多孔介质自发渗吸研究进展_蔡建超
多孔介质自发渗吸研究进展
三、多孔介质渗流力学理论的发展趋势
其次，对于基础理论的研究也将继续深入。例如，对Darcy定律和Burger定 律的更深层次理解和应用，以及寻找更精确、更高效的非线性渗流模型等。这些 理论的研究将帮助我们更好地理解和预测实际的渗流行为。
三、多孔介质渗流力学理论的发展趋势
最后，多学科交叉也将是多孔介质渗流力学理论研究的一个重要趋势。例如， 将物理、化学、生物等其他学科的理论和方法应用到多孔介质渗流力学中，可以 产生新的研究领域和新的视角，从而推动多孔介质渗流力学的发展。
五、结论与展望
4、加强跨学科合作：多孔介质自发渗吸是一个涉及物理、化学、生物等多个 领域的复杂现象，需要不同学科的专家进行合作研究。未来，应加强跨学科交流 与合作，以推动这一领域的发展。
参考内容
内容摘要
低渗透裂缝性砂岩油藏是全球石油工业的重要组成部分。由于其复杂的物理 和化学性质，其开采和利用一直是一个具有挑战性的问题。其中，对多孔介质的 渗吸机理进行深入研究对于提高石油开采效率和产量具有重要意义。
三、多孔介质渗流力学理论的发展趋势
总结来说，多孔介质渗流力学是一个重要的研究领域，有着广泛的应用价值。 随着科学技术的发展，我们期待着更多的理论突破和技术创新，以更好地理解和 预测复杂的渗流现象，从而更好地服务于人类社会的发展。
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多孔介质渗吸是指液体在多孔介质中由于表面张力和毛细作用而产生的吸附 和扩散现象。在低渗透裂缝性砂岩油藏中，多孔介质渗吸主要受到以下因素的影 响：
二、多孔介质渗吸机理
1、储层压力：储层压力直接影响油藏中液体的流动性和渗吸速度。当储层压 力低于饱和压力时，油藏中的石油会以液态形式存在，这有利于渗吸过程的发生。
五、结论与展望
2、发展先进的实验技术：现有的实验方法仍有局限性，需要开发更先进的技 术，以更准确地测量自发渗吸的过程和影响。
面向多孔介质渗流的数值模拟与优化研究
面向多孔介质渗流的数值模拟与优化研究多孔介质渗流是一种在自然界中广泛存在的现象，也是工程领域中很重要的问题之一。
通过数值模拟和优化研究可以更好地理解和控制多孔介质渗流的行为，从而为解决一些实际问题提供有效的解决方案。
本文将从多孔介质渗流的数值模拟方法和数值优化技术两个方面进行探讨。
首先，多孔介质渗流的数值模拟方法是研究该问题的基础和核心。
目前，常用的数值模拟方法包括有限差分法、有限元法和格子Boltzmann方法等。
这些方法可以通过数学模型将多孔介质内的渗流过程表示为一组偏微分方程，然后通过离散化近似和数值解方法来求解这些方程。
其中，有限差分法和有限元法是最常用的数值模拟方法，它们可以较准确地模拟多孔介质内的渗流现象。
在数值模拟过程中，需要对多孔介质的物理参数进行合理的选择和定义。
例如，多孔介质的渗透率、孔隙率、平均粒径等参数可以直接影响渗流的行为。
通过实验数据和经验公式可以估计得到这些参数的数值，然后将其应用在数值模拟中。
此外，为了提高数值模拟的准确性，还需要考虑多孔介质的非均质性和各向异性等因素，这些因素可以通过网格划分和边界条件的设置来考虑。
数值模拟结果的验证和验证也是研究多孔介质渗流的重要环节。
通过与实验数据进行对比，可以评估数值模拟的准确性和可靠性。
当数值模拟结果与实验数据吻合较好时，就可以应用该数值模拟方法来预测多孔介质渗流过程，并进一步优化设计。
其次，数值优化技术可以用于多孔介质渗流问题的优化研究。
多孔介质渗流的优化研究主要包括两个方面：一是优化多孔介质结构，改变渗透率分布、孔隙率分布等参数，以实现特定的渗流行为；二是优化渗流控制策略，通过改变边界条件和应用控制策略，实现对渗流的控制和调节。
在多孔介质结构的优化研究中，可以使用一些优化算法来求解最优的多孔介质结构。
例如，遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等可以用于求解多孔介质结构优化的问题。
通过优化多孔介质结构，可以使得渗透率分布更加均匀，孔隙率分布更加合理，以实现更好的渗流行为。
多孔介质自发渗吸研究进展_蔡建超
评论了 20 世纪末期关于水润湿裂缝性
[5]
油藏自吸驱油实验室数据的标度研究进展; 2004 年, Alava 从动力学出发, 讨论了多孔描述方面的理论和实验研究进展, 讨论的主 要问题为两相间粗糙界面的表征. 本文将系统总 结现有的自吸理论模型 (LW 模型, Terzaghi 模型,
2 自吸的理论研究
2.1 LW 模型及其改进
当直径为 λ (cm) 的毛细管接触到湿润液体
(表面张力 σ (N/m), 黏度 µw (Pa · s) 和密度 ρ (g/cm3 )), 在毛细管力作用下将发生自吸. 假设准
平衡、充分发展的不可压缩牛顿流体在静水压力
Ph 和毛细管力 Pc (Pc = 4σ cos θ/λ, θ 为接触角)
[23]
律
λ2 dhf = dt 32µw hf
(
4σ cos θ − ρgh0 λ
) (1)
在 2003 年的综述论文中评述了基于传统实
验测量、解析分析和数值模拟方法确定多孔介质 渗透率、热导率和热弥散系数的研究进展; 着重 概述了基于分形理论研究多孔介质输运性质的理 论、方法和成果. 但该综述中没有单独评述多孔 介质自发渗吸研究进展. 多孔介质自发渗吸是多 孔介质输运物理研究中的一个重要课题, 已在工 程、科学以及应用等领域取得了很大的进展. 然 而, 多孔介质自吸物理机理的很多问题还没有完 全清楚, 如研究中通常有很多假设或经验常数, 或 者模型过于简单而不能很好地拟合实验结果, 实 验研究结果也常常因人而异. 2001 年, Morrow 和
Handy 模型, Mattax 和 Kyte 无因次时间标度模型
以及 Aronofsky 归一化采收率标度模型), 特别是最 近十年的最新研究进展, 分析自吸机理判别参数, 简述自吸数值模拟研究以及自吸影响机理的实验 研究现状, 概述多孔介质的分形特征, 分析自吸的 分形研究进展, 最后展望了多孔介质, 以及裂缝性 双重多孔介质中的复杂自吸研究的方向及课题.
