幂律流体在裂缝介质中渗流特性的分形分析

非牛顿流体在多孔介质/裂缝介质中的输运特性已成为许多应用科学及工程技术领域的研究热门问题.本文基于分形理论和广义达西定律研究了幂律流体在裂缝岩石中流动特性,得到了幂律流体在裂缝介质中总流量和有效渗透率的分形解析表达式.研究结果表明,幂律流体有效渗透率是裂缝网络结构参数和幂指数的函数.该模型计算结果与已有的模拟实验数据相比较吻合较好,证实了本模型的有效性.     

大庆外围油田压裂水平井参数优选及渗流特征

 压裂水平井已成为开采特低渗透油藏的重要手段.为深入了解压裂参数及渗流规律对水平井开发效果的影响,针对大庆外围某特低渗透油藏水平井开发的实例,应用特低渗透非线性渗流理论,建立了考虑非线性渗流的数学模型,给出已钻水平井的最优压裂参数,研究了不同渗流规律下压裂水平井的渗流特征.结果表明,在水平井水平段长度、压裂缝长一定的条件下,裂缝条数和裂缝间距对开发效果的影响显著;裂缝条数越少,裂缝间距对水平井产能影响越大;裂缝条数大于3条,裂缝间距的影响减小;对比了达西渗流规律和考虑启动压力梯度的非线性渗流规律下压裂水平井的渗流特征,非线性渗流模型计算的水平井产油量较低,见水后含水上升速度较快,剩余油饱和度较高;非线性渗流模型中注水井井筒附近和主流线附近的压力等值线密集,能量消耗大,压力梯度高,水平井井筒附近压力梯度较大,但低于直井;非线性渗流模型的地层渗透率与压力梯度呈正比关系.     

应用示踪技术评价低渗透油藏油水井间连通关系

提出了应用示踪剂检测技术与油藏数值模拟技术相结合的方法评价低渗透微裂缝发育油藏油水井间的连通关系.通过大量现场实践证明,应用这种方法能较为准确地评价水驱前缘及其推进速度、流动主次通道、裂缝渗透率、储层渗流及储层生产动态特征等油田生产中关心的参数和特性.     

裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟研究

研究的低渗裂缝性油藏包括基质、天然裂缝及人工裂缝,根据压裂后流体在各系统的渗流特征,建立了考虑高速非达西、启动压力梯度、毛管压力、重力作用的三重介质三维油水两相渗流数值模型,给出了其数值解法.利用研制的低渗裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟器分析了裂缝及储层参数对生产动态的影响.模拟结果表明,基质中启动压力梯度、人工裂缝...     

库车裂缝性砂岩气藏渗透率模型研究与应用

裂缝性气藏中孔隙介质包括压裂裂缝、天然裂缝及基质孔隙。考虑裂缝与基质间的物质交换,建立了考虑压裂裂缝的多重孔隙介质渗流数学模型,研制了裂缝性气藏压裂后生产动态模拟器。根据库车天然裂缝发育程度综合量化分类,天然裂缝发育程度是影响压裂后产能的重要因素之一;裂缝系统连通差、发育差的气藏,压裂后也难以获得理想的增产效果。统计分析了裂缝参数与渗透率的关系,裂缝密度与测试渗透率相关性好,给出了裂缝密度与渗透率的关系,建立了渗透率地质模型。结合裂缝性砂岩气藏压裂井生产动态模拟器,通过拟合试采压力校正渗透率,打破了关井测试计算地层渗透率的传统做法。通过实例计算表明,所建立的多重介质渗流数学模型和渗透率地质模型是合理的,试采压力拟合精度高,校正渗透率准确且误差较小,为油田开发提供了一种新思路。     

致密砂岩中裂缝的变形特性及对渗流能力的控制作用

通过对含裂缝致密砂岩的力学变形和渗透能力实验,分析了不同类型裂缝的变形规律和渗透率的变化特征,揭示了裂缝变形特性与裂缝类型及裂缝表面结构有关,而裂缝类型及其变形方式是控制裂缝渗流能力的关键因素.依据实验结果可以预测各类型裂缝在不同应力变化路径下的力学宽度变化以及等效水力学宽度变化,并可建立二者间的实验关系.同时,结合实际储层应力条件对不同类型裂缝的有效性进行了分析评价.     

