颗粒填充型分形孔隙结构复杂组构表征

颗粒填充型多孔介质广泛发育于自然储层中,且常常表现出复杂的颗粒形貌、随机的空间分布以及分形的尺度结构等特征,它们的空间组配严重影响着油气资源的赋存运移。因此阐明孔隙结构细观控制机制是实现资源高效开发利用的基础,而其定量表征是根本。为此,依托于新近出现的分形拓扑理论标定了颗粒填充型分形多孔介质中孔隙结构的两类复杂类型,即描述颗粒几何形貌的原始复杂性,以及主宰尺度不变属性的行为复杂性。依据尺度不变属性的基本要求,判识出原始复杂性与行为复杂性相互独立的关系,明确了复杂类型组构模式。在此基础上,借助四参数随机生长算法实现了原始复杂性要素的等效表征,利用分形拓扑理论实现了自相似、自仿射属性的尺度不变定义,进而构建了任意颗粒填充型分形多孔介质模型定量表征的数学框架。最后,系统分析了原始复杂性以及行为复杂性对孔隙结构特征的控制,即颗粒团簇破碎程度、随机分布特征、边界粗糙度隶属于原始复杂性,自相似、自仿射等尺度结构特征则受控于行为复杂性,而孔隙结构的各向异性特征是原始复杂性及行为复杂性耦合作用结果。     

煤储层粗糙割理中煤层气运移机理数值分析

有效描述粗糙割理中煤层气运移机理是实现其产能准确评估的基本前提。结合裂隙的立方定律以及广义Kozeny-Carman孔-渗方程,于理论层面推导了考虑内、外摩擦所致的裂-渗关系模型。其中内摩擦效应以煤层气运移的水文弯曲度来描述,外摩擦则通过引入端面曲折率来定义。借助分形理论实现了割理端面粗糙几何的定量描述,并采用格子Boltzmann方法模拟了煤层气运移过程,分析了端面分形维、绝对粗糙度以及相对粗糙度对煤层气输运特征的影响。在此基础上,对比分析了新裂-渗方程解析值同数值模拟渗透率之间的关系。结果表明,考虑了内、外摩擦效应的新方程能有效描述微观粗糙割理中煤层气的运移规律,并且物理意义明确。     

自然分形多孔储层复杂类型及其组构模式表征：理论与方法

自然储层孔隙结构由于成因多样，往往表现为一种多元几何在尺度不变属性控制下的多尺度组配系统，其定量表征是精准评估储层静态物性以及有效揭示输运属性细观控制机制的关键。最新研究表明，分形对象是由相互独立的原始复杂性和行为复杂性组配而成的双复杂系统，因此原始复杂性的等效表征以及行为复杂性的惟一定义是实现储层孔隙结构定量表征的关键。基于以上认知，系统研究储层复杂孔隙结构表征方法并总结各自的优势与局限性，界定分形孔隙结构中原始复杂性要素，发展孔–喉–固–网–连的算法并实现单尺度/多尺度、单相/多相、单元/多元等任意原始复杂类型的等效表征，利用分形拓扑理论确保了孔隙结构中自相同、自相似、自仿射等分形行为的唯一定义，依托复杂组构概念构建分形多孔介质复杂孔隙结构的统一表征模型，进而在充分验证了新模型有效性的基础上论述其对自然储层孔隙结构精细描述的适配性，形成了分形多孔介质定量表征的理论与方法体系。