变形介质储层的砂渗流机理研究

变形介质储层的开采过程是一个流固耦合渗流过程.当储层岩土的变形超过其极限,岩土骨架将遭到破坏产生骨架砂,这些骨架砂在流体的作用下运移、沉降或者堵塞储层孔隙喉道必将影响储层流体的渗流及岩土骨架的变形.由于在常规变形介质储层渗流机理的研究中没有考虑骨架砂的产出,因此其渗流数学模型不能准确描述这些储层流体的实际流动状况.本文在常规变形介质储层渗流理论研究的基础上,首先建立了储层出砂的判断准则,然后建立了变形介质储层出砂渗流的三维四相多组分数学模型并探讨了其求解方法.该模型的建立对于正确认识和高效开发变形介质储层有着重要意义.     

可变形多孔介质中一维孔隙压力的生成

考虑到可变形多孔介质的渗透系数依赖于孔隙变形的特点，建立了一维孔隙压力生成的力学模型，用初始层校正法来出了摄动解，实例计算了表明渗流的非线性对孔隙压力分布菜明显影响，最后介绍了利用孔隙压力生成过程中，流出试样的非稳定流量确定可变形多孔介质渗透系数的方法，测试时间大大小于传统的稳定渗流方法。     

乳状液线性渗流启动规律研究

从实验和理论方面研究了多孔介质中乳状液渗流的规律及线性启动数学模型。在恒定压力下,通过不同乳滴的水包油型乳状液在不同渗透率的亲水性胶结岩芯中的渗流实验,得到了孔隙介质的渗透率随乳状液注入孔隙体积倍数增加而降低的变化规律;在不同的恒定压力下,通过乳状液渗流实验,得出了孔隙介质渗透率的降低幅度随着压力梯度的增加而减小的变化规律。提出了一种滞留乳滴的线性启动数学模型,采用方程积分与参数优化技术联合编程的计算方法,计算了乳状液在孔隙介质中的渗流规律,结果表明理论计算和实际测量值非常一致。     

从郎之万方程出发建立多孔介质微观模型

岩土类多孔介质宏观物理力学性质是岩土工程界关注的焦点,其关键是岩土类多孔介质本身的复杂的微观结构。综述了当前多孔介质建模的研究现状,简要分析了各种模型建立方法的优势和劣势。针对多孔介质建模的复杂性,从随机动力学相分离过程的朗之万方程出发,将多孔介质的形成过程看作是固相粒子和孔隙相粒子相互作用演化的结果,建立了构造随机多孔介质的微观生长模型。通过不断向空间播撒固相粒子和孔隙相粒子控制多孔介质的演化过程,同时计算了不同参数条件下演化过程中多孔介质孔隙率、欧拉数以及分形维数的变化趋势。由于考虑了固体相和空隙相粒子之间的相互作用力,本模型生成的多孔介质与自然界真实的多孔介质更为接近,存在连通和不连通的孔隙结构,孔道迂回曲折。通过与真实样品的微观结构的比对,验证了本模型的实用性,可行性。     

室内实验规模的出砂数学模拟

为了研究疏松砂岩的出砂特征，根据连续性孔隙介质渗流、微粒释放和微粒运移理论，建立了室内实验规模的出砂数学模型，并采用有限差分法对该模型进行了求解。结果表明，实验条件下数学模拟与物理实验模拟的结果吻合较好。用理论出砂模型模拟了胶体力、水动力导致的出砂和砂粒运移过程中滞留引起的渗透率变化。模拟结果表明，渗流速度高于临界流速才引起冲刷出砂；胶体力和冲刷力是出砂的诱发因素，砂微粒在运移过程中在孔隙表面再沉积和孔喉处被捕集将降低出砂程度；渗透率比值与注水孔隙体积倍数或渗流速度的关系曲线均呈“S”形；在运移过程中，砂微粒滞留导致渗透率比值随岩心长度的变化呈线性降低趋势。     

岩土介质渗流场与应力场耦合理论的研究进展

综述了岩土介质渗流应力耦合理论研究的现状与进展,从多孔介质与裂隙介质的渗流应力耦合理论出发,阐述了单裂隙面的水流运动规律和耦合特性的研究方法,对裂隙网络耦合理论中几个具有代表意义的渗流模型作了较详细的描述和比较,初步介绍了表征各向异性岩土体耦合特性的渗透张量的确定方法,最后就岩土介质渗流场与应力场耦合理论的发展趋势提出自己的看法.     