储层多孔介质中流体吸附研究进展
储层多孔介质中流体吸附研究进展李明军;杨志兴;杜建芬;卞小强【摘要】油气在地层多孔介质中储集和渗流,与储层多孔介质形成一个相互作用的系统.由于储层岩石孔隙小、比表面大,部分流体将吸附于孔隙表面,形成吸附相,进而影响流体相态和渗流规律,尤其在低渗透多孔介质中,吸附现象更为严重.本文分析了有关多孔介质中油气吸附的研究,肯定了多孔介质对油气吸附的影响,阐述了多孔介质中流体吸附理论研究现状的局限性,提出了储层多孔介质中流体吸附研究的发展方向.【期刊名称】《天然气勘探与开发》【年(卷),期】2010(033)003【总页数】3页(P33-35)【关键词】多孔介质;流体;吸附;渗流规律;研究进展【作者】李明军;杨志兴;杜建芬;卞小强【作者单位】中海石油中国有限公司湛江分公司;中海石油中国有限公司湛江分公司;西南石油大学;西南石油大学【正文语种】中文在油气藏开发过程中,由于吸附现象的存在,将不同程度地影响油气藏自身的开发效果。
据相关研究成果证实:对于气藏而言,常规气藏(渗透率大于0.01D)和低渗透气藏(渗透率在0.01D～0.001D),考虑吸附计算得到的天然气储量误差在0.6%以下,可以忽略不计;致密气藏(渗透率在0.1 mD～0.01mD),考虑吸附时计算得到的储量变化在1.3%～3.5%之间,应当考虑其影响;凝析气藏考虑吸附计算的凝析气储量略有下降。
对于油藏而言,考虑吸附计算的储量将有不同程度的下降,下降程度随储层物性条件的不同而有差异,孔隙度越小,岩石越致密,渗透率越低,吸附现象越严重,储量降低越多。
在油气藏开发过程中,吸附的存在对油气藏的开发总体上起着负面作用;降低油气藏的采收率,影响开发效果,降低油气藏开发的经济效益。
所以,研究多孔介质中流体的吸附现象,认识其对油气藏开发的影响程度,对我们正确的全面认识油气藏特征、开发动态,制定合理的开发方案,高效开发油气藏具有相当的经济价值和现实意义。
目前,关于气体在储层多孔介质中吸附的实验和理论研究业已成熟,成果也较多,且主要出自国内。
多孔介质中流体渗流特征及机理研究
多孔介质中流体渗流特征及机理研究多孔介质在各个领域中具有广泛的应用，例如岩石油气储层中的流体运移、土壤水分运动、水资源管理以及生物组织中的流体输运等。
研究多孔介质中流体渗流的特征和机理，有助于我们深入了解多孔介质中的流动规律，并为相关领域的工程设计和科学研究提供理论支持。
多孔介质中的流体渗流特征主要包括渗透率、渗透系数和渗流速度等。
渗透率是描述多孔介质对流体渗透能力的物理量，它与孔隙度、孔径分布以及孔隙连通性有关。
渗透系数是渗透率与流体的粘度之比，反映了流体在多孔介质中的渗透速度。
而渗流速度则是指单位时间内流体通过多孔介质的体积。
流体在多孔介质中渗流的机理主要包括孔隙流和扩散流。
孔隙流是指流体通过多孔介质中的连通孔隙进行的流动，其机制可以用达西定律来描述。
扩散流是指流体通过多孔介质中的非连通孔隙进行的流动，其机制主要受到孔隙尺度和流体分子扩散的影响。
多孔介质中流体渗流特征及机理的研究可以通过实验与数值模拟相结合的方法来开展。
实验研究可以利用可视化技术观察流体在多孔介质中的渗流过程，并利用流量计、压力计等仪器设备来测量渗透率、渗透系数和渗流速度等参数。
数值模拟可以利用计算流体力学模型对多孔介质中流体渗流过程进行模拟与计算，从而得到不同参数下的渗流特征和机理。
在实际应用中，多孔介质中流体渗流特征及机理的研究对于岩石油气储层开发、土壤水分管理以及地下水保护等具有重要意义。
研究流体在多孔介质中的渗流特征能够帮助我们预测地下水位和水质变化，进而实现对地下水资源的合理利用和管理。
此外，对多孔介质中流体渗流机理的深入了解，有助于改善油藏开发方案，提高天然气的采收率，从而提高油气田的经济效益。
总之，多孔介质中流体渗流特征及机理的研究是一个复杂而有挑战性的领域。
通过实验研究和数值模拟相结合的方法，可以更好地理解多孔介质中流体渗流的特征和机理，并为相关领域的应用和研究提供理论支持和指导。
随着科学技术的不断发展，我们相信在多孔介质中流体渗流特征及机理研究领域，将会取得更加重要的进展。
低渗透油藏多孔介质特征及模拟
低渗透油藏多孔介质特征及模拟一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，石油资源作为主要的能源供应来源之一，其开发和利用受到广泛关注。
低渗透油藏，作为石油资源的重要组成部分，具有储量丰富、分布广泛等特点，但其复杂的储层结构和低渗透性使得其开发难度较大。
