颗粒运移的计算机模拟

本文在用网络模型描述多孔介质的基础上，用Ｍｏｎｔｅ──Ｃａｒｌｏ法研究了颗粒在网络模型中运移沉积的机理以及颗粒浓度和颗粒尺寸分布对多孔介质渗透率损害的影响．本文应用的方法不仅限于颗粒运移、沉积机理的研究，而且还适合于其他领域的研究．     

亲油多孔介质残余油膜的微观运移机理

为研究亲油多孔介质中残余油膜的微观运移机理,以毛细管渗流模型为基础,结合边界层理论,建立膜状残余油微观渗流模型.根据亲油多孔介质中膜状残余油的分布特征,推导毛细管中油、水微观运移方程;改进毛细管模型,推导不等径毛细管模型的油水相对渗透率表达式,得到相对渗透率曲线,分析毛细管半径、边界层厚度和流体黏度对相对渗透率曲线的影响.结果表明:随着毛细管半径增大,相对渗透率曲线向左逐渐平移;随着边界层厚度减小,相对渗透率曲线向左逐渐平移;随着油黏度增大,水相的相对渗透率曲线向右下方逐渐平移,油相的相对渗透率曲线没有变化.该结果对分析高含水期残余油渗流机理及提高采收率提供理论指导.     

CO_2在水相充填多孔介质中的运移规律研究

注CO2提高原油采收率技术已在国内外多种油藏和各种地质条件下成功应用。通过室内实验模拟,研究了CO2在地层中的运移机理,即多孔介质中填充水相后对CO2运移速度影响很大;水相溶解CO2后与矿物反应损耗是CO2运移的限制因素;渗透率对CO2运移的影响比对温度的影响大。根据单相渗流规律并结合实验研究,得到与CO2扩散相关联的温度、压力、渗透率、位移之间的关系式。     

污泥与盐酸在多孔介质中的反应及分布规律

通过ICP-OES、SEM等手段确定了污泥的主要组分为碳酸盐,其中含有菱形及球形碳酸钙颗粒。研究了不同注入方式下污泥与盐酸在多孔介质中的反应效率及其对渗透率的影响,得出管线中混合的反应效率大于交替注入的反应效率。在管线混合注入方式中,随着污泥-盐酸体系注入量的增加,产气量呈幂指数增加;在交替注入过程中,随着隔离段塞体积的增加,反应效率呈幂指数降低;而两种注入方式的渗透率都随注入量的增加呈幂指数降低,颗粒侵入量增大,证明了在该反应体系注入过程中,反应效率与地层的污染程度有很好的相关性,且侵入深度对地层的伤害影响是主要的。     

泌阳凹陷流体包裹体在油气运移研究中的应用

石油运移是盆地演化中的历史事件,整个运移过程所处的物理化学条件不可能重演,若能找到该过程留下的原始流体样品就有可能详细而地研究和恢复地下石油运移的整修过程,因此,伴随石油运移在储储层或运载层中形成的自生矿物中的流体包裹体（包括盐水溶液和有机包裹体0可以为研究油气运移提供一定的信息,本文通过对泌阳凹陷四期成岩自生矿物中流体包裹体的类型,子矿物,盐度和有机组分的研究,对泌阳凹陷油气的运移,成藏等问题进行了探讨。     

采动影响下陷落柱的滞后突水机理研究

为了研究陷落柱突水的滞后和突发特性,基于采动前后陷落柱的应力变化规律,通过自行设计的破碎岩体渗流试验系统进行陷落柱的破碎岩体渗透性试验,分析了应力集中状态下轴压对破碎岩体渗流特性的影响规律,阐述了破碎岩体二次破坏后的分维度变化规律及其对渗流的影响,研究了采动影响下陷落柱渗透率和启动压力梯度的变化规律.研究结果表明:在采动影响下,陷落柱经历原岩应力-应力集中-应力释放的变化过程,在此过程中其渗透率先减小后增大,而启动压力梯度先增大后减小;陷落柱突水的滞后性是由于采动影响下破碎岩体的压实作用、二次破坏造成的渗透率减小和颗粒运移形成的渗流衰减等因素共同引起的.     

特低渗-致密砂岩储层成藏模拟试验与成藏机理

对采自鄂尔多斯盆地延长组的8块渗透率为（0.050-2.812）×10-3 μm2的特低渗—致密砂岩岩芯样品进行石油驱替成藏模拟试验。试验采用驱动压力分段逐级提升式连续油相充注。结果表明：特低渗—致密砂岩储层石油运移、聚集、成藏机理与常规储层明显不同。随着石油不断注入和驱动压力的不断增高,岩芯中孔隙水逐渐排出,含油饱和度随之增高,并且增高趋势呈现先快后慢的指数式特征;样品最终含油饱和度与渗透率相关关系不显著,与孔隙度呈正相关;特低渗—致密储层具有原油活塞式驱替运移的成藏机理,成藏效率高,石油成藏富集受到油源规模、驱动压力、成藏流体性质等因素的影响;优质烃源岩是特低渗—致密储层石油富集的主控因素。     