描述孔隙介质孔隙空间分布的数学方法

孔隙介质中孔隙的空间结构具有复杂性和高度无序性的特点，定量地描述这些孔隙的空间结构对于研究孔隙介质中的渗流问题具有十分重要的意义。本文总结了描述孔隙介质孔隙空间分布的数学方法，这些方法包括经典的统计学方法、拓扑学方法、分形几何方法、重正化群方法、谱密度分析方法等。     

特低渗透储层岩石渗透率应力敏感新机制

 地层岩石多孔介质的渗透率应力敏感性一直是石油工业与岩土工程建设等领域持续研究的一个热点课题.在低渗透岩石渗透率应力敏感性实验研究的基础上,提出了毛管束-孔隙网络渗流模型的多孔介质渗透率应力敏感新机制,该模型充分考虑了多孔介质孔隙之间相互连通的复杂性、渗流迂曲度以及不同类型和大小的孔隙对多孔介质渗透率贡献率的差异.有效应力作用下,低渗岩石中作为主要渗流通道的较大孔喉首先被压缩变小,流体渗流阻力和孔隙迂曲度均同时增大,这是导致有效应力加载初期岩石渗透率急剧减小的主要原因.同时渗透率越小的岩心,其中所发育的较大孔喉越少,该部分孔喉闭合后对岩心渗透率的影响越大,因此渗透率越小的岩石应力敏感性越强.与相关学者的研究成果对比表明,本文提出的新模型能够更好地解释低渗透岩石应力敏感性较强的内在原因.     

基于ANSYS的土坝渗流分析及其应用

利用热传导和水渗流原理的相似性,采用ANSYS软件提供的热分析模块,开发编制了以总水头为因变量的多孔隙介质的饱和．非饱和渗流程序。该程序可用来模拟复杂渗流场,而且能够检查每一迭代过程的计算结果并查看收敛过程。应用该软件建立了崂山水库粘土斜墙坝模型并进行渗流计算。仿真结果表明,基于ANSYS热分析模块能够进行复杂渗流场的仿真计算,计算结果直观、真实。     

求解双重孔隙介质油藏压力的一种新方法

求解双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力要比单孔隙介质油藏不稳定渗流压力复杂得多,而对于复杂边界条件的双重孔隙介质油藏模型,很难求得其压力解。提出了将单孔隙介质不稳定渗流压力解转换为双重孔隙介质渗流不稳定压力解的方法,其步骤是：①单孔隙介质油藏不稳定渗流的拉氏空间压力解ｐＤ（ｚ）乘以拉氏变量ｚ;②用ｚｆ（ｚ）代替ｐＤ（ｚ）中的ｚ,得到一个表达式;③该表达式除以ｚ即得到双重孔隙介质油藏不稳定渗流的拉氏空间压力解ｐＤｆ（ｚ）;④采用数值拉氏反演Ｓｔｅｈｆｅｓｔ方法即可得到真实空间内的双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力解。该方法求解过程简捷,计算结果正确     

孔隙介质渗流微观数值模拟

论述了孔隙介质渗流宏微观研究之间的联系,以及微观渗流研究的重要意义。综述了国内外有关渗流微观结构模拟方面的研究问题和当前主要研究方法,分析了各种微观物理模型及相应的各种数学模型的研究特点和研究手段。比较了孔隙结构研究的随机模拟方法和全局升尺度法,指出了两种方法的优缺点,最后对孔隙介质微观渗流研究的发展趋势进行了展望。     

裂隙煤岩体的流固耦合精细模型

将裂隙煤岩体视为裂隙-孔隙双重介质,以满足某种概率分布的主干裂隙网络描述煤岩体裂隙的分布;将主干裂隙间包含低序次裂隙的基质煤(岩)块视为各向同性孔隙介质,建立裂隙煤岩体的流固耦合精细模型.对不同介质分别进行渗流-应力耦合分析,在应力计算时采用等厚度节理单元进行模拟,在渗流计算时,采用节理单元的中面坐标将节理单元转换为线单元进行模拟的数值技术,解决2类介质耦合求解时存在不同介质间流体的交换问题.研究结果表明:裂隙煤岩体流固耦合的数值实验结果反映了裂隙煤岩体渗流的各向异性,孔隙渗流滞后裂隙渗流现象,体现了煤岩体贯通主干裂隙网络对渗流场分布起控制作用;数值实验结果较真实地模拟了煤岩体应力分布的复杂性,体现了孔隙单元的有效体积应力和裂隙单元的有效法向应力随渗流发展的时效演化规律.     