因此，深入研究低渗透油藏多孔介质的特征，探索有效的模拟方法，对于提高石油开采效率、实现可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面分析低渗透油藏多孔介质的特征，包括孔隙结构、渗透率、饱和度等关键参数，以及这些参数对油藏开发的影响。
本文还将探讨低渗透油藏多孔介质的模拟方法，包括数值模拟、物理实验等手段，为低渗透油藏的高效开发提供理论支持和技术指导。
通过本文的研究，我们期望能够更深入地理解低渗透油藏多孔介质的性质，揭示其内在规律，为石油工业的可持续发展做出贡献。
我们也希望本文能够引起更多学者和工程师的关注，共同推动低渗透油藏开发技术的进步。
二、低渗透油藏多孔介质特征低渗透油藏多孔介质特征研究对于油藏的有效开发和生产具有重要意义。
低渗透油藏通常指的是渗透率低于一定阈值（如1毫达西或50毫达西）的油藏。
这类油藏具有特殊的物理和化学性质，使得油气运移和采收过程变得复杂和困难。
孔隙结构复杂：低渗透油藏的孔隙结构通常呈现出多样性、非均质性和连通性差的特点。
孔隙大小分布广泛，从小于1微米的微孔到大于100微米的宏孔都可能存在。
孔隙形态各异，有圆形、椭圆形、不规则形等。
这些复杂的孔隙结构导致了流体在多孔介质中的流动变得极为复杂。
渗透率低：渗透率是描述多孔介质传导流体能力的重要参数。
低渗透油藏的渗透率通常较低，这限制了油气的运移速度和采收率。
渗透率低的原因主要包括孔隙小、喉道狭窄、孔隙连通性差等。
比表面积大：低渗透油藏的多孔介质通常具有较高的比表面积，即单位体积内的表面积较大。
这使得多孔介质与流体之间的相互作用增强，增加了流体在孔隙中的吸附和扩散作用。
润湿性：多孔介质的润湿性对油气的运移和采收具有重要影响。
层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正
层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正郝瑞;施斌;曹鼎峰;孙梦雅;魏广庆【摘要】受界面效应影响,毛细水在层状土中运移规律还难以用描述均质土中水分运移规律的Lucas-Washburn(LW)渗吸模型进行描述.基于此,本文设计了层状土室内模型试验,采用分布式的主动加热光纤法(简称AHFO)监测毛细水上升过程.根据AHFO测试结果,进一步对LW模型进行了修正,提出了适用于描述层状土中毛细水上升规律的ILW模型,并对ILW模型进行了试验验证.试验结果表明:(1)当毛细水湿润锋抵达“黏土(下部)-砂土(上部)”界面时,会产生“毛细屏障作用”,从而导致上部砂土中毛细水含水率急剧下降;(2)“毛细屏障作用”由砂土和黏土中的基质吸力不均衡造成,基质吸力大小由含水率决定;(3)当毛细水湿润锋抵达“砂土(下部)-黏土(上部)”界面时,在界面处出现“反毛细屏障作用”,从而导致上部黏土层中的含水率比相邻下部砂土层含水率更高;(4)虽然常见的LW模型可准确预测均质土中毛细水上升高度及速率,但受“毛细屏障作用”和“反毛细屏障作用”影响,LW模型在层状土中失效;(5)相比LW模型,ILW模型精度更高,能够更加准确地描述层状土中毛细水上升规律.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2018(045)006【总页数】9页(P84-92)【关键词】层状土;主动加热光纤法(AHFO);毛细水;Lucas-Washburn渗吸模型【作者】郝瑞;施斌;曹鼎峰;孙梦雅;魏广庆【作者单位】南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;苏州南智传感科技有限公司,江苏苏州215123【正文语种】中文【中图分类】TU411.2受淋溶-淀积、剥蚀-沉积、生物扰动等作用，层状结构土壤在自然界广泛分布[1]。
多孔介质渗吸机理及其影响因素的分析
ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００４－２７５Ｘ ２０２０ １１ ４７多孔介质渗吸机理及其影响因素的分析杨 婧（西安石油大学石油工程学院，陕西 西安 ７１００６５）摘 要：以多孔介质为研究对象，深入对其渗吸机理、渗吸模型进行了分析，并针对如何提高油气最终采收率，具体研究了各个方面对多孔介质自发渗吸的影响因素，且给出了相应的建议与未来的研究方向。
