岩石破裂与渗流耦合过程细观力学模型

从岩石细观非均匀性的特点出发,应用弹性损伤力学、Biot渗流力学理论,对岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合模型进行了描述.算例表明,该模型能较好的模拟出岩石材料在水压和载荷作用下裂纹扩展路径不规则发展及稳态、瞬态渗流过程,裂纹扩展对渗流路径和流动过程起到明显的控制作用.     

高等渗流力学书评

孔祥言编著的《高等渗流力学》由中国科学技术大学出版社于 １９９９年出版（Ｋｏｎｇ ＸＹ,Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｏｆ　Ｆｌｕｉｄｓ　ｉｎ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｍｅｄｉａ（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）, ＵＳＴＣ Ｐｒｅｓｓ, Ｈｅｆｅｉ Ｃｈｉｎａ; １９９９）．该书是著者为中国科学院所属相关所系以及某些石油院所培养研究生的需要,作为学位必修课程的教材而编写的,具有较强的基础性、系统性和完整性．同时本书也带有专著的性质,包含了著者十多年研究的某些成果,具有鲜明的现代特色,注重介绍该理论的最新发展及其在…     

细观力学面临的新挑战国际会议简介

“细观力学面临的新挑战国际会议”(“InternationalConference on New Challenges in Mesomechanics”)于2002年8月26-30日在丹麦奥尔堡(Aalborg)召开,由奥尔堡大学(Aalborg University)主办.与会人数约120人,分别来自丹麦、中国、希腊、俄国、德国、美国、英国、日本等20多个国家.会议上报告论文100余篇.我国有12人(包括大陆、香港、台湾)参加会议,在会上作了10个报告.     

渗流力学的回顾与展望

简要回顾了渗流力学的发展过程,总结了渗流力学3个不同阶段的发展. 对渗流力学的应用进行了分类分析,并对渗流力学的下一步需要重点研究的工作进行了说明.     

聚合物流体渗流机理研究

聚合物流体在多孔介质中渗流的研究是近年来有重大进展的领域。本文介绍从力学与物理方法进行渗流机理研究的思路、主要结果和当前活跃的研究课题。流体的非牛顿性对复杂边界条件下均匀流体力学效应的影响已得到了较好的定量处理;揭示了拉伸流粘弹特性对渗流影响的机理,其定量描述则尚有待努力。进而讨论了石油工程中十分重要的非均一流体渗流的新进展,包括大分子效应与粘性指进效应及其分形描述。对于上述物理效应的综合考虑将使聚合物渗流力学研究进入新的阶段。     

破碎岩体非等温渗流的非线性动力学研究

分别从固体及流体导热的能量方程出发,导出破碎岩体非等温渗流的能量本构方程, 结合渗流的连续性方程、运动方程、状态方程等建立了破碎岩体非等温渗流的一维非线性动力学方程组;结合Mathcad软件计算得到了系统的无量纲化平衡态, 利用逐次亚松弛迭代法分析了对应于不同参数时平衡态的稳定性;指出非等温渗流系统存在鞍结分岔及折叠突变, 与等温渗流相比, 考虑温度场的破碎岩体渗流动力系统更容易发生渗流突变.      

裂缝性碳酸盐岩油气藏渗流机理研究进展

为了阐明在非等温条件下多孔介质中气-水两相动态驱替特征, 使用一种基于Navier-Stokes方程、Cahn-Hilliard方程耦合下的两相流数值方法, 与表面张力模型、传热模型相结合, 完成了对流体动力学和传热的定量计算, 同时利用表征真实孔隙特征下的非均质模型, 实现了多孔介质内非等温热-流耦合下两相流动过程的精准表征. 通过求解Cahn-Hilliard方程精准模拟相分离的演化特征, 利用Navier-Stokes方程完成对流体速度及压力的相关计算, 结合传热方程获取各个时刻的温度分布; 联合流动耦合和温度耦合的节点, 实现质量、动量及能量方面的全耦合; 算法使用自适应网格法, 使网格点分布始终与物理解耦合, 提高了解的高精度性. 研究表明: 大孔中流体压力变化态势平稳, 孔喉狭窄处流体速度较大且波动剧烈; 注气压力增加, 气体突破时间缩短, 温度的热传导速率加快, 驱替效率在气体突破后呈下降趋势; 注气压力较高会加剧水对气体流动能力的干扰, 当注气压差满足气相可进入细小孔隙, 同时受流动干扰相对较小时, 驱水效果最好.

     

渗流力学问题中的数值反演解

介绍了一种拉普拉斯变换数值反演的新方法——Ｃｒｕｍｐ方法以及它在渗流力学问题中的应用。在数值解例中，将Ｃｒｕｍｐ方法和精确解及Ｓｔｅｈｆｅｓｔ方法进行了比较，Ｃｒｕｍｐ方法的解与精确解吻合良好，较之Ｓｔｅｈｆｅｔ方法有很大改进。在油气井现代试井分析中，用Ｃｒｕｍｐ方法绘制的典型曲线更精确     

渗流力学研究的现状和发展趋势

渗流力学在能源、环境、水利、岩土、交通、生物等工程领域有广泛的应用,渗流力学经过约一个半世纪的发展,已经积累了相当多的成果。随着现代科学的发展以及生产实践需求的不断提高,渗流力学仍然有进一步完善和发展的广阔空间。本文简述了水利、环境、能源工程和生物学中的渗流力学问题,扼要概括了渗流力学理论研究的现状,并指出渗流力学在多孔介质描述、裂缝型介质渗流、多相多组分渗流、物理化学渗流、非线性渗流、非饱和渗流、微观渗流、渗流模拟等理论及相关方法和测试技术等方面的发展趋势。     

含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注.近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测. 2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.     

