变渗透率模量与双重孔隙介质的压力敏感性

对于压敏双重介质,裂缝的渗透率模量随有效应力变化而变化,把渗透率模量视为常数会给渗透率的计算带来较大误差.通过数学分析和试验探讨渗透率模量随有效应力的变化规律,并建立考虑变渗透率模量的双重孔隙压敏介质油藏试井解释模型.结果表明:存在大量裂缝的双重孑L隙介质的渗透率具有明显的压力敏感特性,随有效应力的增加渗透率模量逐渐变小;具有强压力敏感性的介质,其渗透率模量和模变系数较大.     

三轴应力作用下煤渗透率变化规律实验

通过变化的围压扣孔隙压力的作用,进行含瓦斯煤三轴压缩的实验,系统地研究了含瓦斯煤在变形过程中渗透率的变化规律;并根据大量的实验数据,拟合得到含瓦斯煤的渗透率随围压和孔隙压力变化的经验方程.研究结果表明,该经验方程可应用于双层系统煤层变形与煤层气越流耦合模型的数值分析,使邻近层(采空区)孔隙压力分布或瓦斯抽放率的数值模拟更逼近实际观测结果.     

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。     

非对称应力作用下干热岩水力压裂裂缝扩展机理研究

为了研究非对称应力作用下干热岩双井筒模型的水力压裂裂缝扩展机理,建立了描述岩体细观结构的热流固耦合损伤模型,然后使用有限元方法开展了数值模拟研究.研究结果表明：当最大地应力方向垂直于双井筒连线方向且基岩温度较低时,裂缝首先沿着最大地应力方向发展,随着基岩温度的升高,岩体损伤区域的面积随之增大,产生的裂缝网络范围也随之增大,且裂缝在两个井筒的缝网交汇处更容易扩展.当最大地应力方向平行于双井筒连线方向且注水压力较低时,裂缝同样首先沿着最大地应力方向发展,随着注水压力的增大,裂缝在双井筒内侧交汇,内侧交汇区的裂缝扩展范围明显大于双井筒外侧.     

超声热效应对提高多孔介质渗透率的作用

在实验室条件下研究了超声的热效应对渗透率的影响。结果表明.超声热效应在提高多孔介质渗透率中的作用.在低温条件下比较显著.与振动效应相比不可忽视.随着温度升高.作用逐渐减弱.在高温条件下,起主要作用的是机械振动作用.热效应作用不明显。     

温-压耦合作用下水泥环参数对套管应力影响

套管应力的准确计算是保证井筒完整性的重要基础;但现有理论直接将地应力加载到模型中,计算所得的位移场包含了地层在原始构造应力下所产生的位移;而此位移并非是钻开井眼后所产生的,这样就会对套管应力的计算产生影响。在原有模型基础之上,消除了原始构造应力所产生的位移,建立井筒组合体温-压耦合模型。根据弹性理论,由界面应力、位移连续性条件,推导了组合体在温度和压力共同作用下的应力解析解。研究了水泥环弹性模量、泊松比和厚度对套管应力的影响规律。结果表明,对于低弹性模量的地层,现有模型的套管应力计算值远远高;对于高弹性模量地层会低。对于不同水泥环泊松比,现有模型计算值低。水泥环厚度较小时,现有模型计算值偏高;较大时则偏低。由此可见现有模型存在一定的差异,尤其是对于低弹性模量地层,需要对现有模型进行修正,才能为水泥环参数设计提供正确的理论指导。     

煤体渗透率随温度和应力变化的实验研究

针对温度、应力共同影响下的煤体甲烷渗透率变化规律仍然存在矛盾认识这一问题,采用实验和理论分析的方法,进行了不同温度、不同应力条件下的煤体甲烷渗流实验,分析了二者不同组合条件下的煤体渗透率变化机理。实验结果表明,渗透率随温度的升高呈现两种不同的变化规律,即在高应力条件下,渗透率随温度的升高而降低;在低应力条件下,煤体渗透率随温度的升高而升高。研究认为,温度与应力对渗透率有不同的影响机制,外围应力仅对煤孔隙有压缩效应,而在不同外围应力条件下,温度对煤基质具有外膨胀和内膨胀两种影响效应,进而使渗透率呈现不同的变化规律。这一发现对预测煤层气高渗区具有理论指导意义和应用价值。     

三维应力作用下砂砾岩孔隙型渗流

为了掌握砂砾岩在三维应力作用下的渗流规律,开展了理论和试验研究。把渗透系数设定成孔隙率变化量的函数,再基于孔隙弹性理论推导孔隙率变化量和应力之间的关系,建立了孔隙型岩石的渗流应力耦合特性关系式,其表明平均有效应力是控制孔隙型岩石渗透系数变化的主要因素。在渗流-三轴应力耦合试验机上开展的砂砾岩渗流应力耦合试验的结果进一步证明,砂砾岩渗透系数与平均有效应力成负指数函数关系。根据理论分析和试验结果建立了砂砾岩在三维应力作用下的耦合特性关系模型。     

孔隙压力作用下多孔介质蠕变模型分析

为了能够更加准确的模拟实际的多孔介质的蠕变情况,在考虑孔隙压力动态变化对多孔介质的流变变形具有相互影响的情况下将孔隙压力与变形之间存在的密切的相互作用关系引入到流变方程当中。由于传统的Terzaghi有效应力忽略了孔隙压力的变化与应变的相互影响,它无法较准确的描述多孔介质的应变行为,而采用孔隙压力与变形的动态关系描述可以更加模拟接近多孔介质的实际应变行为。并通过数值方法对所构造的包含动态孔隙压力的蠕变方程与传统的蠕变方程的结果进行对比,以突出动态孔隙压力方程的优越性。该成果使模拟实际的多孔介质的蠕变情况更为精确。     

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.     

