双重孔隙介质热-流-固耦合渗透率CO2-ECBM论文
双重介质渗流-应力耦合模型及其在裂隙岩体边坡中的应用
双重介质渗流-应力耦合模型及其在裂隙岩体边坡中的应用1. 走进双重介质渗流的世界说到“渗流”，大家可能会想起水在土壤里慢慢渗透的样子。
没错，渗流就是这样一个充满神秘感的过程。
但当我们说“双重介质渗流”时，事情就有点复杂了。
这里的“双重介质”指的是岩土体中不仅有土壤，还有裂隙，这些裂隙就像土壤中的小小通道一样，水在其中流动时的行为可能与土壤中的水流完全不同。
这就像你在喝一杯混合了大块冰块和水的饮料时，冰块的阻挡让水流变得不那么顺畅了。
1.1 双重介质渗流模型的基本概念双重介质渗流模型的核心就是要搞清楚水在这两种介质中怎么流动。
你可以想象成在一个糖果盒子里，一部分糖果是大的，一部分是小的。
水流通过大糖果和小糖果的速度是不同的，这就好比我们的模型要分开考虑这两种介质的渗透性。
大糖果代表裂隙，流速快；小糖果代表土壤，流速慢。
通过数学公式，我们可以更准确地预测水流的路径和速度。
1.2 应力耦合的有趣之处当我们把“应力”引入到模型中，事情就更加有趣了。
想象一下，你在摔跤时，不只是地面有力量对你施压，你的身体也会对地面施加反作用力。
在岩土体中也是这样，地壳的应力会影响裂隙中的水流，而水流的变化又会改变岩石的应力分布。
这种相互作用就叫做“应力耦合”。
在我们的模型里，把这两个因素结合起来考虑，可以更准确地预测裂隙岩体的行为。
2. 双重介质渗流模型在裂隙岩体边坡中的应用。
裂隙岩体边坡，听起来是不是有点让人打寒战的感觉？这其实就是山坡上那些因为裂隙和应力而变得不稳定的地方。
双重介质渗流模型在这里的作用，就像是给这些山坡上的问题找到了一个有力的解决方案。
2.1 裂隙岩体的复杂性裂隙岩体的复杂性在于它们的结构不是简单的固体，而是充满了各种各样的裂缝。
这些裂缝就像是岩石中的小小秘密通道，水流通过这些通道时，可能会引发边坡的滑坡或崩塌。
模型可以帮助我们分析这些裂隙如何影响水流和应力，从而预测可能的滑坡区域。
简单来说，模型就是我们用来“窥探”这些秘密通道的工具。
油藏工程 3.5 双重介质油藏的常规试井分析
5.93103 (m2 )
s
1.151
p1h
m
lg
kf
(Ct ) f m rw2
0.9077
1.151
15.316 13.557
1.61
lg
0.00593 0.287 0.97 1.813103
0.10672
0.9077
3.256
pwf
(t)
pi
qB 345.6 k f
{ln h
tp
t t
Ei[
t ] (1 )
Ei[
t ]} (1 )
(3-57)
1)当x→0时: Ei(x) ln(x), 0.5722
故△t较小(关井时间不太长)时，(3-57)写成
pwf
(t)
pi
2.121103 qB
kf h
lg
tp
t t
tp
t t
(6)
故后期
pwf
~ lg t tp t
Pwf
后期直线段I2，为双孔介质的Horner曲 线的后直线段，它反映了双孔介质的整 个系统（裂缝系统十基岩系统）的均质 特性。
2.121103 qB t
1
pwf (t) pi
kf h
lg tp t lg
(5)
pwf
(t)
pi
k f / ( f m ) f fCf m mCm a /[(1)]
rw2km / k f / rw2
Ei(x) 幂积分函数
窜流系数
定义为:
4n(n l2
2)
l —基质岩块的特征长度；
n —裂缝面的维数。
基岩层状时， 设层厚为hm则有:
n
与应变状态相关的岩体双重孔隙介质 流-固耦合的有限元计算
dU dt
+ S2
dP1 dt
=
f2
(9)
式中：各系数的表达式为
图 1 双重介质模型简图 Fig.1 Schematic representation of double porosity model
∫ K = BT DBdV
(10)
∫ L1 = −α1 BTmNdV1
(11)
根据有效应力定律、达西定律、流体-固体的质 量守恒定律，利用格林公式经过数学运算最终可得
(21)
dt
式中：A 为刚度矩阵，B 为质量矩阵，X 为解矢量。
采用隐式变量θ 方法，可得
X t+1 = θX t+1 + (1 − θ ) X t
(22)
dX = X t+1 − X t
(23)
将式(22)，(23)代入式(21)并与时间相乘得
[B + θΔtA]X t+1 = [B − (1 −θ )ΔtA]X t + F t+1 (24)