关键词：多孔介质；自发渗吸；毛细管力；渗吸采收率中图分类号：ＴＥ３１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－２７５Ｘ（２０２０）１１－１３８－０３ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓＹａｎｇＪｉｎｇ（Ｘｉ＇ａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈａａｎｘｉＸｉ＇ａｎ７１００６５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｉｎ－ｄｅｐｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｔｓｉｍｂｉｂｉｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｉｍｂｉｂｉｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ Ａｉｍｉｎｇａｔｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｏｉｌａｎｄｇａｓｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｖａｒｉｏｕｓａｓｐｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｉｍｂｉｂｉｔｉｏｎｏｆｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａａｒｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｇｉｖｅｎＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ；ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｉｍｂｉｂｉｔｉｏｎ；ｃａｐｉｌｌａｒｙｆｏｒｃｅ；ｉｍｂｉｂｉｔｉｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｆａｃｔｏｒ１ 自发渗吸１ １ 渗吸原理渗吸是指，在多孔介质中，湿润相流体在毛管力作用下驱替出原有非湿润相流体的过程。
基于多孔介质理论的混凝土渗透特性研究
基于多孔介质理论的混凝土渗透特性研究一、前言混凝土作为建筑材料中的重要一员，其性质的研究一直是建筑领域中的热点之一。
其中，混凝土的渗透特性一直备受关注。
本文将会基于多孔介质理论，对混凝土的渗透特性进行深入研究，旨在提高混凝土的性能和建筑的质量。
二、多孔介质理论多孔介质理论是一种描述多孔介质中流体运动的数学模型。
该理论认为，在多孔介质中，流体的运动主要是由于压力差引起的。
多孔介质中的流体运动可以分为两种类型，即对流运动和扩散运动。
对流运动主要是由于压力差引起的流体运动，而扩散运动则是由于浓度差引起的流体运动。
在多孔介质理论中，主要考虑两个参数：孔隙率和渗透率。
孔隙率是指多孔介质中孔隙的体积与总体积的比值，而渗透率则是指多孔介质中流体通过单位面积时间内的体积。
三、混凝土渗透特性混凝土作为一种多孔介质，其渗透特性主要与孔隙率和渗透率有关。
一般来说，混凝土的渗透特性越好，则其抗渗性能越差。
因此，在混凝土的设计和生产中，需要对其孔隙率和渗透率进行控制。
1. 孔隙率的影响混凝土的孔隙率与其密实度有关。
一般来说，混凝土的密实度越高，则孔隙率越低。
孔隙率的大小直接影响混凝土的抗渗性能。
孔隙率越大，则混凝土的渗透性就越强。
因此，在混凝土的设计和生产中，需要充分考虑孔隙率的大小。
2. 渗透率的影响混凝土的渗透率与其孔隙结构有关。
一般来说，混凝土的孔隙结构越复杂，则渗透率越低。
因此，在混凝土的设计和生产中，需要充分考虑孔隙结构的复杂性。
四、混凝土渗透特性的研究方法混凝土渗透特性的研究方法主要包括实验方法和数值模拟方法。
其中，实验方法可以通过对混凝土的抗渗性能进行测试，以获得其渗透特性数据。
而数值模拟方法则可以通过建立混凝土的数学模型，来模拟混凝土的渗透特性。
1. 实验方法在混凝土的实验研究中，主要采用以下几种方法：压汞法、气压法、渗透法和电化学方法。
压汞法是一种通过测量混凝土的孔隙率来确定其渗透特性的方法。
该方法通过将混凝土样品置于压汞仪中，然后通过施加一定的压力，将汞浸入混凝土孔隙中，测量混凝土中汞的体积和密度，从而计算出混凝土的孔隙率。
基于多孔介质理论的混凝土渗透特性研究
基于多孔介质理论的混凝土渗透特性研究一、前言混凝土作为广泛应用于建筑工程中的一种材料，其质量对于建筑工程的安全和持久性至关重要。
而混凝土的渗透特性直接影响着混凝土的耐久性和抗渗性能。
