多孔介质中用微生物方法改善波及系数

水处理费用是开采老油田的一项主要开支,油藏的非均质性以及渗透率的差异性加剧了产水问题,同时明显降低了原油开采效率。通过波及控制改善油藏波及系数的一些方法已得到使用。例如：交联聚合物技术,可减缓伴随油藏非均质性出现的问题。其他例如微生物－和表面活性剂为主的方法也被提出。本文阐述了对生物聚合物进行研究的结果,这些微生物是在不同温度和矿化度下分离和检测的。用岩心驱替试验检测微处理处理的效果。由于原地聚合     

新技术新方法——多孔介质渗透率及其在金属成矿研究中的意义

渗透率是确定多孔介质传输流体能力或容量的一个重要流体动力学参数。多孔介质中的流体运动，当其流速不很大即为层流（1aminar flow）时可用Darcy定律来描述流体通量：     

多孔介质渗透率的分形描述

针对土壤、岩石等多孔介质结构的复杂性,从其结构形成的物理机制和达西定律出发,利用分形几何理论,将土壤等作为在统计意义上具有分形特征的多孔介质来研究其水力参数与结构之间的关系,建立了饱和多孔介质渗透率与其分维数之间的定量化的函数式。试验应用扫描电镜法研究了多孔介质断面微结构并算出分维数。试验结果表明:利用该模型预测的多孔介质渗透率与实测值基本吻合,能够比较精确地预测多孔介质水力参数。     

分形多孔介质孔隙微结构参数与渗透率的分维关系

根据分形几何理论的基本概念,就无序分形多孔介质孔隙率φ和渗透率K与多孔介质结构分数维数Df的关系进行了推导,利用Sierpinski固相分形体(Solid mass fractal)与孔相分形体(Pore mass fractal)概念对分形多孔介质微结构特征、孔隙累积数量-尺寸分布和孔隙率φ等参数及其物理关系给予了详细论述,定量地分析和讨论了基于不同模型的渗透率-分形维数关系与它们的差异.     

多孔介质中水泥浆三维锋面特征研究

深层渗滤效应普遍存在于多孔介质的渗透注浆过程中,并起着非常重要的作用。基于质量守恒方程、线性滤过定律、渗流连续性方程及Darcy定律,建立了水泥浆三维锋面的理论模型;通过现场试验,研究了水泥浆三维锋面扩散运移及沉积层渗透系数的变化规律,并将试验值与模型理论值进行了对比分析。结果表明,沉积层渗透系数随水泥浆锋面的扩散运移动态变化;当注浆压力恒定时,水灰比越小,深层渗滤效应越显著,浆液扩散距离相应越短;相同扩散距离时,受重力效应的影响,注浆点源之上的沉积层渗透系数大于注浆点源之下的沉积层渗透系数;浆液扩散距离及固定位置处的沉积层渗透系数均与水灰比呈正相关。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。     

多孔介质油水两相k~s~p关系数学模型的实验研究

数学模型是研究相对渗透率与饱和度关系曲线的重要方法。采用自行开发设计的人工平面多孔介质模型,测定了相对渗透率与饱和度的关系曲线。多孔介质选择粒径为0.5~1mm、1~2mm的标准砂,纯净的水为湿润相,用3号苏丹红染色的93#汽油为非湿润相,组成多孔介质油水两相流动系统。采用Van Genuchten and Mualeum(VGM)和Brooks-Corey-Burdine(BCB)两种数学模型计算相对渗透率与饱和度的关系曲线,通过比较两种数学模型计算结果之间和模型计算结果与实测结果的差异以及模型的应用、多相渗流系统自身特征,得出VGM、BCB两种数学模型计算结果符合实际情况,VGM模型应用过程更为简便,但VGM模型具有一定适用条件;在砂性多孔介质中,BCB模型计算相对渗透率与饱和度关系曲线更准确。     