∂2 p2 ∂ xi∂ xi
= a22
∂ p2 ∂t
−α2
∂ 2ui ∂ t∂ xi
−
Γ ρf
(3)
Γ ρf
= γ ( p1 − p2 )
(4)
式中：λ，G 为拉梅常数，可由弹性模量和泊松比确 定；α1 ，α 2 为耦合系数，定义为单元代表体中孔隙、 裂隙各自的体积变形与总体积变形的比率；a11 ，a22 分别为孔隙、裂隙岩体的压缩性，可由孔隙基质孔
第 22 卷 第 10 期
吉小明等. 与应变状态相关的岩体双重孔隙介质流-固耦合的有限元计算
• 1637·
论的孔隙-裂隙岩体流-固直接耦合的数学模型及有 限元公式，给出了由岩体分类指标确定渗透系数与 应变状态相关的渗透系数的计算表达式，编制出相 应的二维有限元程序，最后给出了算例以验证其可 行性。
第七章-双重介质渗流-本科生
双重介质渗流理论基础中国石油大学（北京）第七章多重介质渗流理论第一节双重介质油藏模型第二节双重介质单相渗流的数学模型第三节双重介质简化渗流模型的无限大地层典型解第四节双重介质油藏不稳定试井分析23具有裂缝和孔隙双重储油(气)和流油(气)的介质我们称之为双重介质。
在一般情况下，裂缝所占的储集空间大大小于基岩的储集空间，因此裂缝孔隙度就小于基岩的孔隙度，而裂缝的流油能力却大大高于基岩的流油能力，因此裂缝渗透率就高于基岩的渗透率，这种流油能力和供油能力的错位的现象是裂缝-孔隙介质的基本特性。
双重介质实际油藏模型双重介质定义双重介质基岩裂缝裂缝基岩4裂缝-孔隙性双重介质结构油藏可抽象地简化成各种不同地质模型。
1.Warren Root2.Kazemi3.De Swaan4.Factal −⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩模型模型模型模型51.Warren -Root 模型将双重介质油藏简化为正交裂缝切割基质岩块呈六面体的地质模型，裂缝方向与主渗透率方向一致，并假设裂缝的宽度为常数。
裂缝网络可以是均匀分布，也可以是非均匀分布的，采用非均匀的裂缝网格可研究裂缝网络的各向异性或在某一方向上变化的情况。
基质裂缝2.Kazemi模型该模型是把实际的双重介质油藏简化为由一组平行层理的裂缝分割基质岩块呈层状的地质模型，即模型由水平裂缝和水平基质层相间组成。
对于裂缝均匀分布、基质具有较高的窜流能力和高储存能力的条件下，其结果与Warren-Root模型的结果相似。
63.De Swaan模型该模型除与Warren-Root模型相似，只是基质岩块不是平行六面体，而是圆球体。
圆球体仍按规则的正交分布方式排列。
裂缝由圆球体之间的空隙表示，圆球体由基质岩块表示。
784.Factal 模型部分与整体以某种形式相似的形，称为分形。
裂缝性油藏的分形模型认为裂缝的分布形态、基岩的孔隙结构属于分形系统。
分形的维数随油藏的非均质性不同而不同。
基质裂缝分形模型:整体与局部具有某种相似性9双重介质油藏基本参数：弹性储容比和窜流系数。
二维孔隙裂隙双重介质逾渗规律研究_冯增朝
渗 , 其连通团的分布如图 3 所示 .可以看出 , 由于 N0 =e , 使得正方形区域内存在 3 条横跨边界的裂隙 , 从而使得即使裂隙的分形维数较小时 , 区域内也会 出现跨越团 .但是 , 比较 D =1.6 与 D =1.68 两个逾 渗图形 可以 看出 , 当分形 维数 由 1.6 增加 到 1.68 时 , 最大连通团急剧增大 , 并占据了区域的绝大部分 面积 .即对于 N 0 =e 的裂隙介质 , 发生逾渗转变的 临界分形维数介于 1.6 到 1.68 之间 .
(1)式的数学意义在于 :在无限尺度的网格中 , 当
孔隙与裂隙产生的等效孔隙率 ne 小于临界孔隙率
nc 时 , 双重介质的逾渗概率 P ∞(n , N0 , D)=0 .n 为
孔隙裂隙双重介质的空隙率 ;当等效孔隙率 ne 等于
临界孔隙率 n c 时 , 双重介质的逾渗概率 P ∞(n , N 0 ,
在孔隙介质的逾渗研究中 , 孔隙被假设为各种 形状 , 例如三角形 、正方形 、六边形(蜂窝形)等等 , 并 建立了对应的网格 .由于这些不同形状网格具有不 同的邻近 数 , 因 此 , 它 们 的 临界 孔 隙 率也 不 尽相 同[ 8 —11] .大量的计算表明 :正方形网格座逾渗的临界 孔隙率为 59.275 ±0.003 %.本文仅研究二维平面模 型正方形网格的逾渗规律 .对于其他形式的网格以 及三维立体情况在以后的研究中再做讨论 .
