数值模拟
反常扩散
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Keywords
variable fractional derivative model
shale gas reservoirs
CH_(4)
numerical simulation
anomalous diffusion
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分类号
TE3
[石油与天然气工程—油气田开发工程]
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题名管道中重质原油流变特性及流动传热规律
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作者
常爱莲
黄远翔
李倩倩
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机构
常州大学机械与轨道交通学院
江苏省能源动力高端装备工程研究中心(常州大学)
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出处
《常州大学学报（自然科学版）》
CAS
2024年第4期55-62,共8页
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基金
江苏省自然科学青年基金资助项目(BK20220615)
江苏省高等学校基础科学面上资助项目(22KJB130001)
江苏省能源动力高端装备工程研究中心开放课题基金资助项目(JSNYDL-202208)。
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文摘
因重质原油流动过程存在历史记忆性和全域相关性,经典牛顿本构模型无法有效刻画其流变特性。建立了能够有效刻画重质原油流变特性的空间分数阶本构模型,并基于有限元法数值模拟了原油流动与传热过程。主要研究了空间分数阶模型阶数对原油流动与传热的影响,分析了平均努塞尔数与摩擦阻力系数随着分数阶阶数的变化规律;并比较了管壁热边界条件分别为常壁温与壁面热流密度下,原油传热过程中局部努塞尔数和对流换热系数的变化情况。研究结果表明:随阶数α(α>1)的增大,原油流变性能逐渐向剪切变稀转变,加快了原油流动速度,同时原油传热性能增强,有助于原油的输运效率增加。此外,在壁面热通量条件下的传热效率高于常壁温条件下的传热效率。因此深入研究原油的流变特性以及流动与传热规律,可为提高管道原油输运效率与经济运行提供理论指导。
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关键词
重质原油
管道
分数阶本构模型
数值模拟
流动与传热
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Keywords
heavy crude oil
pipe
fractional constitutive model
numerical simulation
flow and heat transfer
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分类号
TE83
[石油与天然气工程—油气储运工程]
O35
[理学—流体力学]
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