有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象,通过实验得出孔隙度、渗透率随有效压力变化曲线。研究表明,流体在低渗透多孔介质中渗流时,流固耦合效应十分显著。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小,而孔隙度的微小变化,都会对渗透率产生大的影响,因此低渗透介质随有效应力的变化十分明显。由于流固耦合效应的存在,在低渗透油气藏的开发中,不宜采用降压开采,进行油藏数值模拟时,也应进行油藏流固耦合数值模拟。      

多孔介质水油两相系统相对渗透率与饱和度关系试验研究

相对渗透率和饱和度定量关系是多孔介质多相流动系统中重要的动力学参数关系。使用设计的试验装置及试验方法测定了一维砂柱中油水两相动态流动系统的相对渗透率及饱和度数据,由试验结果分析表明:所测得的相对渗透率与实际情况吻合较好;细砂的强亲水性对不同先湿条件下的油、水相相对渗透率及饱和度有较大影响,并造成了不同先湿条件下流体间驱替机制的差异;相饱和度是影响相对渗透率的主要因素,孔隙空间中两种流体的分布方式和流体的饱和历史也影响各相相对渗透率。对试验结果用VGM模型(Parker-Lenhard模型)进行拟合所得结果较好;在水先湿条件下,将van公式拟合毛细压力-饱和度数据所得拟合参数用于VGM模型预测相对渗透率-饱和度曲线,所得结果与VGM模型直接拟合所得结果有差异,但两者所得结果均较好。     

非均匀多孔介质等效渗透率的普适表达式

多孔介质渗流是普遍的物理过程,涉及地下工程、地热开采、环境工程等各行各业,尤其是工程建设,常面临防渗问题。由于地质条件的复杂性,工程区域地层受到成岩、压实、风化、生物作用等各种影响,故渗流性质复杂,常需要对建设区域的渗流状况进行数值模拟,从而为工程的设计施工提供决策依据。数值仿真结果依赖于对地层介质关键参数的选取,但目前工程多将其视为均匀介质处理,对于介质的非均匀特性考虑较少。文章旨在研究非均质多孔介质渗透率空间分布与等效渗透率的关系。基于连续介质假定、达西定律以及非均匀多孔介质渗透率空间分布函数,建立一维到三维的达西渗流问题模型,通过求解偏微分方程和理论推导,得到基于渗透率空间分布函数的等效渗透率理论表达式,并与有限元计算的数值解进行对比分析,结果表明理论值和数值解误差很小,证明等效渗透率的表达式的合理性。利用该成果可通过多点局部渗透率的测定构建渗透率空间分布函数,从而对整体渗流区域的渗透性质进行快速计算和评估,从而简化异常复杂的工程地质模型以减少计算量需求,对于工程仿真的快速计算和结果评估有重要意义。     

非饱和裂隙介质中地下水流的运动

本文分析了控制裂隙多孔介质中水流渗透的基本过程，给出了各阶段锋面运动的渐近解，并与数值解进行对比。其成果适用于核废物处置、有害废物处理及石油回采等方面。     

A TIME-STEPPING FINITE ELEMENT METHOD FOR ANALYSIS OF CONTAMINANT TRANSPORT IN FRACTURED POROUS MEDIA

This paper describes the development of a finite element method for analysing contaminant transport in double-porosity geomaterials using a time-stepping approach. In many cases, double-porosity models may be used to represent fractured rock formations and fissured soils. A distinctive feature of utilizing this kind of model is that it is not necessary to have an intimate knowledge of the nature, distribution and properties of individual fractures and fracture arrangement since the fracture geometry and details are considered only in an averaged or equivalent continuum sense. The flux exchange that occurs between the fluid in the fractures and in the solid matrix is represented by a linear heriditary process. This has the consequence that in order to carry the solution forward from time t to t+Δt, it is necessary to know and to store the complete contaminant history up to time t. This paper shows that all the hereditary information necessary to carry the solution forward is contained in the values of certain hereditary variables at time t so that it is not necessary to store the complete time history and consequently a more efficient numerical process can be developed.     

