沉积岩孔隙结构的二维分形模型及两相流模拟

建立了沉积岩孔隙结构的二维分形模型,引入了描述沉积岩孔隙结构的参数分布分维Ｄ和半径比γ,并利用该模型对大粘滞比情形下沉积岩中的两相流驱替进行了计算机模拟,结果表明粘滞指进型与结构参数存在密切关系．当半径比较小而分布分维较大时,指进型明显地呈十字形生长,而当半径比较大而分布分维较小时,指进型表现为完全无序的分支结构．通过数据拟合,得到了指进型分维与结构参数的表达式．     

沉积岩孔隙结构的二维分形模型及两相流模拟

建立了沉积岩孔隙结构的二维分形模型,引入了描述沉积岩孔隙结构的参数分布分维Ｄ和半径比γ,并利用该模型对大粘滞比情形下沉积岩中的两相流驱替进行了计算机模拟,结果表明粘滞指进型与结构参数存在密切关系;当半径比较小而分布分维较大时,指进型明显地呈十字形生长,而半径比较大而分布分维较小时,指进型表面为完全无序的分支结构。通过数据拟合,得到了指进型分维五结构参数的表达式。     

逾渗集团中的粘滞指进

构造了具有不同占据概率的逾渗集团．在逾渗集团中，认为喉道半径服从贝塔分布，采用超松弛技术，模拟了逾渗集团中的粘滞指进．获得了粘滞指进分维的一个普适公式，结果表明，增加逾渗概率，降低粘滞比可增加指进的分维，提高采收率．在粘滞比M→∞的情形下，指进的分维和DAL的结果吻合．孔隙介质的几何拓扑很强地影响驱替过程和粘滞指进的结构．此外，驱扫效率主要依赖网格的尺寸和粘滞比．     

逾渗集团中的分形粘滞指进

构造了具有不同逾渗概率的逾渗集团。在逾渗集团中，认为侯道半径分别服从Rayleigh分布和Beta分布，采用超松驰技术，模拟了逾渗集团中的粘滞指进。计算了粘滞指进分维，结果表明，增加逾渗概率，降低粘滞比可增加指进的分维。在粘滞比趋于无穷的极限情形下，指进的分维和DAL的结果吻合。孔隙介质的几何拓扑很强地影响驱替过程和粘滞指进的结构。驱扫效率主要依赖网格的尺寸和粘滞比。     

基于分形理论的粉煤灰渗透率研究

以冻干法制作的粉煤灰不扰动试样为对象,研究粉煤灰的孔隙结构,利用显微数码成像技术、专业图像处理技术,结合分形理论得到了粉煤灰孔隙半径分布分维数,并分析了粉煤灰孔隙结构具有多重分形的原因.利用毛细管束模型和Poiseuille方程推导了粉煤灰的渗透率与孔隙半径分布分维数之间的定量化函数式.由参数分析可知粉煤灰的渗透率随最大孔隙半径及拐点孔隙半径的增大而增大、并且随区间Ⅰ和区间Ⅱ的孔隙半径分布分维数的增大而减小.     

固相颗粒在分形多孔介质中运移的网络模拟

孔隙结构分布特征是影响固相颗粒在多孔介质中运移沉降规律的关键因素 .油藏砂岩孔隙大小分布在一定标度范围内具有统计自相似性 .采用地层砂岩压汞资料 ,通过对微分汞饱和度与孔隙半径进行对数回归来估计孔隙大小分布分维 ,并用三维多段组合式网络模型对注入颗粒在不同分维的多孔介质中运移沉降造成渗透率下降的规律进行了模拟研究 .探讨了颗粒运移沉降对地层伤害的程度和孔隙大小分布分维之间的关系 .     

固相颗粒在分形多孔介质中运移的网络模拟

孔隙结构分布特征是影响固相颗粒在多孔介质中运移沉降规律的关键因素。油藏砂岩孔隙大小分布在一定标度范围内具有统计自相拟性。采用地层砂岩压汞资料,通过对微分汞饱和度与孔隙半径地数回归来估计孔隙大小分布分维,并用三维多段组合式网络模型对注入颗粒在不同分维的多孔介质中运移沉降造成渗透率下降的规律进行了模拟研究。探讨了颗粒运移沉降对地层伤害的程度和孔隙大小分布分维之间的关系。     