Effective stress law for anisotropic double porous media

An effective stress law is derived analytically to describe the effect of pore (fracture pore and matrix-block pore) fluid pressure on the linearly elastic response of anisotropic saturated dual-porous rocks, which exhibit anisotropy. For general anisotropy the difference between the effective stress and the applied stress is not hydrostatic simply multiplied by Biot coefficient. The effective stress law involves four constants for transversely isotropic response;these constants can be expressed in terms of the moduli of the single porous material, double porous material and of the solid material. These expressions are simplified considerably when the anisotropy is structural rather than intrinsic, i.e. in the case of an isotropic solid material with an anisotropic pore structure. In this case the effective stress law involves grain bulk modulus, four moduli and two compliances of the porous material for transverse isotropy. The law reduces, in the case of isotropic response, to that suggested by Li Shuiquan (2001). And reduction to the single-porosity (derived analytically by Carroll (1979)) is presented to demonstrate the conceptual consistency of the proposed law.     

非均匀多孔介质中导热过程

采用控制容积法和界面调和平均导热系数以及图形处理方法,对典型非均匀多孔介质Sierpinski地毯中的导热过程进行分析与模拟计算.结果表明:实际多孔介质中温度与热流分布是不均匀和不连续的,内部结构是影响温度分布和热量传递的主要因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数、孔隙的大小和分布有关;温度梯度在孔隙中明显变大与孔隙处导热系数很小相对应;热流在孔隙和骨架交界处的局部区域中明显变大,尤其是在方形孔隙的角部出现热流峰值,这与温度发生突变的位置点相对应.研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法.     

部分润湿多孔介质渗流规律实验研究

利用自主研发的填砂模型压制与渗流实验仪器,制备了5种具有相似物性且不同油湿比例因子的部分润湿填砂模型,对其进行油水相对渗透率与毛细管压力实验,定量研究油湿比例因子对部分润湿多孔介质渗流规律的影响.实验结果表明:束缚水饱和度随油湿比例因子的增加而减小,残余油饱和度则随着油湿比例因子的增加而增加,且驱油效率随之变差;当含水...     

Structural variation of melt-crystallized PTT during the heating process revealed by FTIR and SAXS

Time-resolved FTIR,WAXD/SAXS and DSC have been used to investigate the structural variation of non-isothermally crystallized poly(trimethylene terephthalate)(PTT) during the heating process.The three-phase model:the lamellar phase,the mobile amorphous phase(MAP) and the rigid amorphous phase(RAP) between lamellae is suggested to describe the structure of meltcrystallized PTT.According to FTIR results,the conformation of RAP in the constrained state is different from that of MAP.The increased content of amorphous phase in the temperature range from 120 to 192℃ is ascribed to the relaxation of RAP,rather than the melting of defective crystals.When the PTT is heated to a temperature above 192℃,the recrystallization/crystal perfection of original defective lamellae occurs without a pre-melting process,which leads to an increase in lamellar thickness and probably connects two adjacent lamellar stacks.This is responsible for an increase in crystallinity as well as a higher major melting temperature.     

桑珠岭特长隧道初始地应力场反演分析

桑珠岭隧道是拉萨-林芝铁路的控制性工程,工程区地质条件复杂,面临着深埋隧道高地应力灾害问题。因此,对其展开初始地应力场分析为保障隧道安全施工及优化结构设计具有重要意义。以现场勘察工作为基础,综合分析工程区地质资料,利用工程类比法和Anderson理论估算了隧址区主应力方向与量值范围;结合现场地应力实测数据,利用多元线性回归分析方法,进行了隧道工程区地应力场的三维反演计算分析。结果表明:测点地应力反演值与实测值在量值与方向上存在较好拟合关系;且同区域构造背景相一致,说明计算结果具有一定的合理性与可靠性。最后,通过分析桑珠岭隧道沿轴向的地应力分布规律,对隧道沿线的易发岩爆段及岩爆等级进行了初步预测,为后期隧道开挖及支护结构设计提供依据。     

Scaling effect of breakthrough character in porous media

Breakthrough phenomenon during fluids percolating through wet saturated porous layer is widely met in the study of heat and mass transfer in porous media. Breakthrough pressure (BP) is a characteristic pressure that indicates the intrinsic properties of seepage within porous media. Measuring results of BP for saturated narrow-sieved sand are reported here. The curve of BP varying with the height of porous layer was obtained. Experiment and analysis indicate that BP is independent of the height of particle packed layer if thick enough; however, when the height is less than a certain critical value, BP diminishes with the decrease of the height according to a universal scaling law.     

多孔介质突破特性的薄层效应

为深化多孔介质突破行为的机理研究,对引起多孔介质突破特性尺度效应讨论的实验数据,结合实验原理重新作了分析。所谓的多孔介质突破特性的"尺度效应"应是边壁效应的反映。由于堆积状况的随机性,给定颗粒介质的突破压强在一定范围内存在不确定性。实验观察到的突破压强波动范围最高可达±12%。边壁效应的存在和突破压强的不确定性,使得以实验方法量化尺度效应是不可行的。实验分析表明:湿饱和颗粒介质的突破特性只是一种薄层行为,与实验介质厚度无关。     

某水电站地下厂房区初始地应力场回归分析

结合某水电站地下厂房区工程地质与水文地质条件以及实测地应力资料，分析影响区域初始地应力的因素；以ANSYS作为有限元计算工具，计算各影响因素下厂区地应力值；在实测点勘察获得的地应力值与计算得到的地应力值之间建立多元回归模型，求出回归系数，从而获取厂区初始地应力场分布规律，为地下厂房设计与开挖施工提供了合理的三维初始地应力场。