基岩渗流研究

以研究结晶质基岩内放射性废弃物的处理方法为目的的OECD斯特利帕计划.已于1980年开始在瑞典斯特利帕矿山进行.该计划定在1991年内完成.现已将近结束.正进行该计划的最后部分第Ⅲ研究阶段.这一阶段的主要目的有二、一个是建立一套止水技术,以防止坑道周边高透水部位放射性物质漏泄.另外一个是要切实掌握基岩的性质,并建立一套基岩及地下水流的调查及分析方法.后者的研究中有一项是通过数值分析推断基岩地下水流可能渗漏的程度.这首先是以未经扰动的基岩为对象.以几口探井所取得的情报为依据.对钻探后坑道涌水     

应力作用下三种典型渗流曲线及机理分析

基于不同压力作用下的裂隙渗流试验获得的三种典型的渗流曲线类型,给出了应力作用下影响试样渗透性的主要原因：在正应力作用下裂隙发生变形;在剪应力作用下裂隙可能发生劈裂及扩张。通过分析裂隙变形和劈裂、扩张过程中裂隙渗透性的变化,阐述了在应力作用下,看似异常实则正常的三种典型的渗流曲线类型的机理：在其它条件相同的情况下,试样的渗透性与应力的关系取决于应力与裂隙间的夹角。     

松南气田火山岩气藏单相渗流机理研究

火山岩气藏具有岩石类型多、岩性复杂、岩性岩相变化快、厚度变化大、非均质性强等特点,该类气藏的渗流机理比较复杂。为了更深入的了解火山岩气藏的渗流特性,以松南气田火山岩气藏岩心为目标,建立储层的物理模型,基于单相渗流理论,采用实验分析的方法,通过单相气体非线性渗流实验,得出了不同渗透率的火山岩气藏在不同孔隙压力下的滑脱效应大小,以此解释火山岩气藏的渗流机理,为火山岩气藏的产能预测、产量递减规律、可采储量的评价、气井合理配产等提供理论依据。     

低渗岩石非线性渗流机理讨论

回顾了单相液体在低渗透饱和岩石的非线性渗流研究某些进展。从岩石孔隙结构、岩石与流体之间的相互作用和流体性质方面介绍了对低速非线性渗流产生机理的不同观点,探讨了孔隙大小、孔喉对启动压力的影响,讨论了界面张力、边界层、耦合渗流、非牛顿流体对非线性渗流形成的作用机制,并对进一步开展低渗透岩石渗流研究提出了建议。     

松辽盆地徐深气田火山岩气藏相态与渗流机理

通过徐深气田天然气气体状态方程( PVT) 性质、天然气饱和水汽量和地层水PVT性质测试及全直径岩芯分析的气藏启动压力、储层流速敏感性和应力敏感性评价, 探讨了火山岩储层渗流机理。结果表明: 徐深气田火山岩气藏中CO₂含量差别较大(最高达86.88% ) , 天然气分子量与CO₂含量呈正相关; 偏差系数、饱和水汽含量及地层水中天然气含量受地层温度、压力、天然气组成及地层水矿化度等影响; 火山岩气藏启动压力与束缚水饱和度和空气渗透率均呈幂指数关系; 储层呈气水两相流特征, 具有弱速敏性和较强的应力敏感性, 易造成储层渗透率伤害以及孔隙结构改变。     

裂缝性碳酸盐岩油气藏渗流机理研究进展

裂缝性碳酸盐岩是世界上最重要的油气藏储层类型之一,其渗流机理一直是石油工程的研究难点和热点.随着油气勘探开发的不断深入,许多深层海相裂缝性碳酸盐岩油气藏被发现,现有理论已无法准确表征流体流动规律,亟待进一步发展和完善.基于对现有理论和方法的广泛调研,系统回顾了裂缝性碳酸盐岩油气藏裂缝渗流能力表征、不同介质间流体交换机制以及渗流数学模型等方面,展望了此类油气藏渗流理论今后的发展和研究方向.本文分析结果可以为国内外类似油气藏的高效开发起到指导和借鉴作用.      