发生跳跃 ;当裂隙分形维数 D 大于临界分形维数Dc 时 , 逾渗概率迅速趋于 1 .对 N0 =e1 —e3 曲线发生
跳跃的临界分形维数与裂隙数量分布初值进行拟合
回归得到 , 当孔隙率 n =0 有 N 0 =8194 .4exp(-4 .6493D c),
9 双重介质渗流理论
f
18
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
qex
3.6K m o
( pm p f )
窜流方程表示:单位时间内单位岩石体积中 基质岩块与裂缝之间的流体质量交换，它描述基 岩向裂缝拟稳态窜流的流量大小。
19
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
四、连续性方程
f f f 0 0 [1 (C C f )( p f p0 )]
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
前面论述的都是均质介质中的渗流理论。本章将讨论 双重介质 — 特指天然裂缝－孔隙性介质。研究表明，双 重介质油藏由原生的粒间孔隙和次生的裂缝两种孔隙结构 组成。双重介质结构普遍存在于石灰岩和白云岩油气层中，
它往往是由无数的裂缝以及被裂缝任意分割的无数具有一
般多孔介质结构的基质岩块所组成。
e
C ( p f p0 )
1 C ( p f p0 )
3.6 K f 0 C ( p f p0 ) p f ( f v fx ) [e ] x x x 3.6 K f 0 eC ( p f p0 ) [ ] x x C
3.6 K f 0 C ( p f p0 ) p f ( f v fx ) [e ] x x x 3.6 K f 0 eC ( p f p0 ) [ ] x x C
21
C ( p f p0 将 渗流力学讲义 ) 按麦克劳林级数展开，并忽略高阶项得： 9 双重介质渗流理论 e
5
渗流力学讲义
9 双重介质渗流理论
2. 凯泽米模型（H. Kazemi）
该模型是把实际的双重介质油藏简化为由一组平行层 理的裂缝分割基质岩块呈层状的地质模型，即模型由水平 裂缝和水平基岩层相间组成。
煤层气开采中的热—湿—流—固耦合机理研究
煤层气开采中的热—湿—流—固耦合机理研究煤层气是清洁能源的重要组成部分,是推动能源生产和消费革命的重要载体。
在我国,煤层气资源储量丰富,但储层环境复杂,导致煤层气开采效率低下。
煤层气开采是多物理场耦合作用的过程,随着开采工作的深入和特殊工艺的发掘,温度场、湿度场、渗流场和变形场等之间的交叉耦合作用越来越明显,成为严重制约我国煤层气产业发展的重要因素。
因此,开展煤层气开采中的多场耦合问题研究具有重要的科学背景与工程意义。
本文针对煤层气储层的结构特征和气体的储存与运移特点,综合运用试验测试、理论分析和数值模拟等科学方法,深入探讨了煤层气在运移和开采过程中的热-湿-流-固多场耦合机理。
取得了以下主要进展和结论:(1)原煤的渗透率随气压指数增大,随围压指数减小,但随温度的演化呈现不同趋势。
针对平顶山矿、长治矿和金佳矿的原煤试样,开展了围压、气压和温度耦合下的气体渗透行为试验研究。
结果显示,渗透率随气压的增大呈指数增大趋势。
低围压下,指数增长形式明显;高围压下,增长形式趋于线性。
渗透率随围压的增大呈指数减小趋势。
当围压较低时,煤样渗透率对围压变化非常敏感,渗透率随着围压的增大迅速减小,随后趋于稳定。
原煤的渗透率随温度的升高大多呈减小趋势,但也有出现先减小后增大的趋势。
(2)分别建立热开裂、热挥发、热吸附和热膨胀等物理过程的理论模型并进行实验验证,从本质上揭示了热-湿耦合下渗透率演化的微观机理。
基质热开裂促进基质中微孔的增生,增大基质渗透率,同时导致基质整体膨胀,降低裂隙渗透率。
建立裂隙水膜的挥发模型,阐明水分挥发直接作用于裂隙网络,从而增大裂隙渗透率的物理机制。
气体热解吸导致基质收缩,增大双渗透率。
煤的热膨胀抑制基质-裂隙双渗透率。
(3)提出一种新型双孔渗透率模型,理论上将渗透率随温度的演化形式分为三大类;定义热刺激指标KT,可有效评价温度对渗透率的刺激效果。
理论推导了包含热-湿-流-固耦合效应的基质-裂隙双孔渗透率模型,统一描述了大量渗透率试验结果,并对渗透率演化的类型进行归纳和评价。
毕业设计论文-CH4和CO2在煤层中吸附的分子模拟
本科毕业设计（论文）题目：CH4和CO2在煤层中吸附的分子模拟学生姓名：学号：专业班级：指导教师：摘要本文利用用Wiser煤分子模型，采用分子动力学（MD）模拟和巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟相结合的方法，构建了合理的无定形煤分子模型，模拟研究了CH4和CO2在煤层中的单组分吸附以及二元混合组分CH4/CO2吸附。
通过对吸附量、选择性系数、吸附热等参数的对比评定，分析了CH4和CO2在煤中的单组分吸附特性及其影响因素以及二元混合吸附时CH4与CO2的竞争吸附情况。
研究结果表明：CH4和CO2单组分吸附的吸附量均随温度的升高而减少，随压强的增大而增加；混合吸附过程中，CH4与CO2在煤层中存在竞争吸附，CO2的吸附量和吸附热均大于CH4，选择性系数S CH4/CO2＜1,因此，CO2在煤层中的竞争吸附性强于CH4，为注入CO2提高煤层气采收率提供了理论支撑。
关键词：煤；甲烷；二氧化碳；吸附量；竞争吸附；提高煤层气采收率ABSTRACTThis thesis employed the Wiser coal mode, using molecular dynamic simulation method to construct a reasonable amorphous cell model of coal. We simulated and studied the adsorption behavior of pure CH4 and CO2 and the adsorption behavior of binary CH4/CO2 on coal by the Grand Canonical Ensemble Monte Carlo (GCMC) simulation method. Through the analysis of adsorption