因此，对混凝土的渗透特性进行研究具有重要的理论和实用意义。
本文将对基于多孔介质理论的混凝土渗透特性进行全面的研究和探究。
二、多孔介质理论多孔介质理论是描述多孔介质（如土壤、岩石、混凝土等）物理性质的一种理论。
在多孔介质中，空气和水分布不均，因此需要考虑多相流、传热和质量传递等问题。
根据多孔介质理论，混凝土中的孔隙结构是影响其渗透特性的关键因素。
三、混凝土渗透特性混凝土的渗透特性包括渗透系数、吸水率、渗透压力等。
其中，渗透系数是衡量混凝土渗透能力的重要指标。
渗透系数表示单位时间内渗透的体积流量与压力差的比值。
通常，混凝土的渗透系数与孔隙结构、孔径、孔隙率等因素有关。
四、孔隙结构对混凝土渗透特性的影响孔隙结构是影响混凝土渗透特性的重要因素。
混凝土中的孔隙可以分为毛细孔、中孔和大孔。
毛细孔是指孔径小于50nm的孔隙，中孔是指孔径在50nm至100μm之间的孔隙，大孔是指孔径大于100μm 的孔隙。
混凝土中孔隙的分布和孔径大小对混凝土的渗透特性有着重要的影响。
1. 孔径分布对混凝土渗透特性的影响混凝土中孔隙的孔径分布对混凝土的渗透特性有着重要的影响。
当孔隙的孔径分布比较均匀时，混凝土的渗透特性较好。
而当孔隙的孔径分布不均匀时，混凝土的渗透特性会受到影响。
2. 孔径大小对混凝土渗透特性的影响孔径大小是影响混凝土渗透特性的另一个重要因素。
当孔径较小时，混凝土的渗透特性较差，因为孔径小的孔隙会使得水分难以渗透。
当孔径较大时，混凝土的渗透特性也会变差，因为孔径大的孔隙容易导致水分流失。
五、混凝土渗透特性的测试方法混凝土渗透特性的测试方法有很多种，其中比较常见的有质量法、时间法和电法等。
1. 质量法质量法是通过测量混凝土在一定时间内渗透的水分量来计算渗透系数。
多孔介质自发渗吸研究进展
多孔介质自发渗吸研究进展一、本文概述多孔介质自发渗吸是自然界和工程领域中普遍存在的物理现象，它涉及到多孔介质内部流体的传输机制、孔隙结构对渗吸过程的影响以及渗吸过程中能量的转换与耗散等多个方面。
本文旨在全面综述多孔介质自发渗吸研究的最新进展，从渗吸机理、影响因素、实验方法以及应用前景等方面进行深入探讨。
文章首先介绍了多孔介质的基本概念和自发渗吸的定义，阐述了渗吸研究的重要性和实际应用价值。
接着，重点分析了渗吸过程中孔隙结构、润湿性、毛细力等因素对渗吸速率和效率的影响，并介绍了近年来在渗吸机理和模型建立方面取得的重要成果。
文章还综述了不同实验方法在多孔介质自发渗吸研究中的应用，包括微观观测技术、数值模拟方法等，并对各种方法的优缺点进行了评价。
文章展望了多孔介质自发渗吸研究的前景，提出了未来研究的重点方向，旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考和指导。
二、多孔介质自发渗吸基础理论多孔介质自发渗吸是一个涉及流体在多孔材料中自然流动的过程，其基础理论主要包括毛细管现象、达西定律以及多孔介质中的渗流模型。
毛细管现象是多孔介质自发渗吸的基础。
当液体与固体表面接触时，由于表面张力的作用，液体会在固体表面形成凹形弯液面。
这种弯液面产生的毛细压力，是驱动液体在多孔介质中自发渗吸的主要动力。
毛细压力的大小取决于液体的表面张力、接触角以及孔隙的尺寸。
达西定律是描述多孔介质中流体渗流速度与压力梯度之间关系的经典定律。
它指出，在稳定渗流条件下，流体的渗流速度与压力梯度成正比，与流体的粘度以及多孔介质的渗透率成反比。
达西定律为多孔介质自发渗吸的定量研究提供了理论基础。
多孔介质中的渗流模型主要描述了流体在多孔介质中的流动行为。
常见的渗流模型包括单相渗流模型、多相渗流模型以及考虑毛细力和重力作用的复杂渗流模型。
这些模型基于流体力学、热力学以及多孔介质物理学的原理，为多孔介质自发渗吸的深入研究提供了有效的工具。
多孔介质自发渗吸的基础理论涉及毛细管现象、达西定律以及多孔介质中的渗流模型。
《孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究》范文
《孔隙裂隙双重介质逾渗理论及应用研究》篇一一、引言随着地球科学和工程技术的不断发展，对多孔介质中流体传输和流动特性的研究变得越来越重要。
在众多多孔介质中，孔隙裂隙双重介质因其独特的结构特征和复杂的流体传输机制，一直是研究的热点。
孔隙裂隙双重介质逾渗理论，是描述这一介质中流体流动、渗透、扩散等过程的重要理论。
本文将重点介绍孔隙裂隙双重介质逾渗理论的研究进展及其应用。
二、孔隙裂隙双重介质逾渗理论概述孔隙裂隙双重介质逾渗理论是描述在多孔介质中，特别是具有孔隙和裂隙结构的介质中，流体如何通过这些复杂的网络结构进行传输的理论。