岩石节理的渗流广义立方定理

首先讨论了岩石节理的渗流立方定理及其适用条件，然后从渗流与变形耦合的角度，论述了节理的开度性质，并提出了适用于一般节理的渗流广义立方定理，最后用有限元数值模拟方法验证了广义立方定理。     

溪洛渡水电站坝址岩层渗透性的温度场效应研究

对溪洛渡水电站坝址温度场330m和360m高程平切温度等值线图中高温区展布形态和渗流场360m高程至下伏灰岩顶板平均吕荣（Lu)值等值线图中高值区展布形态进行了对比研究，认为二者在分布形态、延展方向及高温－高值点位置都极其相近，其原因是由该区特定的地热水文地质条件决定的；并认为在具有如溪洛渡坝址这样类似地热水文地质条件的地区，可以通过对地热温度场的研究，从另一侧面来论证同一区内岩层渗透性分布特性；利用温度场效应亦可对渗流场参数进行验证研究，以用于水利水电工程设计。     

低渗非达西渗流煤层气羽状井开发机理研究

建立了非均质各向异性双重介质煤层气定向羽状水平井开采的较完整的数学模型,模型考虑了与气体吸附、解吸、扩散相耦合的三维气、水两相渗流;考虑了储层的压力敏感性;考虑了煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响;考虑了井筒内的压降损失。通过数值模拟分析了煤层气羽状水平井的增产机理,指出羽状水平井的主支和分支在地层中广泛均匀延伸,使整个控制区域地层压力均匀、快速下降,增大了气体解吸扩散的机会,是羽状分支水平井促使煤层气产量提高的根本原因;启动压力梯度的存在使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而使煤层气的产量减少。     

陷落柱渗流突水机理及强度主控因素模拟

为了研究陷落柱影响区域内巷道渗流突水机制及其主控因素,采用Darcy、Brinkman、N-S方程对含水层、陷落柱、突水巷道内流场进行联动系统刻画,选取不同参数、不同边界等变量,分析影响陷落柱渗流突水强度的主要因素。结果表明：定压、定流量条件下,含水层渗透率增大会引起含水层和陷落柱交界处区域流速增大,但定流量条件下增幅较小,且会降低巷道突水流速;陷落柱渗透率的增大对突水压力和突水流速作用显著,定压条件下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速骤增;含水层压力增高,陷落柱区域和巷道区域流速明显增大;在定流量边界下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速仅发生微小波动;将研究结论与现有相关成果进行了对比验证分析,获得了与本文较一致的研究规律。总体分析,陷落柱影响区域巷道突水机理是含水层水压高、足量补水、陷落柱破碎区域渗透率较大且联通了含水层和巷道;其中,含水层压力、陷落柱渗透率是陷落柱渗流突水强度的主控因素。     

渗流场中岩石流变特性的数值模拟

渗流对岩石的流变特性有显著的影响,但限于试验条件,相关的试验成果较少。而数值计算技术已成为进行岩石力学研究的重要方法,因此,采用数值模拟方法对渗流场中岩石的流变特性进行了研究。对已有的岩石室内流变试验进行模拟来验证数值方法的有效性,在压缩流变试验的数值模拟中对试件分别施加单向、三向渗流场来模拟不同渗流条件对岩石流变特性的影响。模拟结果表明,在渗流方向上渗流产生的动水压力会导致试件的流变变形增大。此外,不同渗流场对流变的影响也有所差异,三向渗流场中试件受到的轴向渗透力小于单向渗流场,而侧向渗透力则大于单向渗流情况,这也导致三向渗流场中试件的轴向应变小于单向渗流场,而侧向应变大于单向渗流场。     