capacity, selectivity and isosteric heat, we can obtain the single- component adsorption character, influencing factor and the competitive adsorption behavior of binary CH4/CO2on coal. The result of GCMC simulations indicated that the single-component adsorption amount of CH4 and of CO2 increases with pressure increases and decreases with temperature increases. In the binary CH4/CO2 adsorption, there is competitive adsorption between CH4 and CO2. And the adsorption capacity, selectivity and isosteric heat of CO2 are greater than that of CH4, demonstrating that CO2 has stronger adsorption ability than CH4. This can be an important theoretical foundation of enhanced coal bed methane (ECBM).Keywords: Coal；Methane；Carbon dioxide；Adsorption amount；Competitive adsorption；Enhanced coal bed methane (ECBM)目录第一章前言 (1)1.1煤层气概述 (1)1.1.1 煤层气概念及其在煤层中的存储 (1)1.1.2 煤层气吸附的研究现状 (2)1.2注入CO2增加CH4的产出率 (4)1.3分子模拟技术在煤层气研究中的应用 (5)第二章计算方法与软件介绍 (7)2.1巨正则蒙特卡洛方法简介 (7)2.1.1 系综类型 (7)2.1.2 蒙特卡洛方法简介 (7)2.2分子动力学方法简介 (9)2.3M ATERIALS S TUDIO软件介绍 (9)第三章煤结构模型的构建 (10)3.1煤分子结构的理论模型 (11)3.2煤结构模型的构建 (12)3.2.1 煤分子模型的选择 (12)3.2.2 平面煤分子模型的构建 (13)3.2.3无定形煤结构模型的构建 (14)3.3结果分析 (15)3.4本章小结 (16)第四章CH4和CO2在煤层中吸附的蒙特卡洛模拟 (17)4.1引言 (17)4.2吸附质分子的构建与优化 (17)4.3模拟方法及参数设置 (18)4.4计算结果与分析 (19)4.4.1 单组分等温吸附模拟 (19)4.4.2 二元混合组分的等温吸附模拟 (22)4.5本章小结 (27)第五章结论 (28)致谢 (30)参考文献 (31)第一章前言煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化，逐渐形成的固体可燃性矿产[1]。
《2024年流固耦合渗流规律研究》范文
《流固耦合渗流规律研究》篇一一、引言流固耦合渗流规律研究是现代岩土工程、环境工程和地质工程等领域的重要课题。
在地质体中，流体与固体骨架的相互作用是复杂的，它们之间的耦合关系直接影响着地下水的运动规律和地下结构的稳定性。
因此，研究流固耦合渗流规律对于地下工程的稳定性和环境保护具有重要意义。
本文旨在通过理论分析、数值模拟和实际案例等手段，探讨流固耦合渗流规律的相关问题。
二、理论分析流固耦合渗流涉及到多物理场之间的相互作用，如水、土和力的耦合。
其基本理论主要包括达西定律、比奥泊德渗流模型和本构模型等。
首先，达西定律描述了流体在多孔介质中的流动规律，为研究地下水运动提供了基础。
其次，比奥泊德渗流模型则考虑了流体与固体骨架的相互作用，为流固耦合分析提供了理论基础。
此外，本构模型用于描述土体的应力-应变关系，对于研究土体在渗流作用下的变形具有重要意义。
三、数值模拟数值模拟是研究流固耦合渗流规律的重要手段。
通过建立合理的数学模型和采用先进的数值方法，可以模拟地下水的运动过程和土体的变形过程。
目前，常用的数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和离散元法等。
其中，有限元法在处理复杂问题时具有较高的精度和灵活性，已成为流固耦合渗流问题研究的主流方法。
四、实际案例分析以某实际工程为例，通过对工程区域的渗流条件、土体性质和工程要求等进行详细分析，建立了流固耦合渗流模型。
通过数值模拟，得到了地下水的运动规律和土体的变形情况。
结果表明，在特定条件下，流固耦合效应对地下结构的稳定性具有显著影响。
因此，在实际工程中应充分考虑流固耦合效应的影响，采取相应的措施保证地下结构的稳定性。
五、结论与展望通过对流固耦合渗流规律的理论分析、数值模拟和实际案例分析，我们可以得到以下结论：流体与固体骨架的相互作用是地下水中运动的重要特征之一；采用适当的理论模型和数值方法可以有效地模拟地下水的运动过程和土体的变形过程；在实际工程中应充分考虑流固耦合效应的影响，以保证地下结构的稳定性和环境保护的有效性。
《CO2-ECBM中煤储层结构对CH4和CO2吸附-解吸影响的研究》范文
《CO2-ECBM中煤储层结构对CH4和CO2吸附-解吸影响的研究》篇一CO2-ECBM中煤储层结构对CH4和CO2吸附-解吸影响的研究摘要本研究关注CO2增强采煤（CO2-ECBM）中，煤储层结构对CH4（甲烷）和CO2吸附/解吸行为的影响。
研究首先介绍了背景、意义、方法与相关文献，之后对实验结果进行了深入探讨。
最后，本研究强调了煤储层结构在提高煤层气回收效率以及控制煤层甲烷和二氧化碳地质封存的重要性。
一、引言随着全球气候变化问题日益严重，碳捕集和储存（CCS）技术，特别是CO2增强采煤（ECBM）技术，被视为减缓温室效应的重要手段。
然而，这一过程中，煤储层的吸附/解吸行为尤其是对CH4和CO2的吸附特性受到了众多因素的影响，其中储层结构是最关键的因素之一。
