渗流力学

摘要： 基于反映法、叠加原理及渗流力学理论构建了是否含注浆圈的两种体外排水简化计算模型,推导了隧道与体外排水洞涌水量的计算公式、隧道二次衬砌外水压力表达式,通过解析退化验证了理论模型及解析公式的正确性与适用性,根据推导公式进行了参数敏感性分析,最后通过数值模拟进一步进行了检验.结果表明:体外排水洞与隧道涌水量均随注浆圈渗透系数的下降而非线性降低,隧道二次衬砌外水压力随注浆圈渗透系数的下降而非线性增大,但其临界值小于常规排水方式;增加初期支护的厚度可达到降低二次衬砌外水压力及隧道涌水量的目的;围岩与注浆圈、注浆圈与初期支护渗透系数合理比值分别为15与100,同时须严格控制二次衬砌渗透系数;排水洞洞径对体外排水洞涌水量影响显著,为保护地下水资源,体外排水洞洞径推荐为0.2 m.

摘要： 揭示页岩气微观渗流机理是当前页岩气藏开发中亟待解决的问题之一。为弄清气体在孔隙中的渗流机理,通过对孔隙中吸附气分子、吸附剂分子以及非吸附气分子两两相互作用方式进行分析,揭示不同作用对象的气体分子在孔隙中的运移机制。建立多重渗流机理耦合的页岩渗透率计算模型,并对不同参数的敏感性进行了研究。结果表明:1)页岩气微观渗流机理包括达西渗流、表面扩散和非吸附气扩散。通过引入有效分子平均自由程,修正了非吸附气模型,模型计算结果与实验测试结果具有较好的一致性。2)与现有的非吸附气三种扩散模型相比,该非吸附气扩散模型与理论分析结果一致性更好。3)饱和吸附量对渗流能力的影响由低压阶段的正向促进逐渐向高压阶段的负向抑制转变;储层的兰氏压力越高,渗流能力递减速率越快;温度对储层渗透能力起促进作用,但对渗透能力的提升效果先随储层压力增加而增加,储层压力超过3 MPa后,提升效果开始缓慢减弱。

摘要： 高含硫气藏广泛分布于四川盆地,是一种开发过程中伴随硫析出和沉积的非常规气藏。为了定量研究硫沉积造成储层渗透率降低而导致气井产量减小的井场问题,亟需建立气井产量与含硫饱和度的数学关系。基于气体渗流与液体渗流的相似特性,结合Roberts的含硫饱和度与气相相对渗透率关系,将齐成伟圆辐公式的适用范围成功地推广到近圆形水平边水高含硫气藏。根据推广所得的公式,获得了渗透率各向异性因数对产量的影响小于含硫饱和度的重要结论,给出了辐射状分支水平井的环形裂缝群内接圆半径、生产段长度、生产段条数设计方案,对川渝地区高含硫气藏分支水平井的设计具有参考意义。

摘要： 油气层渗流力学作为石油工程专业的专业基础课程,为后继的钻井工程、采油工程、油藏工程等专业课程学习奠定基础.本文从学生主体视角出发,审视了油气层渗流力学课程教学中出现的问题,并且从学生和教师两个方面对油气层渗流力学课程教学中存在的不足进行论述，提出针对性的课程教学改革创新建议以达到更好教学效果，提高教学实效性.

摘要： 毕业要求达成度是工程教育专业认证评估的重要内容,也是毕业要求达成度评价的重要基础.文章以“渗流力学”课程为例,重点从考试命题和分析角度,阐述了如何提高渗流力学课程达成度.研究结果表明,对学生考试成绩分课程指标点进行分析,能够有效地提高学生的课程目标点达成度,取得较好的教学效果.对上一学年学生掌握不好的课程指标点,在下一学年教学过程中重点讲解,从而改善教学效果,完成课程指标点的任务要求.

摘要： 姚军在油气开发和研究领域创新了页岩/致密非常规、缝洞型碳酸盐岩等油气藏数值模拟方法,创建了基于大数据方法和机器学习的智能油田生产的优化方法。多年来,他及其团队的一系列创新研究,有力推动了我国油气开发渗流力学的理论发展和实际应用,为中国油气开发研究占领世界制高点做出了积极贡献。