考虑应力历史的岩石单裂隙渗流特性试验研究

通过开展单裂隙花岗岩不同围压加、卸载和不同水力梯度作用下的渗透试验,研究应力历史对裂隙渗透性能演化的影响。试验结果表明：在围压加载过程中,渗流流量与渗透压差大致呈线性关系;在渗透压差相同的条件下,围压越小,流量越大,随着围压上升,裂隙渗流流量持续减小,但随着围压的进一步增大,流量的减小有减缓的趋势。在围压相同以及渗透压差相同的条件下,单裂隙花岗岩在卸载条件下的渗流特性与加载条件下相比,其渗流流量明显降低,且卸载过程中渗流流量与渗透压差开始偏离线性关系。从试验前、后裂隙面粗糙度系数值的对比可以看出,由于法向应力挤压以及渗流流体的冲蚀作用,试验后裂隙面粗糙度系数明显降低。卸载的过程中,裂隙渗透性能的恢复具有明显的滞后效应,表明在法向应力和流体冲蚀的共同作用下,裂隙产生了不可恢复的非弹性变形。     

单裂隙曲折率对流体渗流过程的影响

从裂隙的细观结构出发，分析了裂隙曲折率对流体渗流过程的影响，得出了不规则裂隙的渗流规律，并把该结果应用于有限元分析，得出了裂隙突出坡度对渗流过程的影响。     

高含水油藏微观剩余油渗流机理与孔喉动用特征

基于港东油田密闭取心分析化验,开展微观渗流机理特征、孔喉动用特征及水驱过程中不同孔径剩余油饱和度定量分布研究.数学物理推理表明,毛细管半径与渗流流速呈平方级数关系,这种关系得到压汞实验数据分析及微观渗流实验证实.通过核磁共振成像岩心微观驱替实验分析,认为水驱过程中不同岩样、不同驱替阶段、不同注水倍数水驱后剩余油分布情况...     

岩石细观统计渗流模型研究(Ⅰ): 理论模型

渗流模型是岩石流固耦合研究的一个关键问题。岩石在裂纹开始产生至裂纹充分贯通前，其渗透性质受内部孔隙和不断演化的微裂纹的共同控制。目前，岩石的渗流模型一般只是针对单纯的裂隙（或裂隙网络）或孔隙建立的，因此，不能很好地描述岩石裂纹扩展演化过程中的渗透性质和现象。针对这一问题，提出了岩石细观统计渗流模型，该模型将岩石裂纹演化过程中的渗透性视为一个非线性动态过程，同时，考虑了裂纹扩展演化和孔隙渗流的共同作用。因此，该模型可用于分析岩石裂纹扩展过程中的渗透性演化。     

耦合渗流-变形的数值流形法裂隙岩质边坡稳定性分析

岩石裂隙渗流问题作为影响岩石边坡失稳的重要因素吸引了越来越多研究者采用不同的数值方法模拟其力学行为。提出了一种基于渗流-变形耦合模型的数值流形方法,并相应地讨论了岩体裂隙网络中地下水的流动、渗透压力和岩石变形的耦合效应。基于最小能量原理,分别推导渗流条件下单元边界流体压力和系统的整体平衡方程,以及块体接触算法求解任意岩石裂缝的局部安全系数。通过一系列验证实例对所提出的数模模型进行检验,验证了该数值模型的鲁棒性和有效性。利用该方法模拟了一个岩石边坡由于渗流作用而发生的坍塌事故,再现了岩石边坡的破坏过程。模拟结果表明,过大的水力压力导致垂直裂缝张开,增加岩体变形量,最终导致边坡破坏。研究表明,该方法在模拟大规模工程问题方面具有很大的潜力。     

考虑渗流力的海床临界冲刷机理及计算方法

从波浪引起的海床内部渗流与床面泥沙运动耦合的角度出发,研究波浪作用下海床临界冲刷机理及计算方法。研究表明,波浪作用下床面泥沙起动及冲刷是一个不断向下发展的过程,最终达到一个临界冲刷深度。波浪引起的渗流力能够显著降低泥沙的临界起动切应力,促进泥沙起动,是影响海床冲刷的一个重要因素。将渗流力引入到传统泥沙起动公式中,推导并给出了波浪作用下海床临界冲刷深度的计算方法。结合室内和现场两个算例,很好地解释了波浪水槽试验中海床"流化"现象和黄河水下三角洲粉砂流冲沟等灾害地貌特征及成因,初步验证了该方法用于评价和计算海床冲刷的有效性。