这一理论考虑了介质的物理性质（如孔隙大小、裂隙宽度等）、化学性质（如介质的化学成分、表面性质等）以及流体的性质（如粘度、密度等）对流体传输的影响。
三、孔隙裂隙双重介质逾渗理论的研究进展近年来，随着计算机科学和数值模拟技术的发展，孔隙裂隙双重介质逾渗理论的研究取得了重要进展。
研究学者们通过构建复杂的物理模型和数学模型，模拟了流体在孔隙和裂隙中的传输过程，深入探讨了逾渗现象的机理和影响因素。
此外，借助现代实验技术，如X射线显微镜、核磁共振等，研究人员能够更加精确地测量和分析介质的微观结构，进一步验证和完善了逾渗理论。
四、孔隙裂隙双重介质逾渗理论的应用研究孔隙裂隙双重介质逾渗理论在许多领域有着广泛的应用。
在地质工程领域，该理论被用于预测地下水的流动路径和地下水资源的分布，为地下水资源开发和保护提供了重要的理论依据。
在石油工程领域，该理论被用于研究油气在地下岩石中的传输和储集机制，对于提高油气开采效率具有重要意义。
此外，该理论还在环境科学、土壤科学等领域得到了广泛的应用。
五、案例分析以某地区地下水流动研究为例，研究人员利用孔隙裂隙双重介质逾渗理论，建立了该地区的地下水流动模型。
通过分析模型的模拟结果，研究人员发现该地区的地下水流动受到多种因素的影响，包括地形的变化、岩性的差异以及气候的变化等。
不同水淹速度下的渗吸实验研究
不同水淹速度下的渗吸实验研究魏铭江;唐海;吕栋梁;韦颖【摘要】水自发渗入基质岩块从而驱替出其中的油是天然裂缝性油藏提高采收率的重要机理.油藏岩心的室内实验测试发现因自然渗吸产生的渗吸采收率对评估油藏动态具有重要作用.当前大部分室内渗吸实验都是水淹程度不变的情况下进行的,而在实际油藏生产过程中,油水界面是不断上升的,导致之前所处油环境中的基质岩块被水所包围,引起自然渗吸过程中渗吸接触面的变化.文章基于水自发渗入饱和了模拟油的砂岩系统,对不同水淹速度下的自然渗吸进行了实验研究.研究发现水淹速度的快慢对早期渗吸驱油效率以及最终的渗吸采收率具有重要影响.水淹速度过快,早期的渗吸采油效率较高,最终采收率较低;水淹速度越慢,早期采油效率较低,但最终采收率较高.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2015(034)003【总页数】4页(P20-22,27)【关键词】裂缝性油藏;自然渗吸;采收率;浮力【作者】魏铭江;唐海;吕栋梁;韦颖【作者单位】西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE311在多孔介质中，润湿相流体依靠毛管压力作用自发进入岩石孔隙，将其中的非润湿相流体驱出的过程称为自然渗吸［1-3］。
而关于自然渗吸采收率的研究是过去几十年来多孔介质多相流研究之中的热门领域。
自然渗吸作用的影响因素很多，而主要的影响因素有岩石自身属性［4-7］（如渗透率、孔隙度、润湿性等）、流体性质［8-11］（油水粘度比、油水界面张力、pH值、矿化度等）以及温度、压力、岩心边界条件［12］等。
许多专家学者都曾针对不同的影响因素做了大量的研究，但针对动态边界条件下的自然渗吸研究还鲜有所闻，因此开展了不同水淹速度和水淹程度对渗吸影响规律的实验研究。
基于数字岩心与格子Boltzmann方法的致密砂岩自发渗吸模拟研究
收稿日期: 2020-10-10 国家科技重大专项“渤海湾盆地济阳坳陷致密油开发示范工程”(2017ZX05072005) 资助
摘要 自发渗吸广泛存在于低渗—致密油藏的水力压裂与注水开发过程中，受岩石微观结构、流体特性及边界 条件等众多因素影响，精确刻画自发渗吸规律是有效提高油藏采收率的关键基础问题之一。为研究致密油藏微 观孔隙结构及岩石润湿性对自发渗吸的影响机制，本文针对胜利油田樊 154 区块致密砂岩样品，应用 CT 扫描技 术建立微观孔隙结构的数字岩心模型，利用格子 Boltzmann 多相流模型开展孔隙尺度自发渗吸模拟，分析三种典 型孔隙结构特征及不同润湿条件影响下的渗吸前缘演化和采出程度变化规律。结果表明，孔隙片状发育且连通 性较好的结构中渗吸速率快且非润湿流体主要以“卡断”形式捕集，最终采出程度高，孔隙尺寸细小且连通性 较好的结构内渗吸速率稳定，无较大波动，渗吸现象持续时间长，非润湿流体可以通过“绕流”和“卡断”方 式捕集，最终采出程度一般，形态特征以片状发育但连通性较差的结构中渗吸速率波动显著，非润湿流体主要 以“卡断”方式捕集，最终采出程度低；不同润湿性影响两相流体前缘的演化规律，润湿角越小，润湿流体优 先侵入孔隙角隅，两相界面杂乱、分散，主终端液面滞后明显，渗吸前缘后非润湿相滞留明显，而润湿角越大， 角流现象减少，渗吸前缘形态规则，但渗吸速率减慢，渗吸程度低；渗吸前期的逆向渗吸在强润湿条件下，发 生程度高且位置多，同时后期的顺向渗吸过程中，润湿性越强，渗吸作用越明显，渗吸速率越快，最终采出程 度越高。研究结果有助于厘清致密油藏压裂开发中自发渗吸作用特征及其影响因素。
