水气两相流在裂隙岩体中运移规律的数值模拟研究

发布时间：2019-08-02 11:50

【摘要】：石油、天然气、地热等能源开采工程及环境保护的地下流体系统中均可见到多相流体在裂隙中流动现象。裂隙中多相渗流在石油运移、矿物沉积及水热交换系统的演化起了重要作用,水气两相流在裂隙岩体中的渗流问题越来越受到人们的关注。本文基于粘性流体力学和多相渗流力学理论,将裂隙岩体简化为等效连续介质和裂隙孔隙双重介质,系统研究了水气二相流体在裂隙岩体介质中的运移规律,包括二相渗流理论分析、岩体介质模型数学模型建立和渗流效应分析三部分内容,本文的主要工作如下：(1)应用连续介质力学理论,两相流渗流理论,并结合Darcy定律建立了两相流运移动力模型,建立了各向同性的等效连续介质模型以及裂隙孔隙双重介质模型；(2)基于蒙特卡洛随机方法建立了岩体的裂隙网络模型。根据岩体裂隙几何参数(产状、密度、迹长和张开度)的随机分布规律在岩体裂隙模拟的基本假定基础上,基于蒙特卡洛随机方法在MATLAB中构筑结构面在二维平面上的组合形态,形成二维裂隙网络模型；(3)根据两种不同介质模型中二相流流动规律的数值模拟研究,分别对相对渗透率曲线及二相流运移速度矢量变化情况进行了描述分析,得到裂隙孔隙双重介质模型较等效连续介质模型驱替效果明显；(4)裂隙网络模型将岩体看成单一的按几何形状有规律分布的裂隙介质组成,所以不同的岩体裂隙几何参数对建立的裂隙网络模型的渗透性必然有影响,结果表明：密度对渗透性的影响,随着密度的增大,密度的增加对渗透性的影响越来越小。迹长对渗透性的影响,随着迹长的增大,迹长的增加对渗透性的影响越来越小。随着裂隙张开度的增大、其渗透性越来越大。裂隙方向角越离散,模型的最大和最小渗透系数之间差距越小；裂隙方向角越集中,模型的最大和最小渗透系数之间差距越大。
【图文】：

图１．１论文技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｐａｐｅｒ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｍａｐ逡逑

水气两相流在裂隙岩体中运移规律的数值模拟研究

图３．１水气二相流示意图逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋ｗａｔｅｒ－ａｉｒ邋ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ邋ｆｌｏｗ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑通常情况下材料中两相流体是同一时间内同步流动的，两相之间有干且单相流体有效渗透率总是不大于该相流体充满整个多孔介质的渗透率。定义为：逡逑Ｋ＝＾＜＼，Ｋ＝＾＜＼逦（３．常情况下，存在水相流体的饱和度数值Ｓｗ大于水相流体的束绪饱和度Ｓｗ。１－＆。，Ｓ。。为非水相流体的残余饱和度，只有迭种情况，两相流体能在相一起流动。在Ｓ。。的状态下，水相流体相对渗透率与１相比小的多，但流体束缚饱和度Ｓｗ，的条件下，含水分少的该相的流体的相对渗透、。趋近的Ａ点被认为是平衡处的饱和度点，，该点处的平衡公式为；逡逑
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD325

【参考文献】