摘要： 吊装孔是船舶舱室等设备结构的重要贯穿件之一,也是主要的泄漏源之一,因此有必要开展吊装孔螺栓-法兰-垫片密封结构的泄漏率预测和控制开展研究.将接触界面视作复杂微孔结构,基于多孔介质渗流理论确定了接触界面微孔结构及其变形与气体输运之间的定量关系,构建接触密封泄漏率机制模型.该模型综合考虑微观接触界面流动分析与宏观结构力学分析,且不依赖于实验回归系数,对非标准法兰密封结构设计具有重要指导意义.结合三维有限元力学分析,采用所提出的模型对吊装孔螺栓-法兰-连接结构的泄漏率预测,并定量分析多种因素的影响,包括螺栓预紧力、法兰宽度、垫片厚度、螺栓个数、螺栓直径等.计算结果表明:在其他条件不变的情况下,单独增大预紧力、垫片厚度或螺栓个数,可以减小高介质压力下的泄漏率,而改变螺栓直径对泄漏率基本没有影响.以最小泄漏率为指标,采用正交试验法对吊装孔密封结构进行优化设计,计算得出最优方案下的泄漏率与最大泄漏率相比下降了37％.

摘要： "渗流力学"是石油工程专业的核心基础课程.针对"渗流力学"课程的内容特点和石油工程专业特点,分析"渗流力学"课程教学中存在的难点和问题,探索多向互动式教学模式在"渗流力学"教学中的应用,利用"设疑法""不定向提问法""课堂讨论法"等方法及"大学生科技创新课题"等多种方式来提高"渗流力学"课程课堂教学效果,培养学生的创新能力和工程应用能力.通过相关研究与分析,形成了最优化的石油工程专业"渗流力学"的教学大纲、教学内容和教学方法.

摘要： 采用格林公式和基本解推导出直接边界积分方程来求解渗流问题.边界积分方程数值离散基于格林元方法(Green element methond),改进了原方法中压力和压力导数的求解方法,命名为混合边界元方法(Mixed boundary element method).相较于格林元类方法,该方法显式考虑了求解节点的外法向流量值和压力值,并使求得的数值解在求解区域上能够连续,符合实际的物理过程,在不增加额外未知数的情况下提高了计算精度.分析了不同网格类型对模拟计算结果的影响,并对稳定渗流问题、非稳定(瞬态)渗流问题和非稳态问题进行了实例计算,结果显示改进方法提高了计算精度,并对各类渗流问题有较好的适应性.

摘要： 鄂尔多斯盆地长7页岩油层勘探历程回顾表明,制约页岩油直井勘探的主要问题:油产量整体较低;油产量与油层的厚度、基质渗流能力关系不密切;油产量整体与压裂规模呈正相关,但不完全取决于压裂规模;高油产量井勘探模式和成功经验难以推广,"甜点"难以确定;长7页岩油整体表现出"井井有油,井井不流"的特点.按照地质工程一体化理念,分析了流体微观和宏观运动规律以及体积压裂的适用条件,探讨了直井油产量主控因素,结果表明:对于天然裂缝不发育仅靠基质渗流的页岩油层,渗流力学决定了自然产能条件下直井难以达到工业意义的油产量;岩石力学决定了其不具有体积压裂条件,无法形成复杂的裂缝网络进而扩大泄油面积;天然裂缝或高渗砂体的发育程度是决定页岩油直井油产量的主要因素,也是页岩油"甜点"评价的重要指标.未来应按照地质工程一体化理念,转向高渗砂体形态的预测和刻画、天然裂缝的识别和预测、典型储层驱替压力(流速)-流体压力降的相关性、有效储层的多方法综合评价、"水平井+体积压裂"的裂缝有效性及分段贡献率评价等研究.

摘要： 采动岩体渗流力学是建立在渗流失稳假说基础上的学科.介绍了采动岩体渗流力学的工程背景、数学基础以及采动岩体渗流力学的几个研究方向.从实验研究、非线性行为和复杂行为3个方面介绍了采动岩体渗流力学的研究进展,并对采动岩体渗流力学的发展趋势进行了展望.认为,采动岩体渗流力学具有极大的发展潜力,随着能源结构的变化,煤炭资源开采的环保要求更加苛刻,采动岩体渗流力学面临的挑战更加严峻.rn 因此,采动岩体渗流力学实验研究对象将进一步扩大;当代数学理论在采动岩体渗流力学中将得到越来越广泛的应用;采动岩体渗流系统复杂性行为研究将不断深入;微分动力系统定性理论的应用将促使采动岩体渗流力学成为一门特色鲜明的学科;时变边界采动岩体渗流系统的研究将推动采动岩体渗流力学走向成熟.