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力
学
进
展
[2]
2012 年 第 42 卷
质的绝对渗透率、 相对渗透率、 孔隙结构、 基质尺 寸、形状和边界条件, 流体黏度、原始水饱和度、 界面张力和润湿性等参数的函数; 油气采收率亦 取决于孔隙结构、裂缝所夹持的基质岩块以及地 层条件下原油和驱油体系的性质. 理解多孔介质 自吸机理对提高低渗裂缝性油藏采收率等工业应 用有重要意义. 关 于 多 孔 介 质 输 运 特 性 参 数 的 研 究, 郁 伯 铭
共同作用下的层流, 流动服从 Hagen-Poiseuille 定
第 6 期
蔡建超等 : 多孔介质自发渗吸研究进展
737
曲度越大, 阻力就越大, 液体达到某一高度所需的 时间越长. 对于分形弯曲流线, 式 (1) 可改为
dh 0 λ2DT ρg λ2DT −1 σ cos θ − = 2 D − 1 DT −2 T dt 8µw DT h0 32µw DT h2 0 (5)
2 自吸的理论研究
2.1 LW 模型及其改进
当直径为 λ (cm) 的毛细管接触到湿润液体
(表面张力 σ (N/m), 黏度 µw (Pa · s) 和密度 ρ (g/cm3 )), 在毛细管力作用下将发生自吸. 假设准
平衡、充分发展的不可压缩牛顿流体在静水压力
Ph 和毛细管力 Pc (Pc = 4σ cos θ/λ, θ 为接触角)
收稿日期 : 2011-06-22, 修回日期 : 2012-11-05
∗ 国家自然科学基金 †
亲水的, 则发生自吸作用, 基质岩块中的原油将被 吸入的水驱替并置换到裂缝中来. 这种过程是裂 缝性水湿油藏 (裂缝 -- 基质双重多孔介质) 中水驱 采油的重要机理 [6-8] . 根据吸入与排出的方向不 同, 可分为顺向和逆向自吸. 当水的吸入方向与油 气被排出的方向相同时为顺向自吸, 否则为逆向 自吸.
2.2
Terzaghi 模型及其改进
式 (5) 为弯曲毛细管中液体吸入竖直速度随高度 变化的分形微分关系. Cai 等 [31] 进一步基于分形 理论研究了多孔介质的自吸规律. Washburn [2] 假设液体吸入介质孔隙等效为液 体向 n 根圆毛细管的自吸, 则总渗吸体积 Nwt 为 √ σt cos θ Nw t = k ′ (6) µw 式中, k′ 是与液体性质无关的参数. 式 (6) 没有考 虑流线的弯曲特征. 天然多孔介质孔隙结构复杂, 孔隙随机分布且大小不同, 甚至跨越几个数量级, 式 (6) 不能恰当地定量描述随机多孔介质的自吸 等输运过程 [32] . 通过考虑孔隙微观结构特征对 LW 方程的改 进, 如毛细管的弯曲特性 [33] , 岩心孔隙的几何形 状 [34-35] 等因素, 虽然模型较简单, 但模型预测和 实验结果吻合较差. 引入岩石微观结构的迂曲度 τ 和孔隙形状因子 δ 的模型 [32] √ reff δσt cos θ W (t) = Aϕρ (7) 2τ µw 式中, A 为介质横截面积 (cm2 ), ϕ 为孔隙度, reff 为 有效孔隙半径. 在该模型中, 为把自吸率与孔隙结 构关联起来, 采用了有效介质近似理论 [36] (effective medium approximation, EMA) 确定参数 reff ; 迂 曲度 τ (=3) 被作为经验常数采用, 这与实际不符, 这是因为迂曲度与孔隙率有关; 采用背散射电子 图像分析得到 δ [32] . 但是基于上述参数确定的模 型预测与实验相差较大. EMA 理论已被成功地应 用表征孔隙特征来预测多孔介质的电导率、水力 传导率及渗透率等; 随机多孔介质的流动迂曲度 与介质的有效孔隙度和微观结构特征有关, 不同 孔隙度, 甚至相同孔隙度不同的微观排列结构也 出现不同的迂曲度 [37] . 其他方法, 如分形理论, 已 被广泛应用于模拟和表征多孔介质孔隙结构. Benavente 等 [32] 还指出分形维数也可用来定量描述 δ . 还可以通过图像分析、压汞仪法、吸附气体及 X 射线散射分析法得到 δ . 因此, 要解释多孔介质的自吸机理, 必须考虑 其孔隙结构的微结构特征, 而利用多孔介质的分 形特征研究自吸机理, 是研究自吸的新思路之一.