本篇论文的目的就在于探讨煤储层结构对CH4和CO2的吸附/解吸影响。
二、文献综述近年来，国内外众多学者对煤储层结构及其对CH4和CO2的吸附/解吸影响进行了大量研究。
研究表明，煤的吸附和解吸行为受到多种因素的影响，包括温度、压力、湿度以及煤的物理化学性质等。
其中，煤储层的孔隙结构和化学性质是影响甲烷和二氧化碳吸附/解吸的主要因素。
三、研究方法本研究首先采集了具有不同储层结构的煤样，并进行了必要的处理和分析。
我们采用了多种方法如高压吸脱附仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段来分析煤样的孔隙结构、化学性质等关键参数。
然后，我们通过模拟不同储层环境下的CH4和CO2的吸附和解吸过程，探讨了储层结构对甲烷和二氧化碳的吸附/解吸特性的影响。
四、实验结果我们的研究发现，煤储层的孔隙结构和化学性质对CH4和CO2的吸附/解吸行为具有显著影响。
具体来说：1. 孔隙结构：具有较大孔径和较高比表面积的煤样，对CH4和CO2的吸附能力更强。
这是因为较大的孔径有利于气体的扩散和储存，而较高的比表面积则提供了更多的吸附位点。
此外，孔隙连通性也对气体的解吸过程有重要影响。
煤岩体孔隙裂隙双重介质逾渗机理研究
(3)
在上述严格的数学定义下，给出孔隙裂隙介质
临界渗透的研究方法。
把 5 cm×5 cm 的正方形区域划分为 L×L(本文 计算取 L = 500)个小的正方形。按照不同的孔隙率， 将孔隙随机分布在上述网格中，凡为孔隙网格，即 设定为 1，表示该网格为空隙。孔隙未落在的网格， 即认为是固体颗粒网格，即设定为 0，表示该网格 为实的，不渗透的。
crack coal seams
煤层 南屯 鲍店 东滩 兴隆庄 古书院 唐安 加乐泉 王庄矿 西铭 西曲 官地 水峪矿
P(n) / % 0.001 6 0.001 0 0.001 1 0.001 0 0.002 0 0.002 4 0.003 0 0.003 6 0.003 2 0.002 1 0.003 2 0.003 2
第 24 卷 第 2 期
冯增朝等. 煤岩体孔隙裂隙双重介质逾渗机理研究
• 237·
主导控制作用，如何区分二者的作用以及它们如何 影响煤岩体的渗透性等。这些问题的解决不仅可 以加深对煤岩体渗透现象的认识，而且将对如何提 高、改善煤岩体的渗透性提供方法与思路。
多孔介质的逾渗理论解释了多孔材料的渗透率 随孔隙率变化的非线性关系(图 1)[2～4]。但煤岩体这 类天然材料既包含孔隙，又包含裂隙，它的渗透机 理较多孔介质要复杂得多。
1引言
严格来说，天然的煤岩体都是非均质和非连续 的材料，其中包含大量的孔隙、空隙、裂纹、裂隙、 裂缝等。这些缺陷由于数量、形状、分布形式等不 同，对煤岩体的物理力学性质的影响不同，特别是 煤岩体的输运特性。文[1]揭示了自然状态下煤体的
二维裂隙分形维数及其应力状态与渗透系数的关 系。
通常将单位体积材料中孔洞或孔隙体积所占的 百分比称为孔洞孔隙率(η P )；将单位体积材料中裂 纹、裂隙、层理等间断面体积所占的百分比称为裂 纹孔隙率(ηc )，二者之和称为材料的孔隙度。可以 说孔隙度的大小是决定煤岩体是否渗透或渗透性强 弱的唯一因素。但二者中哪个对煤岩体的渗透性起
阐述孔隙-裂缝型双孔介质储层中流体渗流特征
阐述孔隙-裂缝型双孔介质储层中流体渗流特征【摘要】孔隙-裂缝型双孔介质多见于裂缝性油藏中，与常规孔隙型油藏相比，在储层结构和驱油机理方面有着本质上的差异。
为了更好的认识双重介质油藏，本文从孔隙-裂缝型油藏的衰竭式开采特征、注水开发特征、试井曲线特征、油水相对渗透率曲线特征四个方面来阐述双重介质储层中流体的渗流特征。
【关键词】双孔介质裂缝性油藏渗流特征近年来，由于碳酸盐岩油气田在国内外大规模发现和开发，因此，关于这类油藏的特征及其内部流体运动规律的研究得到广泛重视。
大多数碳酸盐岩储集层油藏性质与砂岩油藏的有很大差异，人们对孔隙-裂缝双重介质结构进行了大量研究，普遍认为双重介质由两种孔隙结构组成，他们往往具有孔隙—裂缝的“双重介质”特征。
所以对孔隙-裂缝型双孔介质储层的渗流特征研究对裂缝性油藏显得尤为重要且有实际的重大意义。
1 双孔介质储层流体渗流研究现状从20世纪60年代开始到目前，已开发出多种可描述裂缝性油藏开采过程中流体流动的模拟模型及其相关的控制方程，陆续推出了适合于各种多相、多组分的双重介质模型。
双孔介质渗流模型归纳为双孔双渗模型和双孔单渗模型。
双孔单渗模型最早由Barenblatt、Zheltov、Kochina在1960年提出，此后，不少学者也提出了类似的模型，常见的有Kazemi模型、Warren-Root模型、DeSwann模型和Pruess提出的MINC模型，其中应用最广泛的是Warren-Root模型。
2 孔隙-裂缝型双孔介质油藏渗流特征2.1 不同开发方式下双孔介质储层流体渗流特征2.1.1？衰竭式开采双孔介质储层流体渗流特征由于裂缝性油藏为双重孔隙介质，裂缝系统和基质岩块系统在储集和渗流能力上有很大的差异。
从储集能力来看，裂缝系统的地质储量所占比例比较小（小于30%），而基质系统所占比例大得多。
从渗流能力来看，裂缝系统渗透率高，其导压能力和流动能力强，因而产油能力大，属于高渗高产高效渗流系统；而基质系统渗透率低，其导压能力和流动能力差，产油能力小，属于低渗低产低效渗流系统。
CO2羽流地热系统热开采过程热流固耦合模型及数值模拟研究
CO2羽流地热系统热开采过程热流固耦合模型及数值模拟研究LI Jingyan;LIU Zhongliang;ZHOU Yu;LI Yanxia【摘要】建立了CO2羽流地热系统(CPGS)热开采过程的热流固(THM)耦合模型,结合五点布井方案和多岩层三维几何模型,对一理想热储进行CPGS热开采数值模拟.分析了CPGS热开采过程中热储内的岩体变形特征及其对系统采热性能的影响,并研究了THM耦合下热储初始孔隙率对CPGS热开采的影响.结果表明:CPGS的运行会引起岩体的冷却收缩,造成热储表观体积的减小和热储孔隙率的增大,这有助于提高热储渗透率,加快地热开采速率,从而对地热开采产生积极影响.初始孔隙率越小,岩体变形对热开采的影响越明显.在假设初始渗透率相同的情况下,初始孔隙率越小,岩体变形引起的渗透率增幅越大,系统的热开采速率越快.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2019(070)001【总页数】11页(P72-82)【关键词】岩层;热储;热流固耦合;二氧化碳;地热系统;多孔介质;数值模拟【作者】LI Jingyan;LIU Zhongliang;ZHOU Yu;LI Yanxia【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TK124引言随着社会的发展，人类对化石燃料的过度使用造成了二氧化碳（CO2）等温室气体的大量排放，进而引发了全球变暖等环境问题[1-2]。
