活動(dòng)背景
作為教育部與國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)聯(lián)合主辦的“全國(guó)研究生暑期學(xué)校”核心板塊，本次特邀中國(guó)工程院外籍院士、美國(guó)國(guó)家工程院院士、萊斯大學(xué)Abbas Firoozabadi 教授與卡爾加里大學(xué)Hossein Hejazi 教授開設(shè)專題課程，深度解析熱力學(xué)理論與界面力學(xué)理論在地下能源開發(fā)中的創(chuàng)新應(yīng)用，賦能油氣工程、地?zé)豳Y源開發(fā)和CO2 地質(zhì)利用與封存核心技術(shù)突破。
教授簡(jiǎn)介
Abbas Firoozabadi（阿巴斯·費(fèi)若扎巴迪）：伊朗裔美國(guó)人，1947年12月出生于伊朗，復(fù)雜油氣藏和非常規(guī)地下能源開發(fā)專家，中國(guó)工程院外籍院士，美國(guó)國(guó)家工程院院士，美國(guó)萊斯大學(xué)杰出教授，美國(guó)油藏工程研究所創(chuàng)始人/所長(zhǎng)。
Abbas Firoozabadi于1970年獲得伊朗阿巴丹理工學(xué)院天然氣工程學(xué)士學(xué)位；1972年獲得美國(guó)伊利諾伊理工大學(xué)天然氣工程碩士學(xué)位；1975年獲得美國(guó)伊利諾伊理工大學(xué)天然氣工程博士學(xué)位；1976年在美國(guó)密西根大學(xué)從事化學(xué)工程博士后研究工作；2011年當(dāng)選為美國(guó)國(guó)家工程院院士；2023年當(dāng)選為中國(guó)工程院外籍院士。Firoozabadi院士曾獲得國(guó)際石油工程師學(xué)會(huì)（SPE）最高科技獎(jiǎng)盧卡斯金獎(jiǎng)（Anthony Lucas Gold Medal）、最高榮譽(yù)會(huì)員獎(jiǎng)（Honorary Member）、約翰·富蘭克林·卡爾獎(jiǎng)（John Franklin Carll Award）和塞德里克·弗格森獎(jiǎng)（Cedric K. Ferguson Award）等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)和榮譽(yù)，表彰其在油氣工程熱力學(xué)和裂縫型多孔介質(zhì)多相流等方面的工作，在探索和生產(chǎn)石油的技術(shù)實(shí)踐與創(chuàng)新方面取得了杰出成就。他長(zhǎng)期致力于應(yīng)用熱力學(xué)基礎(chǔ)理論在常規(guī)和非常規(guī)碳?xì)浠衔镔Y源高效開發(fā)和地?zé)豳Y源開發(fā)利用等方面的研究，提出了連續(xù)性尺度和分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究頁巖油氣增產(chǎn)方法和機(jī)理，利用微量功能化分子提高碳?xì)浠衔锬茉瓷a(chǎn)和環(huán)境管理的效率。近些年，在二氧化碳資源化利用與封存和地?zé)豳Y源高效開發(fā)領(lǐng)域取得優(yōu)異進(jìn)展，在SPE Journal, Water Resources Research, AIChE Journal等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，引用超過2萬次，出版有《油氣藏?zé)崃W(xué)》等專著2部。
課程主題
Bulk and Interface Thermodynamics and Applications to Broad Range of Subsurface Fluid Flow and Heat Extraction
本次課程涵蓋流體、固體及可變形材料的熱力學(xué)理論。講座包含兩大應(yīng)用方向：其一為深入理解無受限及受限條件下的流體相行為基本機(jī)理，涉及菲克擴(kuò)散與熱擴(kuò)散的交叉效應(yīng)、界面張力及其等效表面能密度、界面能密度和線張力概念；其二為固體熱彈性理論、變形介質(zhì)中質(zhì)量與熱流的基本方程，以及流體-巖石系統(tǒng)表面能概念。課程將闡述體相經(jīng)典熱力學(xué)、不可逆熱力學(xué)及界面熱力學(xué)的核心概念，案例與應(yīng)用覆蓋納米孔相關(guān)問題、壓裂技術(shù)及地?zé)醿?chǔ)層等廣泛主題。
核心內(nèi)容
1.經(jīng)典熱力學(xué)五大基本假設(shè)，涵蓋熱力學(xué)各類函數(shù)包含巨熱力學(xué)勢(shì)函數(shù)在多組分系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2.考慮重力、界面曲率及電荷影響的相平衡一般理論，分析毛細(xì)管效應(yīng)、重力分異及電雙層對(duì)氣-液-固三相平衡的影響機(jī)制。
3.非極性分子流體混合物及水-CO2、鹽水-CO2體系的狀態(tài)方程建模，采用Soave-Redlich-Kwong、Peng-Robinson等狀態(tài)方程模擬超臨界CO2在地層流體中的溶解特性及相態(tài)變化。
4.放射能概念及以CO2和水為熱采流體的電生成效率，結(jié)合地?zé)衢_發(fā)場(chǎng)景，分析工質(zhì)能量品質(zhì)與熱-電轉(zhuǎn)換效率。
5.考慮熱彈性的變形材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，推導(dǎo)巖石等多孔介質(zhì)在溫壓耦合作用下的本構(gòu)方程。
6.流體及變形材料的穩(wěn)定性分析，基于熱力學(xué)穩(wěn)定性判據(jù)，探討地層流體相變與巖石破裂失穩(wěn)機(jī)理。
7.熵產(chǎn)生與不可逆熱力學(xué)及斐克擴(kuò)散、熱擴(kuò)散中的交叉效應(yīng)，結(jié)合地下流體運(yùn)移場(chǎng)景，分析濃度梯度與溫度梯度的耦合輸運(yùn)現(xiàn)象。
8.界面熱力學(xué)：表面能、線張力及流固能量密度，闡釋潤(rùn)濕性反轉(zhuǎn)、界面吸附對(duì)油氣儲(chǔ)層滲流特性的影響。