摘要： 明确堵剂在地层条件下实际运移过程中是否到达预定位置,分析堵剂在垂向地层运移规律,避免多轮次堵水区域重叠,为堵剂堵水效率提供一种评价尺度.首先,建立水平井油藏耦合数学模型,绘出水平井产液剖面曲线图,明确水平井出水层段.其次,基于渗流力学理论,建立数学解析模型模拟堵剂前缘在垂向地层中运移情况,通过优化施工参数,获得最佳堵水效果.结果表明,①通过建立水平井油藏耦合数学模型和分析水平井产液剖面曲线图,能够准确的定位出水平井的出水层段,并为水平井完井、生产提供有价值参考;②通过所建立的数学模型,能够准确模拟出在不同注入压力和排量下堵剂在地层中运移的前缘分布情况,误差范围也已估算得出,对注入方式、注入速度、堵剂用量、注入压力等参数的优化设计起到了一定的理论支持.并通过现场实例验证了此模型的合理性.用数学模型来精确估算堵剂在垂向上的推进前缘,可节约堵剂成本,为合理的设计堵剂用量提供依据.

摘要： 为实现低渗透油层的有效开发,搞清开发指标的变化规律,在H区开展了新型水驱特征曲线的应用研究.本文以室内数据为依托,从渗流力学角度开展开发规律理论研究,建立了考虑启动压力梯度的分流方程.同时,针对童氏图版对低渗透油藏适应性差问题,建立了改进童氏图版;最后,建立了新型水驱特征曲线.得到以下认识:一、低渗透油田含水上升规律受渗透率、原油粘度、启动压力梯度、裂缝发育程度等多因素影响.二、利用甲型水驱特征曲线斜率倒数与地质储量的统计关系,得到低渗透油层的童氏含水与采出程度关系,改进的童氏图版更符合理论与矿场实际.三、利用渗流力学非线性回归理论建立了适用低渗透油层的新型水驱特征曲线,有效指导了现场开发.该研究对已开发特低渗透油田改善开发效果和制定合理的开发技术对策具有重要的指导意义,并可为未开发区的方案编制和指标预测提供规律依据.

摘要： 潜山油藏顶部注气重力驱开发后期,气体会突破射孔段进入井筒,导致气窜.为解决井筒气窜的难题,提出了气液分输的双管举升采油工艺.结合潜山油藏地质参数和双管采油工艺特点,利用渗流力学和多相管流理论,建立了裂缝性潜山油藏注气驱地层-井筒耦合模型.对气液分输双管采油系统进行了节点分析,采用双求解点方法进行求解,并以控气采液为目标进行举升参数优化.以Y34井为例,通过建立地层-井筒耦合模型对其双管控气采液进行了理论分析.计算了冲次为0.7、1、1.5、2次/min时的排气量和产液量.同时对Y34井开展了控气采液现场试验.将理论分析结果与现场试验结果进行了对比分析.与现场试验实测数据对比,建立的数学模型平均误差为9.8％,准确率大于90％,满足工程应用要求.建立了潜山油藏地层--双管井筒耦合模型,构建了双解点求解方法对双管采油系统进行节点分析及举升参数优化,为潜山油藏注气重力驱控气采液优化提供了理论支持.

摘要： 低渗油藏,尤其特低渗、超低渗油藏,通常表现为高注采比、低压力保持水平等问题,无效注水现象严重,急需判断注水去向及无效注水比例,从而指导注水开发调整.针对以上问题,研究以渗流力学理论为基础,结合现代试井分析方法,分别针对高含水率低渗油藏、低含水率低渗油藏,建立了注水利用率评价方法,该方法不仅能够判断注入水去向,同时可以确定无效注入水比例.通过对典型油藏的分析评价,表明特低渗、超低渗通常存在注入水憋水的情况,目标油藏憋水量占注入水量的20％;水窜区窜流方向及诱因为沉积微相,而非前期认为的微裂缝,无效注水量占总注水量的45％.研究建立的方法简单易行,可为水驱开发油藏开发对策调整提供技术参考.

摘要： 低渗砂岩油藏储层物性差,非均质性强,长期水驱后形成的优势注采方向导致注水无效循环.受经济效益和应用条件限制,常规吸水、产液剖面测试资料无法满足定量描述优势注采方向识别需求,注水调控标准单一且效果较差.本文以井组为单元,以单一注采方向为对象,依据渗流力学水电相似原理,结合开发过程中动态监测资料,建立了注水量在纵向及平面上的劈分权重计算方法.在此基础上,采用注采方向累计吸水比、累计吸水强度和方向吸水孔体倍数三参数约束,编制计算机程序,实现了优势注采方向在平面上的量化表征.该成果及时应用于现场实践并取得了较好效果,有效指导了油藏精细注水调控及剩余油挖潜.本文的研究方法为低渗油藏水驱开发中后期提高注入水利用率提供了一条新思路,对其他同类型油藏也具有一定的借鉴意义.