坪北特低渗透油藏水驱前后储层参数变化规律研究

坪北油田不同渗透率岩心水驱油实验发现,长期水驱后渗透率均出现了不同程度的下降。通过扫描电镜、铸体薄片、粘土矿物等测试分析,发现储层微观孔隙结构对水驱前后储层参数变化有影响。特低渗透储层因喉道细小、粘土矿物含量高,岩石颗粒易脱落、运移而堵塞喉道,造成注水开发过程中储层渗透率变差。     

高含盐油藏储层参数变化微观实验研究

用微观实验方法研究高含盐油藏水驱储层参数变化的规律与机理．采用真实岩心制作而成的微观孔隙模型进行水驱实验，研究了驱替速率、含盐量、岩心渗透率、注入水性质、驱替孔隙体积倍数等因素对储层参数变化的影响，并且对实验模型进行跟踪摄像，建立了高舍盐油藏的动态地质模型．实验结果表明：水驱后渗透率有增有减，与普通砂岩油藏相比，渗透率变化有明显的滞后现象，孔隙度变化都呈增加趋势；水驱过程中存在微粒运移的现象．盐的溶解是储层参数变化的根本原因；作为胶结物形式存在的可溶性盐的溶解，造成了岩石颗粒的脱落和运移，它是储层参数变化的直接原因．     

复合吸水颗粒深部液流转向剂注入性研究

由于吸水网络与控制网络的互穿结构,复合吸水材料颗粒具有吸水膨胀速度可控、吸水后强度高的特点.通过填砂管模型、变径管模型研究了复合吸水颗粒深部液流转向剂的注入特性、吸水后在孔喉中的运移情况.实验结果表明:在粒径小于孔喉尺寸的前提下,未吸水膨胀前颗粒可以顺利注入;吸水后即使颗粒直径大于孔喉直径也可以通过拉伸变形顺利通过,通过后立即恢复原状.注入过程中填砂管渗透率降低,颗粒膨胀后渗透率进一步降低,颗粒膨胀后在驱替压力足够大的情况下依然可以在填砂管微孔中运移.     

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响

摘要：针对山区河流的来沙条件的不确定性导致的河流形态变化的问题,根据J . G. Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨了来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8mm的粗沙后推移质的中值粒径先增大后减小相反。     

山区多沙河流漂石河段洲滩发育特征试验研究

山区多沙河流漂石河段受水沙条件影响,洲滩发育丰富,改变了漂石河段的水沙运动规律及洲滩演变特征。基于野外调查与室内物理模型试验,探讨了漂石对多沙河段水动力特征及洲滩发育过程的影响。通过都江堰市岷江支流白沙河与龙溪河的野外调查,分析了典型漂石河段床沙组成及漂石河床形态特征。由于山区河流暴雨洪水及挟带的泥沙及河道地形多变等因素,大量上游来沙在漂石河段落淤,河床内洲滩的大量发育。通过系列室内物理模型试验,分析不同泥沙补给条件下漂石河床的洲滩形成过程及河床形态变化与水位响应过程。研究结果表明：暴雨山洪产生丰富的泥沙补给,导致白沙河与龙溪河的粗颗粒平均粒径粗大,存在大量漂石,形成漂石河段。漂石河段水力要素多变,河床形态剧烈调整。当上游泥沙补给时,受漂石周围水流变化影响,漂石河床局部以横向带状溯源淤积为主,下游段两侧淤积突出,极易形成漂石洲滩,从而增大局部河床比降,减缓河道下切。上游来沙不均匀过程显著改变了漂石河床局部水位及泥沙淤积规模。因此,通过野外调查与室内物理模型试验,揭示了水沙条件下的漂石河床形态变化特征,山区河流上游来沙与漂石共同影响洲滩发育过程,表明漂石对山区多沙河流的水沙运动产生突出影响。     

渗流井合理竖井降深确定

通过采用单位面积河流在单位水头差作用下的渗漏量来表征河流渗漏能力,建立渗流井取水理想模型,分别计算了在不同河流渗漏能力和含水层渗透性能条件下,竖井降深对渗流井出水量的影响。建立渗流井取水非稳定流模型,计算了在前期稳定竖井降深不同条件下,河流断流后渗流井出水量衰减过程及竖井降深发展过程。提出渗流井合理竖井降深应根据河流与地下水是否脱节以及含水层渗透性能,在岸边渗流井中部及一侧各布设一个观测孔,根据观测孔水位进行确定。对于含水层渗透性能较强地区,渗流井竖井降深应使得渗流井范围内地下水位与河流脱节,但高于辐射孔顶面;对于含水层渗透性能较差地区,渗流井竖井降深应使得侧部观测孔水位接近河床底面或刚出现脱节。     