On the existence of self-similar solutions of the equations governing unsteady flow through a porous medium

In this paper the conditions for the existence of self-similar solutions of the equations governing unsteady flows through a porous medium are presented and discussed. The first two sections deal with the case of non-Newtonian fluids of power-law behavior; the third section analyzes the case of non-Darcy gas flows. The boundary and initial conditions occuring currently in a large class of fluid mechanics problems, of practical interest in engineering, are considered.     

Nonlinear fluid flow laws for orthotropic porous media

Nonlinear fluid flow laws for orthotropic porous media are written in invariant tensor form. As usual in the theory of fluid flow through porous media [1, 2], the equations contain the flow velocity up to the second power. Expressions that determine the nonlinear resistances to fluid flow are presented and it is shown that, on going over from linear to nonlinear flow laws, the asymmetry effect may manifest itself, that is, the fluid flow characteristics may differ along the same straight line in the positive and negative directions. It is shown that, as compared with the linear fluid flow law for orthotropic media when for three symmetry groups a single flow law is sufficient, in nonlinear laws the anisotropy manifestations are much more variable and each symmetry group must be described by specific equations. A system of laboratory measurements for finding the nonlinear flow characteristics for orthotropic porous media is considered.     

Flow Through a Two-Scale Porosity,Oriented Fibre Porous Medium

A model is described for the meso- and micro-flow through an array of oriented fibre tows with meso-channels between the tows. Axial Stokes's flow was considered in the meso-channels and Darcy's law was applied within the porous fibre tows, taking into account injection pressure and capillary pressures in both types of flow. Transverse flow transfer was modelled from the leading flow front to the lagging flow and a partial-slip boundary condition was applied at the permeable boundaries of meso-channels. Flow visualisation experiments and microstructural characterisation of laminates provided appropriate experimental data for model validation. In this, the predictions for the progress of the leading meso-flow were in excellent agreement with the experimental data. Parametric studies followed including the effects of injection pressure and meso-channel size.     

膨胀性非牛顿流体多孔介质流动的模拟分析

在表征体元尺度采用格子Boltzmann方法分析膨胀性非牛顿流体在多孔介质中的流动,基于二阶矩模型在演化方程中引入表征介质阻力的作用力项,求解描述渗流模型的广义Navier-Stokes方程．采用局部法计算形变速率张量,通过循环迭代得到非牛顿粘度和松弛时间．对多孔介质的Poiseuille流动进行分析,通过比较发现结果与孔隙尺度的解析解十分吻合,并且收敛较快,表明方法合理有效．分析了渗透率和幂律指数对速度和压力降的影响,研究结果表明,膨胀性流体的多孔介质流动不符合达西规律,压力降的增加幅度小于渗透率的减小幅度．当无量纲渗透率Da小于10-5时,流道中的速度呈现均匀分布,并且速度分布随着幂律指数的减小趋于平滑．压力降随着幂律指数的增加而增加,Da越大幂律指数对压力降的影响越明显．     

An overview on nonlinear porous flow in low permeability porous media

This paper gives an overview on nonlinear porous flow in low permeability porous media, reveals the microscopic mechanisms of flows, and clarifies properties of porous flow fluids. It shows that, deviating from Darcy's linear law, the porous flow characteristics obey a nonlinear law in a low-permeability porous medium, and the viscosity of the porous flow fluid and the permeability values of water and oil are not constants. Based on these characters, a new porous flow model, which can better describe low permeability reservoir, is established. This model can describe various patterns of porous flow, as Darcy's linear law does. All the parameters involved in the model, having definite physical meanings, can be obtained directly from the experiments.     

低渗透多孔介质中的非线性渗流理论

文中论述了低渗透性多孔介质中非线性渗流理论的几个问题,阐明了渗流流体的性质,指出了多孔介质对流体通过的选择性,提出了新的非线性渗流方程,用实验资料对其进行了验证,分析了该方程演变功能,表明它可以描述各种渗流规律.该方程的各项参数都可从实验中直接得到,应用方便,并且参数的物理意义明确.     

低渗透多孔介质中的非线性渗流理论简

文中论述了低渗透性多孔介质中非线性渗流理论的几个问题,阐明了渗流流体的性质,指出了多孔介质对流体通过的选择性,提出了新的非线性渗流方程,用实验资料对其进行了验证,分析了该方程演变功能,表明它可以描述各种渗流规律.该方程的各项参数都可从实验中直接得到,应用方便,并且参数的物理意义明确.     

凝析油气渗流理论研究进展

本文综述了凝析油气渗流研究的现状。简要介绍了凝析油气藏特征。开采方案及其试井分析方法,着重讨论了凝析油气渗流的基本方程、解析解法和数值模拟。在此基础上,提出了该理论研究的发展前景。     

Analytical investigation of the fluid flow in the interface region between a porous medium and a clear fluid in channels partially filled with a porous medium

In this paper analytical solutions for the steady fully developed laminar fluid flow in the parallel-plate and cylindrical channels partially filled with a porous medium and partially with a clear fluid are presented. The Brinkman-extended Darcy equation is utilized to model the flow in a porous region. The solutions account for the boundary effects and for the stress jump boundary condition at the interface recently suggested by Ochoa-Tapia and Whitaker. The dependence of the velocity on the Darcy number and on the adjustable coefficient in the stress jump boundary condition is investigated. It is shown that accounting for a jump in the shear stress at the interface essentially influences velocity profiles.