CO2地质封存是一种目前国际上公认的能够有效减少CO2排放，缓解温室效应的技术途径[3-5]，然而单一的CO2地质封存在大规模工程应用中的费用昂贵问题[6]。
针对这一问题，有人提出可以用CO2代替水作为增强型地热系统（enhanced geothermal systems，EGS）的传热工质[7]，从而实现CO2资源化利用和地质封存的结合。
随后的一些研究[8-11]也进一步证实了CO2用于地热开采的可行性。
然而，EGS采用的人工储层需要较高的压裂改造费用，同时人工压裂技术可能会破坏地层结构造成地震等地质活动[12]。
CO2-ECBM技术的利弊分析
CO2-ECBM技术的利弊分析白云云;张永成【摘要】CO2-ECBM(注入CO2开采煤层气)技术已成为研究热点,必须要对该技术有客观认识.基于对煤与煤层气之间相互作用及其运移过程的分析可知,注CO2开采煤层气可通过增能作用、吸附置换和驱替作用来实现增产;与此同时,气源、工艺、腐蚀、安全及投资问题也都是工程实施过程中要考虑的因素.本文综合分析了注CO2开采煤层气的利弊,指出应当综合考虑工艺本身的优点和缺点,根据实际情况,选择适合开发方式,还要对整个环节进行系统的经济评价,对理论研究和实际生产均有指导意义.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】4页(P3-6)【关键词】CO2-ECBM;吸附;置换【作者】白云云;张永成【作者单位】榆林学院能源工程学院,陕西榆林719000;西北大学地质学系,陕西西安710069;煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048000【正文语种】中文【中图分类】TE375由于煤层气大多吸附在低渗储层当中，无法形成以抽采井为半径的大范围的解吸-扩散-渗流圈，很难获得较高的产能[1]。
注CO2开采煤层气（CO2-ECBM）技术不仅可以补充地层能量，实现对煤层气的驱替，还能实现对CO2的封存，具有重大的经济和环保意义[2]。
国内外对煤层注CO2开采煤层气的研究历史由来已久，但对于具体的煤层气藏是否适合注CO2开发，技术上是否可行，经济上是否合理，安全上是否有保障，还需进一步研究。
因而，在工艺实践实施过程中，如何依据煤层实际情况选择具体工艺方法已成为项目能否成功的关键。
煤层气开采理论的基础是“解吸－扩散－渗流”，与之对应的工艺过程是“排水－降压－解吸”。
在煤层气排采过程中，常规的抽汲排液使得生产井附近形成压力亏空，因此需要对煤层气进行保压开采，注气驱替煤层气被认为是一种具有发展前途的新措施，所以该方法受到各方面的广泛关注[3，4]。
为此，在煤层中注入CO2气体可以有效提高煤层气的单井产量，其增产机理如下：提高煤层气藏产能、吸附置换煤层中CH4及对气体的驱替作用。
利用CO_2_ECBM技术在沁水盆地开采煤层气和埋藏CO_2的潜力
＊本文为国家自然科学重点基金项目(编号:40730422)和国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(编号:2009CB 219604)。
作者简介:王烽,1984年生,硕士研究生;主要从事油气地质、煤层气地质研究工作。
地址:(100083)北京市海淀区学院路29号中国地质大学S06能源。
电话:(010)82282474。
E -mail :w fess @利用C O 2-ECBM 技术在沁水盆地开采煤层气和埋藏C O 2的潜力王烽1,2 汤达祯1 刘洪林2 刘玲1 李贵中2 王勃21.中国地质大学(北京)能源学院2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 王烽等.利用CO 2-ECBM 技术在沁水盆地开采煤层气和埋藏CO 2的潜力.天然气工业,2009,29(4):117-120. 摘 要 利用CO 2-ECBM 技术在深部煤层进行CO 2埋藏不仅对减缓全球气候变暖具有重大意义,而且能够促进煤层气增产,是CO 2减排最有效方式之一。
沁水盆地为一N N E 复向斜构造,其边缘地区由于断裂发育、强水动力条件和煤矿的开采,不利于CO 2埋藏。
盆地中心区稳定的构造环境、弱水动力条件及良好的区域性盖层为CO 2埋藏提供了很好的保存条件。
依据前人关于CO 2/CH 4等温吸附特性相关实验参数,初步评价了CO 2-ECBM 技术在沁水盆地开采煤层气和埋藏CO 2的潜力。
结果表明:CO 2-ECBM 技术可使沁水盆地煤层气可采量增加1.04×1012m 3,埋藏CO 2量可达47.7×108t 。
关键词 沁水盆地 CO 2-ECBM 温室气体 煤层气 采收率 CO 2/CH 4置换比 DOI :10.3787/j .issn .1000-0976.2009.04.036 注入CO 2开采煤层气简称CO 2-ECBM 技术(图1),其核心机制是CO 2吸附及驱替CH 4的动力学过程。
相关学者依据煤储层吸附—解吸机理,分别进行了CH 4、CO 2吸附—解吸和注入CO 2置换煤层C H 4实验[1-2]。
孔隙裂隙双重介质的三维逾渗数值模拟研究
2007年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2007收稿日期：2007-04-30基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.50534030）；国家自然科学基金重大项目（No.50404017）；山西省自然科学基金资助（No.20051026）。
作者简介：吕兆兴，男，1977年生，博士研究生，主要从事逾渗理论及应用方面的研究工作。
