考虑裂隙的多孔介质中对流扩散现象的仿真模拟

为研究裂隙多孔介质中的对流扩散现象,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法从孔隙尺度下模拟了裂隙中孔隙水的流动过程,仿真实现了考虑裂隙时溶质穿透多孔介质的真实运移过程,并提出一种简化处理的两流区模型对穿透过程加以描述.计算中首先采用SPH方法求解纳维斯托克斯方程,建立能考虑复杂多孔颗粒边界的二维流场模型,并基于此模型进行了溶质穿透三种不同裂隙宽度的多孔介质的仿真实验.随着介质中裂隙宽度增大,裂隙区域流速与基质区域流速差增大,穿透曲线中早期穿透和拖尾现象越明显;采用两流区模型能够描述这一现象,但一般化的模型难以得到精确解,因此提出一种简化处理办法,并给出了该简化模型的解析解.结果表明,该简化模型能够很好地描述裂隙多孔介质中溶质的运移规律,并可反演得到裂隙流中对流扩散的相关参数.     

高放废物贮存复杂裂隙岩体的渗流传质特性

裂隙对高放废物深地质处置工程的渗流与传质过程影响显著。基于统一管网法（UPM）,考虑裂隙网络粗糙特性及吸附与衰变因素,研究裂隙岩体核素迁移机制,并针对单裂缝岩体溶质运移解析解进行基准测试。基于粗糙裂隙网络水力隙宽等效方法,研究裂隙粗糙度分布、岩石基质吸附能力及裂隙岩体传质特性对核素迁移过程的影响。结果表明,核素运移的突破曲线随着裂隙粗糙度的增大而向长时间方向移动;岩石基质扩散系数和延迟因子的增大极大提高了其对核素迁移的延迟效应;具有较长半衰期的核素易在岩体中积聚成相对较高的浓度,而较低的水力梯度值对相对浓度场分布特性的影响更为显著。     

含内热源管内填充多孔介质的强迫对流传热解析解

基于非局部热平衡假设,研究了管内填充多孔介质的强迫对流传热问题.在附于多孔介质圆柱的外表面施加恒定热流,采用Darcy动量方程描述多孔介质内流体的流动.为考虑工程实际中可能的物理或化学发热源,将多孔介质液相和固相内热源引入传热模型中,获得了液相和固相温度分布的解析解,同时推导了表征传热性能的Nusselt数显式表达式.计算结果表明:计算解析解与文献[10]推导的解析解吻合良好,固相内热源强度愈高,液相和固相温差愈大,Nusselt数愈小,传热性能愈差.此外,还解释了管壁处液相和固相温度梯度出现分岔的原因.     

嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场分析

嵌入不透水球体的复合多孔介质广泛存在于地下水渗流领域,由于不透水球体的影响,多孔介质中的水在流经不透水球体时发生绕流,且距离球体越近绕流现象越明显。为求解该复合介质的渗流场和等效渗透系数,在球坐标系下采用非线性Brinkman-extended Darcy方程,以无穷远处单向来流均匀和球面不滑移条件作为边界条件,求解出球体周围渗流流速与压强的解析解。分析该解析解表达式可知,此复合介质渗流场流速和压强分布与多孔介质基质的渗透率和地下水动力粘滞系数有关。在此基础上对渗流场流速进行积分,求出了Darcy流平均流速,并将平均流速表达式与Darcy公式表达式进行对比,得出等效渗透系数表达式,并且理论证明球体与多孔介质的相对尺寸是影响复合介质等效渗透系数的最主要因素。最后以一定级配的砂作为多孔介质基质,用直径分别为4cm、6cm、8cm的三种有机玻璃球体作为不透水球体,自制试验装置,开展了嵌入不透水球体复合多孔介质的常水头渗流试验。试验中控制多孔介质基质的压实度来保证其渗透系数基本不变,改变填充在多孔介质基质中的不透水球体进行渗流试验,对每一个不透水球体分别进行三组试验,取平均值作为试验结果。试验结果与理论计算的等效渗透系数值误差较小,验证了所推求嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场的正确性。     

多孔介质中有效孔扩散系数的试验测量

提出了通过实时测量扩散过程中多孔介质浮重变化,直接测定有效扩散系数的方法.首先建立了联系有效扩散系数和试件浮重变化的数学模型,并求出了该模型的解析解;利用非线性超定方程组优化求解的方法,结合问题的解析解和实测数据,反求出模型中的参数,有效扩散系数和边界层传质系数.用上述参数预测的试件浮重变化与实测浮重变化相差很小.表明该方法的实用性和可靠性.     