SILENT BOUNDARY CONDITIONS FOR WAVE PROPAGATION IN SATURATED POROUS MEDIA

Wave propagation both in one- and in two-dimensional saturated elastic porous media is analysed by means of a two-field finite element model with silent boundaries. An extension of the elastic ‘multidirectional’ transmitting boundary to two-phase media is developed to simulate the silent boundary condition. The theoretical assessment and the numerical formulation of the first-order silent boundary technique is presented in detail. Some examples are used to demonstrate the reliability of the first-order method, especially for problems with plane and axisymmetric waves having various angles of incidence. Finally, the wave propagation along a pile shaft is presented, to simulate a common non-destructive dynamic pile test.     

基于BISQ模型双相各向同性介质中地震波数值模拟

基于BISQ机制,推导了双相各向同性介质中弹性波数值模拟方程,并借助交错网格有限差分方法进行了波场模拟。证实了三种波(快纵波、慢纵波、横波SV)的存在和波场特征;在合成地震记录中,观测列三种波的反射,由于各种波相互之间的转换,转换波在地震记录中显示也很清楚,这使得波场变得更为复杂化。     

EXPERIMENTAL AND NUMERICAL SIMULATION OF SOLUTE TRANSPORT IN HETEROGENEOUS POROUS MEDIA

The effect of heterogeneity on solute transport in porous media is examined by means of physical experiments and controlled numerical simulations. The special cases of layered, clogged and aggregated porous media are particularly investigated. The breakthrough curves (BTCs) obtained from some sections of the physical models are extremely distorted with extended concentration tails. These tailings are caused by different trajectories of the tracer through fine (millimeter and centimeter) scale spatial heterogeneities. On the other hand, BTCs in sections of the physical models having no heterogeneous nature, showed classical ‘S’-shape. A computer simulation based on an improved capacitance model was used to match the experimental data. The BTCs can be represented adequately by the model. However, it seems necessary to determine the fitting parameters experimentally in order to relate them to actual physical phenomena.     

多孔介质非均质性空间变异结构分析

非均质多孔介质的空间分布具有随机性与结构性的双重性质.地统计学方法在研究具有结构性和随机性双重性变量的空间变异性方面具有极强的科学性.本文在地理信息系统平台ArcGIS上,采用Geostatistical Analyst地统计学分析模块中的kriging插值方法研究非均质性多孔介质的空间变异性.以河北省廊坊市地下水污染物的现场数据为研究对象,利用普通克立格法对氟化物、硫酸盐、氯化物和汞浓度的空间变异性进行分析.     

致密岩石介质中气体滑脱效应的研究进展

致密岩石介质中的气体渗流有别于液体渗流,其中滑脱效应是影响致密岩石介质中气体渗流规律的一个重要因素。通过分析国内外学者在气体滑脱效应方面的研究进展,总结了滑脱效应的产生机理和产生条件,认为气体分子在孔壁附近的运动状态是产生滑脱效应的根本原因。同时围绕孔隙气体压力、围压、含水饱和度、气体性质等因素对气体滑脱效应的影响及实质进行综合分析。分析结果对研究低渗透多孔介质中气体渗流规律和测定低渗气田开发中气体渗透率参数等方面具有较大的参考意义。      

含油水各向异性孔隙介质中地震波传播方程

油气勘探的重点是寻找油气储层的分布 ,而地下油气的存在必然对地震记录产生影响。传统的地震波理论是建立在纯弹性固体基础之上 ,没有考虑固体中所含的流体 ,因此 ,它难以研究含油水岩石的物理性质 ,如岩石的渗透率和孔隙度、油水粘度。从固、液介质系统能量和本构方程出发 ,推导出固体、油相和水相的动力学方程 ,进而建立起含油水两相流体各向异性孔隙介质的地震波传播方程。该方程包括有岩石和油水的物理参数 ,更适合于油田的勘探和开发。     

双重介质中核素迁移模型的近似解析解及实验室使用条件

本文将双重介质中核过移模型的解析解进行了简化，得到了便于应用的近似解析解及其相关结论经推导给出了实验室利用近似解析解的条件以及求阻滞系数、固有扩散系数的公式。