基于单变量理论的非饱和流固耦合模型的推导

岩土介质的应力场和渗流场是是一个相互影响的，互相联系的，统一的系统，岩土介质的应力场和渗流场的相互影响体现了两场之间的耦合关系？本文以新近提出的单变量的Bishop有效应力为基础，假定颗粒不可压缩，水气两相为轻微可压缩的流体且互不相容，推导出了非饱和土流固耦合模型？     

致密介质中低速渗流气体的非达西现象

气体在致密多孔介质中低速渗流时,其渗流规律在渗流曲线Q-△2p/L的低压力段和雷诺相关曲线的低雷诺数段均表现出对达西定律线性关系的偏离,存在着非达西现象.气体分子与孔隙壁的碰撞是产生该现象的物理机制,它由多孔介质的孔隙结构和气体分子的平均自由程共同决定.通过理论计算,得到了气体在致密介质中低速渗流时Q与△2p/L的关系式.     

裂缝-孔隙型双重介质油藏流体窜流规律

从数值计算和物理模拟两个方面研究了裂缝-孔隙型双重介质油藏的渗流规律问题,根据双重介质渗流的微分方程,建立裂缝孔隙之间窜流的数学模型,给出了其在拉氏空间中的通解.运用Stehfest数值反演方法,得到实空间的解,通过数值计算研究压力的动态特征,分析了储容系数和窜流系数对压力响应的敏感性;同时在室内模拟研究了流体在双重介质中的窜流规律.试验结果表明:在双重介质流体窜流规律的研究方面,数值计算与物理模拟试验结果具有很好的一致性.这说明在一般情况下可利用近似解析解进行压力分析,使得近似解析解可在具体试井分析中使用,为油藏工程和渗流力学试井分析提供了一种新的方法.     

非饱和流固耦合双重孔隙介质模型控制方程

裂隙岩体非饱和渗流和流固耦合是普遍存在的现象,利用双重孔隙介质模型,在多孔介质弹性理论和广义有效应力的基础上,给出了双重孔隙介质非饱和流固耦合方程的数学推导,经过离散化后可以用于数值计算,最后提出了一些需要进一步解决的问题.     

红黏土三维孔隙结构建模与渗透性能分析

为探讨土的微观孔隙网络和渗流,通过高斯随机场二相化理论来表征孔隙介质基质与孔隙的方法,构建了满足真实土体孔隙率和孔径分布,且具有随机形态的三维孔隙模型.基于所建模型,采用数学形态学图像分析方法,提取与渗流有关的参数,并采用Kozeny-Carman方程计算了模型的渗透率.结果表明:与实验数据相比结果相近,验证了该方法的...     

不规则介质采场模糊渗流的数学模型

由于采空陷落岩石构成的气体孔隙渗流介质空间是极度复杂和不规则的,并且目前还不存在可行的手段对采空区内部状态进行观测。利用传统的数学物理方法描述的渗流问题的精确解与采空区岩石陷落形成严重不规则介质空间的现实是不相符的。本文提出了采场气体渗流的模糊微分方程,给出了模糊渗透性系数和非均匀 孔隙介质采场气体稳定渗流的模糊解概念。     

煤层气开采中两相流阶段的流固耦合渗流

在考虑气溶于水的情况下,建立了煤层气开采过程中的气、水两相流阶段的渗流场与煤岩体变形场以及物性参数间耦合作用的多相流体流固耦合渗流模型,通过将岩土质点的位移分量引入到渗流场、渗流场中的孔隙流体压力引入到变形场、有效应力和孔隙流体压力引入到渗流物性参数中,实现了流固耦合间的相互作用。     

降雨条件下边坡地下水运动规律

为了研究降雨对边坡渗流场孔隙水压力分布的影响,根据岩土饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP渗流有限元程序计算给定降雨条件下孔隙水压力的分布,结合一个土坡算例,探求降雨强度、降雨持时以及土壤渗透系数等参数变化对渗流场的影响。通过记录坡肩处孔隙水压力变化,得到不同降雨类型下雨水入渗深度的规律;并记录下坡体内孔隙水压力随时间的变化规律,得到持续降雨条件下不同时刻坡体内孔隙水压力分布特点,可以为边坡的稳定性分析和滑坡预测提供依据。