E-mail: alv-1001@文章编号：1000－7598－（2007）增刊－0291－04孔隙裂隙双重介质的三维逾渗数值模拟研究吕兆兴1，冯增朝1，赵阳升1，谭礼平2（1. 太原理工大学 采矿工艺研究所，太原 030024；2. 中国矿业大学 力学与建筑工程学院，北京 100083）摘 要：基于三维孔隙介质的逾渗模型，首次把裂隙这一重要的渗透通道引入到三维逾渗研究中，提出了孔隙裂隙三维逾渗的研究方法，并建立了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模型，这一模型的建立使得逾渗理论的研究成果可以被应用到更多的领域中，如煤体、岩体等。
基于VC++6.0开发了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模拟软件，模拟研究了双重介质的逾渗规律，模拟研究表明：裂隙的存在在很大程度上提高了介质的逾渗概率，使孔隙裂隙双重介质的逾渗规律明显不同于孔隙介质；随孔隙率、裂隙分形维数、裂隙数量分布初值由小到大逐渐增长，必然发生逾渗转变的自然现象。
关 键 词：逾渗；孔隙；裂隙；分形；逾渗阈值；双重介质 中图分类号：TU 454 文献标识码：ANumerical simulation of percolation law of 3D porous andfractured double-mediumLÜ Zhao-xing 1, FENG Zeng-chao 1, ZHAO Yang-sheng 1, TAN Li-ping 2(1. Institute of Mining Technology, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China;2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)Abstract: Based on the model of 3D porous medium, the fracture as a very important permeability channel is taken into account in the theoretical research on percolation of medium, the research methods of percolation in 3D porous and fractured double-medium is put forward, and the percolation model of 3D porous and fractured double-medium are established. The model applies to more fields, such as coal bed, rock mass. Based on VC++6.0, the software of 3D is developed, the percolation and the percolation law of 3D porous and fractured double-medium are simulated. The results indicate that fracture in the model increases the value of percolation probability observably. It makes the percolation law of double-medium differ from the law of porous medium. The natural phenomena of percolation transition happens surely with the increase in porosity, fracture fractal dimension and fracture number distribution initial value.Key words: percolation ; pore; fracture; fractal; percolation threshold; double-medium1 引 言逾渗的概念是1957年由布罗德本特（Boradbent ）和哈梅斯里（Hammersley ）在研究流体在无序多孔介质中流动时首次提出的，下例可以形象地描述一种逾渗现象：可渗透的孔隙介质，当流体通过介质时，其中的孔隙会被随机堵塞，孔隙率下降。
毕业论文(二氧化碳埋存中的石油工程技术)之欧阳育创编
中国石油大学远程教育学院专科毕业论文设计题目：二氧化碳埋存中的石油工程技术班级：12级（春季）石油工程姓名：张军指导教师：王华摘要提高采收率( EOR 或IOR) 研究是油气田开发永恒的主题之一。
近几年由于油价高涨,化学驱应用效益下降,而注气驱应用范围则连续增加，技术不断提高。
中国油田的储层属陆相沉积,非均质严重,原油粘度又比较高,上升很快,水驱采收率比较低,约33%。
近期发现的石油储量又多属低渗透及高粘度等难采储量,发展提高采收率技术已成为我国陆上石油工业继续发展的一项迫切战略任务。
同时随着人类社会的不断发展和进步，由于温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严峻。
然而，在中短期内，没有其它合适的大规模能源能够替代烃类能源，一种可行的方法是将CO2隔离在地下，如注入气藏中，应用CO2提高采收率是埋存CO2的重要途径。
CO2驱油过程中的物理化学与渗流力学原理。
研究CO2在油藏中的相态理论、CO2驱油过程中的界面化学、CO2和混合气体驱油过程中的化学—物理化学—力学耦合问题及综合效应、CO2和复杂混合体系在油藏中的渗流规律；混相驱与拟混相驱的基本条件与控制方法；油藏条件下CO2—水的混合物形成的碳酸与油层岩石的反应及其对储层渗透率的影响机理与规律；注入气体中的氧、硫等与原油的化学反应和生物作用对油藏物性及驱油效果的影响机理与规律。
提高原油采收率所需要的二氧化碳通常不可能就地解决，需要用长距离管线输送。
与输送天然气的管线相比，输运二氧化碳的管线更容易破裂。
因此，高效安全的CO2长距离储运技术是研究是非常重要的。
