文章目录

岩土介质孔隙结构及微观渗流力学模型研究

张鹏伟

清华大学

摘要：岩土介质渗流具有显著的孔隙尺度效应。微观渗流力学模型基于岩土介质的复杂孔隙结构,考虑不同孔隙尺度下流体流态变化,能够反映多相流、阻滞、指进效应等现象的动态微观特征。本文总结了孔隙介质微观渗流的研究现状,发展了考虑孔隙尺度特征的渗流理论模型;构建岩土介质孔隙结构模型,结合发展的孔隙尺度渗流理论,建立了微观渗流力学模型;基于微观渗流力学模型,以页岩气开采、CO₂在页岩储层中地质封存为工程背景,对微纳米孔隙介质中单相、两相及多组分流体运移微观机理进行了系统研究。论文取得的新成果包括:发展了描述气体渗流的多流态理论模型。模型充分考虑不同岩土介质中孔隙尺度差异引起流动机制的转变。基于气体分子动力学理论,考虑气体分子间碰撞频率变化引起宏观流动状态动态变化,引入碰撞频率比例因子修正质量流量表达式,较好反映流动过程中多流态动态过渡,并推导表观渗透率计算式。此外,将多流态理论模型与吸附/解吸附、变形等物理机制耦合,建立了页岩气开采过程中多物理场-多流态耦合模型。建立了岩土介质孔隙结构模型。将岩土介质孔隙结构进行特征参数概化,通过孔隙度、孔隙尺寸分布、孔隙间连通性等基本特征参数构建描... 更多

关键词：

孔隙结构模型; 多流态理论; 多相流; 页岩气; CO₂封存;