山区河流宽窄相间河段山洪水沙输移2维数值试验

山区河流山洪过程常挟带大量泥沙,并引发河床剧烈变形,尤其是宽窄相间河段河床急剧调整、水位陡涨极易增加展宽河段的洪水淹没风险,深入研究山洪演进的水沙输移及河床变形对于防洪减灾具有重要意义。本文采用二维水沙动力学数值试验探究了上游来沙变化条件下宽窄相间河段水沙输移及河床变形过程。结果表明：当上游来沙充足时,洪水携带泥沙在展宽段淤积、缩窄段冲刷,河床在泥沙输移过程中整体上抬;而当上游没有来沙时,河床整体呈现下切趋势。究其原因,主要在于河道饱和输沙导致河床整体淤抬,而河床淤抬导致上游水位陡涨增加水面比降,床面切应力变大,从而提高河道输沙率,而宽窄河段床面起伏则增大床面形态阻力,促使上游水位上涨;泥沙来量较少时,河床冲刷为主,水位下降、水面比降趋于变缓。     

Vectorial Bed load Equations and River Width Dynamic Adjustment Modeling

Based on the analysis of forces acting on non-cohesive sediment particle under non-equilibrium con- dition,a vectorial equation of coarse particle movement on arbitrarily riverbed and the mathematical model used to simulate river width adjust are developed,some flume experiments for the time evolution of straight river channel are done.     

Improvement and Application of Grain Size Distribution Characteristics Calculation of Bed Material

Grain size distribution of bed material is an important characteristic for studying evolution of natural river channel by means of experimental ways and numerical modeling of flow and sediment process.In this study,the fractal characteristic of sediment particle has been defined by means of fractal theory based on ana- lyzing the property of grain size distribution of bed material in the river channel.Furthennore,the fractal prop- erty of sediment particle has been applied to judge the process of armoring and stabilizing in the armoring ex- periment of bed material.In addition,the relationship between the riverbed roughness and its fractal dimension is also obtained according to the experimental data.Finally,the relationships between bed material roughness, fractal dimension,and representative diameter(d_(50),d_(90))are discussed respectively,the roughness comparison shows that the proposed roughness formula based on fractal theory has higher precision.     

平面二维全沙数值模拟方法及其应用

采用有限体积法对正交曲线坐标系下的平面二维水沙微分方程进行了离散,建立了平面二维全沙数学模型.在一概化的单边突然扩宽河道中对河床冲淤过程中悬移质含沙量及其级配、推移质输沙率及其级配、床沙级配等沿时空变化特性进行了计算分析,并模拟出了由河床冲刷引起的床沙粗化、抗冲层的形成过程以及河床淤积过程等泥沙特性的变化.数值计算结果表明,该模型在定性上能正确地模拟水流以及河床的冲刷、淤积过程.     

基于SFM地形测量多尺度河工模型结构变化研究

水沙运动造成的河床冲淤演变是自然界普遍存在的现象,常造成河道淤积、河岸变形、海岸后退、水库淤积库容减少等实际工程问题,其与水利工程的设计、建设和运行紧密相关。研究精确、高效的河床三维地形测量方法并分析冲淤量变化,对河工模型试验及实际工程应用具有重要意义。本文开展不同水流条件下的推移质输沙试验,基于SFM(Structure from Motion)方法,对动床床面冲淤前后分别进行三维地形重构,获取地形稠密点云。在此基础上,插入相同控制点获取实际地形三维坐标,并将三维点云坐标内插值在床面网格上,冲淤前后相减以精确获取整个动床床面冲淤变化。本文对应用SFM测量河床地形所涉及的拍摄方法、控制点选取、河道区域网格化及插值方法进行了介绍并总结了关键技术方法。研究结果表明：（1）通过SFM方法,首先通过对有无块状模型的棋盘格进行体积计算,验证本方法相对误差小于4%。（2）将SFM方法计算所得水槽试验冲淤量与实际称量值对比,其结果值相对误差小于5%。（3）本方法应用于大型河工物理模型试验时,其河床冲淤量计算相对误差小于10%。以上研究结果表明,该方法可应用于水槽试验和河床物理模型试验,能够快速高效重构冲刷前后河床三维地形,具有较高精度,为研究河床冲淤变化及水利模型试验开展提供新的思路和参考。     

小浪底水库运用初期黄河下游河道冲刷模拟计算

采用小浪底水库运用后的1999年11月至2002年10月水沙系列对已建立并运用多年的黄河准二维泥沙数学模型进行验证计算，河床冲淤变化、断面形态调整、洪水演进及洪水位变化、床沙与悬沙交换等各方面的计算结果与实测资料基本吻合。这说明该模型适用于因小浪底水库运用而水沙条件发生重大变化的黄河下游，该模型可在今后小浪底水库运用方式的比选、黄河下游河道治理及下游防洪决策等工作中发挥其模拟和预测的作用。