非牛顿流体渗流的特性参数及数学模型

通过不均匀的毛细管组模型,建立了幂律型流体和宾厄姆（Ｂｉｎｇｈａｍ）流体渗流的广义达西定律和一般的渗流方程,导出幂律型流体渗流的有效渗透率和有效粘度以及宾厄姆流体启动压力梯度与流体特性参数和地层介质特性参数之间的关系     

复杂应力环境下单节理岩体渗流-应力耦合特性研究

实际工程岩体在三向不等压主应力作用下渗流-应力耦合特性是目前学术界和工程界尚不明确的一个关键点.首先通过合理的理论分析与公式推导,给出了可描述三向主应力作用下无充填节理内渗流-应力耦合特性的理论公式;利用室内岩石真三轴渗流-应力耦合试验,验证了上述理论公式的可行性;通过基于全局优化算法的非线性拟合软件,结合试验数据给出了可信度较高的渗流-应力耦合特性经验公式;采用三维块体离散元方法开展数值试验,探讨了节理法向刚度参数取值方法的差异性,在合理赋值情况下验证了渗流-应力耦合特性经验公式的合理性;基于室内真三轴应力-渗流耦合试验、非线性数据拟合与离散元数值试验的系统研究结果证明了理论分析的准确性.     

水泥熟料堆积体渗流换热的管道等效模型研究

本文将管道流动换热理论与多孔介质达西渗流理论结合,建立了具有多孔介质特性的熟料颗粒堆积体渗流换热的等效管道换热物理模型,推导了熟料颗粒堆积体的多孔介质参数与等效管道参数的对应关系,并通过数值仿真计算,给出了等效管道模型的管直径、管内气体流速、管数量随熟料颗粒直径与熟料单元体孔隙率的变化曲线,为堆积颗粒多孔介质的简化提供了理论方法与等效数据。     

岩体水力劈裂理论的初步研究

从基本概念出发,认为水力劈裂以应力集中为特征,以裂缝的局部扩展为表现形式.水力劈裂是渗流应力耦合作用的一个方面,讨论了岩体结构在静水压力作用下的三种破坏形式,分别具有不同的破坏机理.本文从能量守恒定律出发,推导了单裂缝扩展过程中的能量转化关系,及裂缝扩展的控制方程.引入断裂力学裂缝扩展的能量释放率概念,给出了岩石裂缝扩展的判据.     

裂缝型多孔介质的平面径向渗流特性研究

根据天然多孔介质微结构的分形标度律,建立了含井孔裂缝型多孔介质平面径向渗流的分形模型,推导了裂隙度和径向有效渗透率的解析表达式,讨论了裂隙度的径向分布规律和有效渗透率与分形维数以及径向距离的定量关系．结果表明：有效渗透率随孔隙分形维数的增大而增大,随迂曲度分形维数的增大而减小,还随径向距离的增大而减小．这些结果验证了模型的正确性．     

孔隙网络模拟渗流速度对页岩气开采的影响

孔隙网络模型是预测多孔介质流动特性的有效手段。基于页岩气藏微观孔喉参数建立了随机孔隙网络模型，并模拟了气水两相流动，通过求解模型压力矩阵方程，绘制渗流图像；通过模拟不同速度下的渗流特征，分析了水侵现象、渗流速度对气水两相渗流路径的影响。结果表明，渗流速度与驱替压差呈正相关，在渗流速度大于临界流速v_c的驱替过程中，压降梯度对渗流路径起主要影响作用，不同的渗流速度会形成不同的渗流路径，渗流路径符合分形特征；而由于较高渗流速度（大于临界流速v_c）会破坏气/水界面稳定性，因此，高渗流速度更利于水侵而降低页岩气产量；若渗流速度小于临界流速v_c，气/水界面趋于稳定，促使页岩气大量产出。     

低渗透储层中氮气的微尺度流动及其对渗流的影响

从气体在低渗透储层微米量级孔喉中的微尺度流动规律研究入手,探讨低渗透储层中气体的非线性渗流机理.实验研究了气体(N2)在内径为2.05～10.10μm微管中的流动规律.结果表明:气体在微管中的流动具有明显的微尺度效应,表现为实测流量大于经典流体力学理论预测流量;管径越小,流动压力越小,微尺度流动效应越强,实测流量与预测流量的偏离越显著.根据微管实验数据,结合毛管束模型,研究了气体微尺度流动效应对渗流的影响.结果表明:考虑孔喉中气体的微尺度流动效应后,低渗透多孔介质中气体的渗流具有非线性特征,表现为视渗透率随流动压力的减小而增加;多孔介质平均孔喉直径越小,视渗透率随压力的变化越明显.     