9.變形介質(zhì)中的質(zhì)量平衡表達(dá)式，建立考慮孔隙度變化的連續(xù)性方程，適用于壓裂或熱采過程的物質(zhì)守恒分析。
10.變形介質(zhì)中的能量平衡表達(dá)式，耦合熱傳導(dǎo)與機(jī)械功項(xiàng)，構(gòu)建地?zé)醿?chǔ)層和CO2地質(zhì)封存的能量方程。
教授簡(jiǎn)介
Hossein Hejazi（霍塞因·赫賈齊）：卡爾加里大學(xué)化學(xué)與石油工程系教授，擁有機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)士和碩士學(xué)位，并于2011年獲得化學(xué)與石油工程專業(yè)的博士學(xué)位。在2013年加入卡爾加里大學(xué)之前，Hossein Hejazi教授曾在工業(yè)界工作，為第一代可行的天然裂縫油藏瀝青提取熱采方法開發(fā)做出了貢獻(xiàn)。在卡爾加里大學(xué)，Hossein Hejazi教授了廣泛的本科和研究生課程，包括油藏工程、多孔介質(zhì)流動(dòng)、二次和三次采油、石油生產(chǎn)工程以及熱傳遞等。
Hossein Hejazi教授領(lǐng)導(dǎo)著界面流動(dòng)與多孔介質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室專注于孔隙尺度的實(shí)時(shí)可視化研究，并將研究成果擴(kuò)展到大規(guī)模物理模型和油田規(guī)模的應(yīng)用。他的實(shí)驗(yàn)室配備了先進(jìn)的設(shè)施，用于制造儲(chǔ)層巖石模擬微流體平臺(tái)、高溫高壓微觀模型、專用巖心驅(qū)替系統(tǒng)、大型物理模型，以及對(duì)流體-流體-固體界面進(jìn)行高級(jí)表征。他的研究致力于解決常規(guī)和非常規(guī)重油及致密/頁巖油藏強(qiáng)化采油、二氧化碳利用與封存、地下儲(chǔ)氫、地?zé)崮芴崛 r-流體相互作用可視化以及多孔介質(zhì)中復(fù)雜流體動(dòng)力學(xué)等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
Hossein Hejazi教授的工作架起了基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用工程之間的橋梁，為地下能源開采與存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。
課程主題
Interfacial Rheology and Corner Flow Effects in the Recovery of Heavy Oil
核心內(nèi)容
本次報(bào)告探討了界面現(xiàn)象在提高重油采收率中的作用，結(jié)合了可視化觀察與界面流變學(xué)分析。高溫高壓微觀模型實(shí)驗(yàn)表明，高溫乳化劑（HEA）通過角落流動(dòng)促進(jìn)原位油包水乳狀液的形成，防止殘余油膜形成，并提高熱采過程中的驅(qū)油效率。互補(bǔ)的界面流變學(xué)測(cè)量則強(qiáng)調(diào)了油-水和油-固體界面處的剪切和拉伸應(yīng)力如何影響關(guān)鍵的孔隙尺度機(jī)制，如液滴斷裂（snap-off）、油膜脫離和前沿穩(wěn)定性。這些發(fā)現(xiàn)共同為界面驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)過程提供了更深入的理解，并為設(shè)計(jì)更有效的熱采和水基采收策略提供了依據(jù)。
日程安排
2025年7月12日 |
日程安排 |
地點(diǎn)：四教101 |
8:30 – 11:30 |
海風(fēng)講壇 暨 熱力學(xué)課程 I |
Abbas Firoozabadi院士 |
熱力學(xué)課程 I |
1. 熱力學(xué)基礎(chǔ)理論 |
2. 重力、界面和靜電力對(duì)相平衡的影響 |
14:00 – 17:30 |
熱力學(xué)課程 II |
Abbas Firoozabadi院士 |
熱力學(xué)課程 II |
3.狀態(tài)方程 |
4.放射熱能-CO2與水作為取熱載體 |
5. 考慮熱彈性的應(yīng)力應(yīng)變 |
19:00-21:00 地?zé)徙@完井研討會(huì) |
2025年7月13日 |
日程安排 |
地點(diǎn)：四教101 |
8:30 – 11:30 |
熱力學(xué)課程 III |
Abbas Firoozabadi院士 |
熱力學(xué)課程 III |
6.流體與變形材料的穩(wěn)定性 |
7. 熵與不可逆熱力學(xué)及 Fickian擴(kuò)散與與熱擴(kuò)散的作用 |
14:00 – 17:30 |
熱力學(xué)課程 IV |
Abbas Firoozabadi院士 |
熱力學(xué)課程 IV |
8.界面熱力學(xué)：表面能、張力、流固能量密度 |
19:00-21:00 CO2壓裂研討會(huì) |
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2025年7月14日 |
日程安排 |
地點(diǎn)：四教101 |
8:30 – 11:30 |
熱力學(xué)課程 V |
Abbas Firoozabadi院士 |
熱力學(xué)課程 V |
9.變形材料的質(zhì)量平衡 |
10.變形材料的能量平衡 |
15:30-17:30 Hossein Hejazi教授前沿講座 |
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主辦單位
中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院
油氣資源與工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
深層地?zé)岣患瘷C(jī)理與高效開發(fā)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
碳捕集利用與封存國(guó)際創(chuàng)新研究院
學(xué)生工作處
國(guó)際合作與交流處