多孔介质粘滞指进中的毛细效应

建立了考虑毛细效应时多孔介质中二相流驱替的物理模型及动力学方程,提出了一种求解此类方程的近似方法,通过计算机模拟,得到了相应驱替前沿的分形生长图形,与未考虑毛细效应时的图形比较,发现其孔隙尺寸范围的分枝结构变弱,其表面相对光滑,分维值减少,从而证实了毛细效应的孔隙尺寸范围抑制指进型分枝结构的结论．     

沉积岩的孔隙分维与孔隙率的关系

本文在分形几何框架下,借助对几种规则分形结构的孔隙率和分维关系的讨论以及关于沉积岩孔隙分维测量结果的分析,得到了沉积岩的孔隙分维与孔隙率的关系。     

开采扰动土体微观结构变异规律

以开采扰动土体作为研究对象,进行室内模拟试验。采用KH-3000VD数字式三维视频显微系统,采集不同扰动状态下土体的微观图像,研究开采扰动对地基土体微观结构参数的影响规律。研究结果表明:土体在侧向卸载扰动条件下,颗粒分布分维随着侧向卸载扰动程度的不断增大而有所减小,并且颗粒分布分维数变化程度并不大;孔隙比随着侧向卸载扰动程度的增加有所增大,且孔隙比变化较小;土体在侧向加载扰动条件下,颗粒分布分维随着侧向加载扰动程度增大而减小;孔隙比随着侧向加载扰动程度的增大有所增大,且孔隙比变化程度较大。     

多孔介质粘滞指进中的毛细效应

建立了考虑毛细效应时多孔介质中二相流驱替的物理模型及动力学方程,提出了一种求解此类方程的近似方法,通过计算机模拟,得到了相应驱替前沿的分形生长图形,与未考虑毛细效应时间的图形比较,发现其孔隙尺寸范围的分枝结构变弱,其表面相对光滑,分维值减少,从而证实了毛细效应的孔隙尺寸范围抑制指进型分枝结构的结论。     

黔北地区海陆交互相龙潭组泥页岩孔隙分形特征

基于分形理论和方法,以钻井岩心泥页岩样品低温液氮吸附试验数据为基础,分析黔北龙潭组泥页岩样品的孔隙分形特征,运用分析FHH模型计算了吸附孔分维值D,并探讨了分形维数与孔隙结构、有机碳含量(TOC)、岩矿物等之间的关系。研究表明:样品孔隙以中孔为主,孔径主要分布在20 nm以下;分维值介于2.683~2.912之间,吸附孔分形特征明显,反映了泥页岩孔隙结构复杂和非均质性强的特征;分维值与BET比表面积、平均孔直径、BJH中值半径呈较好的相关性,与最大吸附量、有机碳含量和石英亦有较好的相关性,而与黏土矿物相关性不明显。     

随机多孔介质中的不混溶驱替

对随机多孔介质中粘滞指进的分形性质进行研究,建立正方网格来模拟多孔介质中润湿流体的侵入和流动,运用决定论模型进行研究。结果表明,多孔介质的几何拓扑强烈地影响了粘滞指进的结构和驱替过程。粘滞指进图像扫及面积随着迭代次数n的增加而增大。增加迭代次数n和网格尺寸,会导致驱扫效率E的增大。     

储层孔隙结构对油水两相相对渗透率影响微观模拟研究

油水相对渗透率曲线是表示两相渗流的重要信息,而储层微观孔隙结构特征是影响相对渗透率的重要因素.结合逾渗理论,采用截断威布尔分布作为孔喉分布函数,模拟初次油驱和二次水驱过程,建立了油水两相流的三维准静态孔隙网络模型.利用建立的孔隙网络模型,研究了水湿情况下储层微观孔隙结构参数如孔喉半径、孔喉比、配位数、形状因子等对油水相对渗透率的影响.结果表明:孔喉半径和孔喉比越大、配位数和形状因子越小,残余油饱和度越大,两相共流区越窄;配位数对非润湿相相对渗透率影响较大,而形状因子对润湿相相对渗透率影响较大.     