从技术原理和目前的研究进展可以预测，注CO2提高原油采收率是实现温室气体资源化利用与地下储存的最佳途径之一。
关键词：CO2 混相、石油工程、提高采收率、发展前景目录1绪论1.1 论文研究的目的和意义1.2注CO2气体开发的适应性2 注CO2提高采收率的基本理论2.1 注CO2提高采收率的机理2.2 流体相态的研究2.2.1 油气藏流体相态常规分析2.2.2 油气藏流体取样2.3CO2的混相驱替研究2.3.1 注气提高采收率的机理2.3.2 一次接触混相过程2.3.3 多级接触混相驱替过程2.4CO2的非混相驱替研究2.4.1 CO2非混相驱的机理3CO2地下储存的可行性…………………………………………- - 4 CO2埋存在石油工程中的发展前景…………………………………- -5结论参考文献1绪论1.1 论文研究的目的和意义随着人类社会的不断发展和进步，由于温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严峻,必须采取积极有效的措施。
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低渗透煤层气开采的热—流—固耦合作用机理及应用研究
【摘要】我国煤层气资源储量丰富,但绝大部分储层具有“高储低渗”的特点,严重制约我国煤层气工业的发展。
如何提高低渗透煤层的渗透率从而提高开采煤层气经济效益,是煤层气开采研究中的热点和难点。
本文基于多孔介质弹性力学、渗流力学、热力学等理论,系统研究了温度影响下煤层中气体赋存运移变化规律,建立了包含煤层变形、气体扩散渗流、气体吸附以及温度效应的热-流-固多场耦合数学模型,并将模型应用到注热强化和注气驱替开采煤层气工程实践中,
主要得到以下研究成果:(1)研究得到了气体吸附常数与温度之间的
关系,建立了温度与气体压力共同作用下的吸附方程。
针对煤的裂隙-孔隙结构特征,建立了包含温度效应的双重孔隙渗透率动态变化方程。
在此基础上分别建立了煤体变形控制方程、气体运移控制方程、温度场控制方程。
联立上述方程得到了包含煤层变形、气体渗流、气体吸附以及温度效应的热-流-固多场耦合数学模型。
(2)以煤层气开采为背景,利用COMSOL Multiphysics对热-流-固耦合数学模型进行了数值求解。
结果表明:煤层的温度直接影响煤层气的产出速率,温度越高,煤层气开采效率越高;煤层地应力越大,其渗透率越低,煤层气
开采效率越低;煤... 更多还原
【Abstract】 The storage of coal bed methane (CBM) is rich
in our country. At present, the characteristics of "abundance CBM reservoir with low permeability" has restricted the
development of Chinese CBM industry a lot. Therefore, aiming to improve the economic benefits of CBM exploitation, improving the permeability of coal bed becomes an important and difficult topic for CBM exploitation. According to theory of porous medium elasticity mechanics, seepage mechanics and thermodynamics, this dissertation syst... 更多还原
【关键词】双重孔隙介质；热-流-固耦合；渗透率；CO2-ECBM；【Key words】dual porosity media；
thermal-hydrological-mechanical (THM) coupling；permeability；CO2-ECBM；
摘要6-7
Abstract 7-8
图清单16-22
表清单22-23
变量表23-24
1 绪论24-42
1.1 研究背景及意义24-26
1.2 国内外研究现状26-39
1.3 本文的研究内容及技术路线39-41
1.4 本文的主要创新点41-42
2 热-流-固耦合控制方程42-51
2.1 煤的结构特征42-43
2.2 煤对气体的吸附特征43-45
2.3 热-流-固耦合控制方程45-49
2.4 热-流-固控制方程耦合关系49
2.5 本章小结49-51
3 考虑温度作用的渗透率动态变化模型51-63
3.1 渗透性的影响因素51-52
3.2 含温度效应的双孔渗透率模型52-57
3.3 煤层气开采的热-流-固耦合数学模型57-62
3.4 本章小结62-63
4 煤层气开采热-流-固耦合模型数值求解63-94
4.1 数值计算模型及方案63-66
4.2 温度对煤层气开采的影响66-72
4.3 地应力对煤层气开采的影响72-77
4.4 煤层弹模对煤层气开采的影响77-82
4.5 裂隙发育程度对煤层气开采的影响82-88
4.6 弹性模量衰减率的对煤层气开采的影响88-93
4.7 本章小结93-94
5 热-流-固耦合模型在煤层气注热开采中的应用94-104
5.1 数值计算模型及方案94-96
5.2 注热作用对气体压力分布的影响96-99
5.3 注热作用对煤层渗透率的影响99-101
5.4 注热作用对于煤层气产量的影响101-102
5.5 本章小结102-104
6 C0_2-ECBM 的热-流-固耦合数学模型104-117
6.1 二元气体竞争吸附对渗透率的影响104-107
6.2 C0_2-ECBM 热-流-固耦合数学模型107-112
6.3 C0_2-ECBM 模型的验证112-115
6.4 本章小结115-117
7 C0_2-ECBM 耦合数学模型的工程应用117-147
7.1 沁水盆地C0_2-ECBM 工程背景及数值模型的建立117-120
7.2 注C0_2 对煤层气增产效果120-130
7.3 温度对C0_2-ECBM 的影响130-141
7.4 注气压力对C0_2-ECBM 的影响141-145
7.5 本章小结145-147
8 主要结论147-150
参考文献。