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图 1 典型的自发顺向渗吸实验装置图
自吸率主要依赖于多孔介质微结构、流体性 质以及固 -- 液间的相互作用 [9-22] . 具体表现为介
doi: 10.6052/1000-0992-11-096
(10932010, 41102080) 和中国博士后科学基金 (2012T50683) 联合资助
1 引
言
所谓自发渗吸 (简称自吸) 是多孔介质在毛细 管力驱动下自发地吸入某种润湿液体的过程. 早 在 19 世纪初, Lucas [1] 和 Washburn [2] 就分析了单 根毛细管和多孔介质中水自吸的动力学因素, 建 立了湿润液体 Lucas-Washburn(LW) 自吸模型. 湿 润液体在毛细管力作用下被吸入到毛细管或者裂 缝渠道是一种普遍存在的自然现象, 如土壤中地 下水的上升、植物中水分的输运、桌布上咖啡污 点的散布等. 很多工程应用如从储层基质孔隙中 驱油、 纺织品染色和喷墨印刷等, 本质上也依赖于 毛细流动现象 [3-5] . 这就不难理解为什么一个世 纪以来在工程和基础科学中, 如地下水工程、 石油 工程、 土木工程、 土壤物理、 工程地质和建筑材料 等领域, 关于自吸的基本静力学和动力学问题, 从 实验和理论上都受到了如此持续的关注和重视. 当饱和多孔介质侵入或者接触另一种润湿能 力更强的液体时, 这种液体将在润湿并吸入多孔 介质过程中置换出原有非润湿流体, 如图 1 所示. 水通过裂缝侵入油藏, 裂缝油被驱出后将被注入 水所补偿, 使水与基质岩石接触. 如果油藏介质是
评论了 20 世纪末期关于水润湿裂缝性
[5]
油藏自吸驱油实验室数据的标度研究进展; 2004 年, Alava 从动力学出发, 讨论了多孔介质自吸 物理量的空间和时间关联的标度行为, 以及自吸 界面描述方面的理论和实验研究进展, 讨论的主 要问题为两相间粗糙界面的表征. 本文将系统总 结现有的自吸理论模型 (LW 模型, Terzaghi 模型,
摘 要
自发渗吸是发生在多孔介质里的一种常见自然现象, 存在于众多工程应用和自然科学领域, 多孔介质
中自发渗吸的基本静力学和动力学问题已成为当前国际研究的热点课题之一. 本文综述了传统理论研究中的 Lucas–Washburn(LW) 模型, Terzaghi 模型, Handy 模型, Mattax 和 Kyte 无因次时间标度模型, Aronofsky 归 一化采收率标度模型以及近十年最新研究进展, 分析了渗吸机理判别参数研究, 简述了数值模拟研究及渗吸率 影响机理的实验研究现状, 总结了基于分形理论研究多孔介质自发渗吸的最新进展, 并展望了多孔介质以及裂 缝性双重多孔介质中牛顿流体和非牛顿流体自发渗吸研究的方向和课题. 关键词 多孔介质, 毛细管力, 自发渗吸, 分形
基于饱和流体流动的 Darcy 定律和粗略地 适用于非饱和流动以及自吸水力梯度可近似为 (he − h0 )/h0 的假设, Terzaghi [38] 推导了一维圆柱 形土壤的自吸模型 ( ) he ϕhe µw h0 t=− ln − (8) Kw ρg he − h0 he 式中, he 为自吸平衡高度 (cm), Kw 为渗透率 (mD). 实验表明 Terzaghi 模型明显地把自吸率高估了两 个数量级 [39] . 这是因为应用了水力传导固定不变 地与饱和传导相等的假设, 导致自吸率的高估. 在 Terzaghi 模型的基础上, Lu 和 Likos [40] 提出了一 个严格封闭式的土壤自吸率解析解. 如果水力传 导的非线性在自吸过程中可以忽略, Lu 和 Likos 的 解可简化为 Terzaghi 解. 但是 Lu 和 Likos 的模型 包含了较多参数, 确定较困难. Amico 和 Lekakou [41] 基于 Darcy 定律研究了 单根纤维束的轴向自吸问题, 建立了自吸时间与 液体吸入高度的函数关系 ( ) ah bh h0 t = − 2 ln 1 − h0 − (9) bh ah bh 式中, ah = Kw Pc /µϕ, bh = Kw ρg/µϕ, he = ah /bh . 由式 (9) 拟合自吸时间对高度的数据, 可以得到 Pc 和 Kw . 结果表明, 当自吸实验时间较短时 (几个小 时), 实验将低估 Pc . 如延长自吸时间 (23 d), Pc 的 实验值与理论值吻合较好 [42] . 可见, 上述模型在 毛细管力预测时存在测试时间较长的局限性. 该 问题在对 Handy [43] 模型的改进中已得到解决.
Handy 模型, Mattax 和 Kyte 无因次时间标度模型
以及 Aronofsky 归一化采收率标度模型), 特别是最 近十年的最新研究进展, 分析自吸机理判别参数, 简述自吸数值模拟研究以及自吸影响机理的实验 研究现状, 概述多孔介质的分形特征, 分析自吸的 分形研究进展, 最后展望了多孔介质, 以及裂缝性 双重多孔介质中的复杂自吸研究的方向及课题.
[23]
律
λ2 dhf = dt λ
) (1)
在 2003 年的综述论文中评述了基于传统实
验测量、解析分析和数值模拟方法确定多孔介质 渗透率、热导率和热弥散系数的研究进展; 着重 概述了基于分形理论研究多孔介质输运性质的理 论、方法和成果. 但该综述中没有单独评述多孔 介质自发渗吸研究进展. 多孔介质自发渗吸是多 孔介质输运物理研究中的一个重要课题, 已在工 程、科学以及应用等领域取得了很大的进展. 然 而, 多孔介质自吸物理机理的很多问题还没有完 全清楚, 如研究中通常有很多假设或经验常数, 或 者模型过于简单而不能很好地拟合实验结果, 实 验研究结果也常常因人而异. 2001 年, Morrow 和