多孔CaO孔隙结构的分形描述

利用Menger海绵构造了多孔CaO的孔隙结构,讨论了Menger海绵孔隙率和比表面积随分维数的变化规律,分析了模拟CaO孔隙结构时对确定Menger海绵的参数m,n和i的要求。     

恒速压汞技术在致密砂岩储层微观孔隙空间刻画中的应用——以鄂尔多斯盆地中部中二叠统石盒子组盒8段为例

运用恒速压汞技术,对致密砂岩储层微观孔隙空间展开深入刻画,并分析了微观孔隙空间分布与储层物性的关系。结果表明,研究区致密砂岩储层孔隙半径的差异不明显,基本分布于75~225μm;孔隙半径与储层物性相关性不显著;物性较好的储层,有效孔隙体积大,储集能力较高。喉道半径分布随渗透率的不同而差异较大,大多数喉道半径小于6μm,当渗透率较低时,喉道半径较小且集中分布,随着渗透率的增大,喉道半径分布逐渐变宽,峰值处的喉道半径逐步变大,且小喉道含量逐渐降低,大喉道含量升高;喉道半径与储层物性的相关性较好,是储层物性的主控因素;随着渗透率的升高,小喉道对渗透率的贡献率逐渐降低,而大喉道对渗透率的贡献率逐步升高。孔喉半径比分布于10~1 400,整体较大,对储层的产出不利。     

水驱砂岩油藏孔喉结构变化的三维网络模拟

以长期水驱实验为基础,建立了等效水驱砂岩储层孔喉结构变化的三维网络模拟模型,结合三维微粒运移机制和有限差分求解方法,得到了长期水驱砂岩油藏孔喉结构变化规律：（1） 冲刷后喉道半径呈增加趋势,喉道半径变化范围变大,极小喉道半径呈微弱减小趋势;（2） 孔隙网络模型中冲刷半径扩大的孔道分布形式与原始孔隙网络结构密切相关,并非所有的大孔道都串联起来贯穿岩芯孔隙网络的两个端面,但入口端和出口端部分大孔道相互连通,形成端面上的大孔道网络群。网络模拟注水结果结合采油井测试,可为注水剖面的调整提供更加可靠的依据。     

分形与分维及在地球物理学中的应用

本文概述了分形几何的产生和发展,论述了分形与分维的基本概念,同时介绍了分形理论在地震科学、沉积岩结构及电导率、油田开发过程中的粘性指进等方面的应用。     

有机质孔隙对页岩气流动能力影响研究

页岩中存在有机质孔隙和无机质孔隙,目前页岩气表观渗透率模型忽略了孔隙类型、孔隙半径分布对气体流动能力的影响.本文基于页岩二维剖光扫描电镜图像数值重建页岩三维数字岩心,并提取孔隙相中轴拓扑结构.根据地质上对有机质孔隙空间分布、有机质孔隙和无机质孔隙半径分布的认识,在对应孔隙喉道位置,充填满足对应孔隙半径分布以及空间分布关系的有机质孔隙和无机质孔隙,建立3种不同有机质孔隙分布模式的页岩孔隙网络模型:有机质孔隙条带状分布、有机质孔隙连片分布、有机质孔隙分散在无机质孔隙中.有机质孔隙中气体流动考虑吸附解吸、表面扩散、黏性流、努森扩散,无机质孔隙中气体流动考虑黏性流、努森扩散,气体性质计算考虑真实气体效应以及在微纳米孔道中相态变化.结果表明,当有机质孔隙半径分布小于无机质孔隙半径分布,有机质孔隙成条带状分布模型气体流动能力最强,有机质孔隙连片分布模型气体流动能力最弱.当有机质孔隙半径分布大于无机质孔隙半径分布,有机质孔隙成条带状分布模型气体流动能力最强,有机质孔隙分散在无机质孔隙模型气体流动能力最弱.本文的研究对认识页岩气流动能力具有显著意义.     

基于QSGS法3D重构土体渗流场的LBM数值模拟

基于四参数随机生长法（QSGS）以及改进QSGS方法等效重构三维（3D）各向同性/各向异性土体内部孔隙结构，结合格子玻尔兹曼方法（LBM），采用MATLAB自编程序进行细观渗流场数值模拟，分析不同孔隙参数及模型各向异性等因素对渗流特性的影响规律. 结果表明：3D模型尺寸100×100×100格点时，连通孔隙率nc达到最大增幅19.23%. 流体易在连通性好、孔喉直径大的部位形成主渗流通道，且存在“指进效应”，流体越靠近孔道中轴线流速越快. 3D重构土体的计算渗透率k随模型孔隙率n增大而增大，随土颗粒尺寸减小而减小，当分布概率pc = 0~0.05（大、中颗粒）时渗透率显著降低，降低幅度达42.86%. 考虑各向异性的重构模型出口边界渗流速度波动幅度较大、变化趋势规律性不明显，且流线分布稀疏、相互交错、主渗流通道不明显. 该研究能揭示流体在3D土体孔隙结构中的流动规律，并为3D土体重构和细观渗流模拟研究方法提供借鉴.