非对称热渗流域多孔介质中的关键问题及研究方法

分析了在非对称热渗流域多孔介质中热渗流-力学耦合的几个典型问题.根据Biot理论给出了在弹塑性多孔介质中热渗流-力学耦合问题的基本方程,论述了非对称域问题中热渗流方程的解耦形式.讨论了热流体在多孔介质内的迁移、热渗透系数空间尺度效应、热渗流模型的物性系数及影响、单值性描述等.     

一维多孔介质热湿耦合传递问题的解析解

为准确确定建筑物的能耗,保证建筑物的使用功能,需对土壤和围护结构中的热湿迁移现象进行研究.本文基于Luikov热湿耦合传递方程,提出了一种计算一维多孔介质瞬态热湿传递的理论分析方法.通过引入无量纲温度、湿度对Luikov方程进行拉普拉斯变换,采用传递函数方法(TFM)得到了一维瞬态热湿传递方程的解析解,该解析解揭示了多...     

非均匀介质中弹性波的传播

对弹性波在非均匀介质传播时的波幅进行了研究,用解析方法探讨了非均匀区域性质变化时对弹性波波幅的影响,将非均匀区域离散成薄层,建立了波动方程和波幅传递矩阵,通过数值计算结果与解析解的比较,为弹性波在工程中的应用提供了计算分析的依据.     

基于非连续裂隙介质网络流的线素法模型研究

为了准确描述出基岩裂隙网络流的流场状态,基于非连续裂隙介质渗流理论,以流体力学为基础,把裂隙的交叉点作为节点,节点之间的裂隙作为线元,各线元流向共同节点的流量等于贮存的变化量。依次建立各节点的渗流方程式,构建地下水裂隙介质网络流的渗流模型。利用该方法对模拟区域进行计算并与经典数值解法的计算结果进行对比,结果表明线素法模型能够准确的表征出裂隙含水介质的构造特征,并能够准确反映出地下水的实际流动方向。     

基于多孔介质理论的冻土水热迁移耦合模型推导

在多孔介质理论的基础上,基于非线性达西定律并假设水分迁移过程为单向、可逆及水分迁移过程中无溶质迁移,推导得出了无相变以及考虑相变的水分迁移方程;引入土体传热方程和土骨架质量密度变化方程,过程中考虑了冻土中温度变化,扩散和对流,以及水分相变和温度、质量变化之间的相互影响。联立各方程得到了非饱和冻土水热分布控制方程,建立了非饱和冻土水热迁移耦合模型。文中亦对模型中具体参数的确定方法提出了建议。方程属于非线性偏微分方程,无法得出解析解,须采用数值解法。     

双渗渗流数学模型的精确解

针对双渗油藏的渗流特征，在两渗流层之间存在流体的交换；以往的双渗油藏并没有考虑流体之间的渗流，仅仅将两层之间的流体交换作为源和汇；在此考虑了两层之间渗流耦合的微分方程及压差对两层的影响，对方程采用无因次化，而将方程简化，通过正交换获得该模型的精确解，该解对理解双渗油藏的渗流规律和试井分析都具有重要的指导意义。     

Transient pressure analysis in porous and fractured fractal reservoirs

Fluid flow in porous and fractured fractal reservoirs is studied in the paper. The basic formulae of seepage velocity, permeability and porosity in both porous and fractured fractal media are developed. The pressure diffusion equation of slightly compressible fluid in fractal reservoirs is derived. The analytical solutions of the transient pressure are given for the line-source well and the well with well-bore storage and skin factor. The typical curves of pressure and the derivative of pressure are established, along with the interpretation of the well-testing method via type-curve matching. In addition, 3-D pressure diffusion equations for anisotropic fractal media are given in both Cartesian coordinates and Cylindrical coordinates. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10672159, 10702069) and National Basic Research Program of China (“973”) (Grant No. 2006CB705805)     