摘要： 修正等时试井是评价气井产能的重要方法,对低渗透致密气藏,传统修正等时试井分析方法存在不足,计算出的二项式系数经常为负值,无法建立气井的产能方程.基于渗流力学理论,应用压力叠加原理推导出了修正等时试井各测试制度下流动拟压力的表达式,建立了修正等时试井资料分析的新方法.应用新方法分析了苏里格气田气井实际资料,对于传统方法不能处理的资料,新方法可以较好的分析处理,并且计算结果可靠、精度高,满足了低渗透致密气井产能分析的需要.

摘要： 本文介绍渗流力学计算在油气田开发工程中具有广泛应用，首先在钻井工程中，渗流影响到钻井液的失水，从而关系到井壁稳定的一系列问题。在油气开采过程中，地下的渗流情况决定着油田注水量及注水方式等。而在进行渗流力学计算前需要准确的判别出其渗流形态，主要是区分线性渗流和高速非线性渗流。常规的渗流形态判断都足以雷诺数为基准，然而雷诺数的计算必须依赖实测多项参数，严重影响了它的实际心用。本文提出了用地层孔隙度来判别渗流形态的简便方法，并实例验证了其简便有效性。

摘要： 建立了圆形均质区域中心一口井定流压生产的渗流模型,基于渗流力学的稳态依次替换法,推导得到了不同外边界条件下油气井产量递减非线性方程,采用拟牛顿法求解非线性方程,将无穷大外边界、定压外边界、封闭外边界非线性方程的解与解析解进行了对比,计算结果精度很高,说明非线性方程可以用于油气井不稳定产量预测.

摘要： 水平井开发气藏具有泻油面积大，单位压差下产能高的优势，利用水平井开发气藏需要做好水平气井经济评价即产能评价和水平井优化设计工作。本文采用类比法、产能公式法和数值模拟法对低渗气藏水平井产能进行了综合研究；在水平井单井优化设计方面，主要应用了数值模拟方法研究了水平井水平段方位与储层主渗方位之间的合理关系，采用水平井产能公式、数值模拟方法对水平段长度进行了优化同时研究了考虑水平段管流摩阻时水平段长度对水平井产能的影响。

摘要： 本发明提供了一种用于岩石力学测试渗流试验孔隙水路径的装置，包括测试试样以及测试平台，所述测试试样四周设置有用于疏水的填充层，所述填充层四周通过热缩套管进行紧固，所述测试试样安装于测试平台上用于测试渗流试验。本发明还提供了一种用于岩石力学测试渗流试验孔隙水路径的方法。本发明通过在试样表面分别设置抗压合成树脂层以及改性石蜡层并四周配合热缩胶套紧固，解决了现有岩石渗流测试试验中孔隙水流经路径混乱问题。

摘要： 本发明提供了一种力学渗流耦合的非饱和土数值模拟方法及系统，属于非饱和土数值模拟领域。该方法在合理表征非饱和土吸力相关的弹塑性本构行为的巴塞罗那基本模型(BBM)的基础上，发展基于非饱和的Cosserat‑Biot连续体的水力‑力学有限元数值模拟方法。通过采用更加合理地表征非饱和土吸力相关的弹塑性行为的本构模型，及更准确反映土体渗流‑变形耦合行为的连续体模型，提高非饱和土的力学渗流耦合数值模拟的准确性。

摘要： 本发明公开了一种基于近场动力学的裂隙岩体渗流模拟方法及系统，包括：基于近场动力学构建包括固体层和流体层的裂隙岩体流‑固耦合模型，根据岩体材料和岩体体积将裂隙岩体流‑固耦合模型离散为多个物质点；对固体层求解得到物质点固体键的伸长率，判断物质点固体键的伸长率是否满足破坏条件，并得到岩体局部损伤程度；对流体层求解得到流体层的裂隙渗透率，将根据裂隙渗透率得到的孔隙水压力作为下一次迭代时间步中固体层的初始条件，直至完成裂隙岩体渗流过程，得到岩体局部损伤情况，输出全过程模拟裂隙岩体渗流。实现裂隙岩体在流‑固耦合作用下渗流行为的有效模拟。

摘要： 本发明提供了真实采动应力影响下煤岩体的力学行为和渗流特性原位测试系统及以该测试系统为基础的原位测试方法，所述测试系统包括气源、真空泵、测试组件、信号采集传输组件和地面监控站，所述测试组件包括顶部压板、加载件、试件、底部压板、锚索应力计、扁千斤顶、轴向位移计、径向位移计和气体隔离腔，所述测试组件安装于设置在采面前方的煤岩体上的掏槽中，所述信号采集传输组件包括位移采集器、应力采集器和井下信息采集站，应力采集器与锚索应力计连接，位移采集器分别与轴向位移计和径向位移计连接，位移采集器和应力采集器通过线缆与井下信息采集站相连，井下信息采集站通过线缆与地面监控站连接。