城市交通网络的渗流力学模型

将城市交通网络中的交通流视为多孔介质网络中的渗流，利用裂隙介质中多相渗流力学理论，考虑人流和车流之间的相互作用以及道路通行能力的不同，建立了城市交通网络通行能力计算的渗流力学模型，该模型的计算可以借助渗流力学的现有知识进行，可以通过计算得到不同时刻城市交通网络的交通流分布以及城市交通网络的宏观通行能力。从而为城市交通规划理论提供了一个全新的方法。     

低渗砂岩油藏多孔介质特性

本文以中国石化中原油田W区块低渗砂岩油藏为例，针对目前该区块开发效果逐渐变差，气驱开采发生气窜等问题，以室内实验为基础，结合油层物理、分形理论、渗流机理，利用计算机分形分析软件Frac Lab和Frac Lac分析该区块多孔介质的岩石表面粗糙度、孔隙分布均匀程度和均质性，基于Gaussian分布、Fourier分析工具、幂律定律和最小二乘回归分析等数学基础理论计算出该区块多孔介质的分维数。结果表明：W区块低渗砂岩油藏多孔介质具有分形特征，分维数约为2.58，壁面较粗糙，孔隙内结构复杂，微小孔隙较多，不规则非均质性严重，流动阻力大，且Frac Lab和Frac Lac软件得到的分维数具有较好的一致性。本研究为低渗砂岩油藏提高采收率、油气渗流规律和多孔介质输运性质的研究提供基础研究支撑，具有重要的现实意义。     

岩体离散裂隙网络渗流应力耦合分析

裂隙渗流具有沿裂隙网络做定向移动的特点,用非连续介质方法分析裂隙岩体渗流应力耦合更符合工程实际.本文以人工模拟的随机裂隙网络为对象,应用离散裂隙网络模型和节理单元模型,以裂隙开度变化为纽带,同时考虑渗透静水压力和动水压力的影响,研究水位变化条件下裂隙岩体渗流应力耦合特性.算例表明,考虑耦合作用时,岩体内部结点水头、结点应力和岩体渗流量会发生相应改变.岩体中水头大的裂隙段,耦合作用更加明显.在高坝工程岩体渗流分析和岩体稳定评价计算中,应当考虑渗流应力的耦合作用.     

应力对煤岩渗透率的影响

本文对煤、多孔岩石(砂岩)及裂隙岩石(石灰岩)在不同外载下的渗透率进行了实验研究,得出了不同类型试样的指数型渗透率曲线。本文所做的工作,对于了解煤岩渗流特性,渗流计算,瓦斯涌出量预测以及矿井瓦斯抽放系统设计具有一定参考价值。     

裂隙岩体核素迁移的稳态时间模型

将裂隙岩体渗流视为裂隙网络流 ,核素仅在岩体裂隙网络流中迁移 ;核素在迁移过程中同时存在吸附和解吸作用 .基于图论和单一裂隙渗流的立方定律 ,建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型 ;在此基础上 ,考虑核素在裂隙网络流中迁移时既被裂隙表面吸附同时又发生解吸 ,建立了裂隙岩体核素迁移的二维稳态平衡和非平衡时间模型     

多孔介质地下水非达西渗流研究进展

文章简要回顾近几十年来多孔介质中,地下水非达西渗流研究方面已经取得的研究成果;对一些重要问题如非达西流的描述方程、非达西流与达西流临界点的判断标准以及介质非线性和水流非线性等问题进行了重点评述,并探讨了今后的研究方向.     

非饱和含湿多孔介质传热传质的渗流模型研究

综述了非饱和含湿多孔介质传热传质模型研究的发展。从多相渗流和扩散迁移机制出发建立以温度、压力和饱和度为基本变量的实用化三参数模型。该模型由一组描述水－汽质量守恒、空气质量守恒和能量守恒的非线性偏微分方程组成。利用该模型对埋管的热过程、砂土物性测量、毛细滞后现象、回湿过程、突发高温作用下多孔介质内部的传热传质过程和冻融过程进行了研究。为了模型的进一步应用,仍需对束缚水饱和度以下毛细压力与饱和度的关系、导热系数的影响因素及其获取方法、非饱和多孔介质传热传质的边界效应和滞后效应的物理机理等方面深入研究。非饱和多孔介质中溶质的运移更是一个饶有意义的研究课题。