双重介质油藏基质采出程度及规律

采用数值模拟方法对双重介质油藏基质采出程度及影响因素进行研究。首次采用示踪剂跟踪的方法计算基质累计产油量及采出程度,分析块系数、裂缝渗透率、裂缝孔隙度等因素对基质采出程度、基质贡献率的影响。结果表明,裂缝发育程度是影响基质贡献率的主要因素;裂缝渗透率、孔隙度对基质贡献率也有一定的影响,重力因子的影响较小。     

裂缝性油藏注气提高采收率技术进展

注气可以维持裂缝性储层的地层压力,并提高驱油效率.阐述了世界裂缝性油藏注气提高原油采收率(EOR)技术的发展概况,分析和讨论了裂缝性储层注气开采特征、室内实验研究及理论研究技术现状.指出,储层中裂缝发育方向和程度严重影响注气驱替效果;气驱突破速度未必比水驱突破快;气驱波及范围有可能比水驱波及范围广.多孔介质将影响流体相态、油气混相性及气驱油机理,建议加强考虑双重介质特性的注气驱相关室内实验研究和混相理论研究.     

裂缝性油藏三维定量表征技术在锦州南油田开发生产中的应用

在对渤海锦州南变质岩潜山裂缝性油藏地质、地震、测井综合研究的基础上,首次利用迭前地震反演横波阻抗做约束对裂缝发育的密度进行定量预测,以裂缝密度三维分布作为趋势约束,建立三维可视化的裂缝网络模型,并将离散的裂缝网络转化为定量化的三维参数模型。油藏三维定量表征结果成功应用于裂缝性油藏开发规律机理研究、随钻油藏方案优化研究及产能预测研究中。     

双侧向幅度差异评价裂缝参数在油田中应用

西部油田奥陶系为一套基质孔隙度和渗透率低,且裂缝发育的裂缝性碳酸盐岩储层。碳酸盐岩裂缝性储层空间类型多、变化大,裂缝评价难度大。钻探取心和成像测井资料观察是了解储层天然裂缝是否发育最可靠、最直接的方法,但成本昂贵。在利用常规测井方法识别裂缝时,双侧向测井具有较强的聚焦能力,对于探测高阻层裂缝特别有效。本文在前人对双侧向测井响应的数值模拟及反演方法研究基础上,建立了一套裂缝性储层参数解释模型来估算西部油田奥陶系裂缝参数,并将其结果与岩心、成像测井及试油资料对比检验,得到了充分的验证,说明该套估算裂缝参数的方法在该油田奥陶系的可行性和有效性。     

裂缝孔隙性气藏储层地质建模研究

综合运用Petrel地质建模软件和FracFlow裂缝建模软件,以四川新场气田须家河组须二气藏为例,探讨裂缝孔隙性气藏储层（双重介质）地质建模方法.利用Petrel地质建模软件完成储层构造模型、沉积微相分布模型,利用相控建模方法完成储层基质模型的建立;将模型导人Frac Flow裂缝建模软件,在基于地震解释的宏观断层、构造解释成果和基于单井解释得到的微裂缝两者之间相关性分析的基础上,将地震信息和测井解释结果有机的结合起来,建立断层和裂缝三维地质网格模型.     

Insight into the structural evolution of porous and fractured media by forced aeration during heap leaching

Despite lots of techniques in improving the heap leaching performance, many constraints on the industrial applications remain. We proposed a correspondingly effective and new idea of introducing forced aeration to improve the bad permeability and leaching effect of Yangla Copper Mine (YCM) during heap leaching. The dual-media theory was employed to study the impact mechanism of forced aeration on the variations of porous and fractured media during the column leaching experiments. An X-Ray Computed Tomography (CT) set was utilized to perform the pore imaging of the specimens and the fracture morphology of the particles within the columns was analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM) as aeration rate (AR) changed. The results show that there exists copious fine particles within the heap of YCM, the particle size distribution of which is not reasonable. The forced aeration can not only promote the development of the porous and fractured structures but effectively break the blocked seepage paths. Then the leaching degree is improved and the seepage performance of the solute within the solution is enhanced. Therefore, the forced aeration is probable of making the leaching performance greatly improved.