摘要： 本发明提供了一种新型应力‑渗流‑蠕变作用下地质力学模型试验系统，主要包括钢结构主加载部分、液压加载装置和自动化监测‑反馈分析部分。相比较以往的机械加载能够较长时间加载并不用考虑卸载的可能性，并可以通过液压操纵台远程操控，采用千斤顶来实现侧压力对模型的影响，更加真实的反映工程；同时采用自动化监测设备、无线传输技术、非接触视频测量技术以及智能算法技术，实现了数据和图像的实时采集以及反馈分析。

摘要： 本发明提供了一种三轴受载含瓦斯煤岩体低温环境渗流蠕变及力学实验系统，包括气体增压系统、压力测量系统、岩心夹持器、三轴压力控制系统。本发明可以模拟真实地层条件低温环境下煤岩体的蠕变渗流和力学演化过程，为低温致裂增透煤岩体抽采瓦斯或页岩气提供一种三轴模拟仿真的实验平台，可以定量研究冻结条件下原位煤岩体的物性参数，为低温致裂增透煤层的现场应用提供科学实验数据和理论依据。

摘要： 本实用新型公开了一种检测地下水渗流时能量桩及周围介质力学性能的实验系统，包括箱体，所述箱体右壁设有水平方向的水孔，所述箱体左壁设有向左下方倾斜的水孔，所述箱体底部设有竖直方向的水孔，所述箱体设于一容器内，所述容器的左右两侧通过箱体左壁和右壁的水孔连通，所述容器的右侧盛有用于渗入地下介质的地下水，所述地下水在箱体内自右向左流动，所述箱体内盛有地下介质，所述地下介质内埋设有桩基，所述桩基顶端设有施压装置，所述地下介质内设有挡板，所述地下水的渗流速度通过速度控制阀进行控制。本实用新型用于在地下水渗流条件下检测能量桩换热时桩基及周围地下介质力学性能变化规律，为实际工程提供理论依据和技术指导。

摘要： 本实用新型提供了煤岩体的力学行为和渗流特性原位测试系统，包括气源、真空泵、测试组件、信号采集传输组件和地面监控站，所述测试组件包括顶部压板、加载件、试件、底部压板、锚索应力计、扁千斤顶、轴向位移计、径向位移计和气体隔离腔，所述测试组件安装于设置在采面前方的煤岩体上的掏槽中，所述信号采集传输组件包括位移采集器、应力采集器和井下信息采集站，应力采集器与锚索应力计连接，位移采集器分别与轴向位移计和径向位移计连接，位移采集器和应力采集器通过线缆与井下信息采集站相连，井下信息采集站通过线缆与地面监控站连接。

摘要： 本实用新型公开了一种化学‑力学耦合作用下的渗流固结仪，属于岩土工程领域的试验技术。本渗流固结仪的结构是：试验土样嵌入固结容器之中；固结容器与渗透量测系统之间连通；外力通过加载框架传递给固结容器；变形量测系统固定在加载框架的上方；加载框架、固结容器和试验土样依次受力。本实用新型采用O型垫片，有效地保证水都是从土体渗出；可以交叉进行固结、渗透试验，提高了试验效率；渗流固结容器，有很好的抗腐蚀性，可准确地进行孔隙水盐分置换试验；整个渗流固结仪结构简单、操作方便、实验成本较低。适用于开展土体在化学因素作用下诱导的变形以及水力特性变化规律的试验。

摘要： 模拟保护层开采条件下煤体采动渗流力学行为规律的试验方法，属于岩土工程领域。包括以下步骤：选择煤岩试件；记录试件的基础数据，将煤岩试件安装在用于测试采动过程卸荷煤岩体渗透率的系统中，调试好系统各个设备；对试件进行模拟保护层开采条件下的煤岩试件地应力恢复及卸压膨胀变形模拟操作，该阶段包括地应力恢复、轴向压缩、卸压膨胀及应力恢复四个阶段，对试件进行模拟保护层开采条件下的煤岩试件采动应力演化模拟操作，该操作包括静水压力、第一卸载及第二卸载阶段；根据可压缩气体水平线性稳定渗流达西公式，计算得到不同时段的渗透率大小，适用于保护层开采条件下煤体采动渗流力学行为规律的研究。