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煤中割理網(wǎng)絡(luò)自仿射屬性表征及滲流擴(kuò)散行為LBM模擬

發(fā)布時間:2020-12-10 05:48
  煤儲層中的割理網(wǎng)絡(luò)作為流體運(yùn)移的主要通道,深刻影響煤層氣的運(yùn)移與產(chǎn)出,因此,割理網(wǎng)絡(luò)輸運(yùn)屬性定量評估對于儲層產(chǎn)能預(yù)測和煤層氣開采具有重要的意義。大量證據(jù)表明煤儲層自然裂隙具有分形特征,使用分形理論來表征其復(fù)雜幾何形貌是一種行之有效的研究手段;谝陨险J(rèn)識,本文聚焦于割理網(wǎng)絡(luò)模型的表征及其傳質(zhì)過程的孔隙尺度模擬。在割理網(wǎng)絡(luò)表征及其滲流擴(kuò)散行為方面主要開展了如下四個方面的研究:(1)單割理自仿射幾何定量表征及新Weierstrass-Mandelbrot函數(shù)的發(fā)展Weierstrass-Mandelbrot(W-M)隨機(jī)分形函數(shù)常用來表征自然裂隙端面幾何形貌,據(jù)新近分形拓?fù)淅碚?H(Hurst指數(shù))與fD(分形維數(shù))之間并非fD≈d-H(d為歐幾里得維數(shù))的關(guān)系,而是fD=d(1+H),于是修正了W-M函數(shù)及其結(jié)構(gòu)函數(shù)。(2)煤儲層割理網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建利用修正的W-M函數(shù),結(jié)合自然裂隙端面幾何自仿射屬性和煤儲層割理空間構(gòu)型及分布,實現(xiàn)了割理網(wǎng)絡(luò)自仿射屬性表征,發(fā)展了一種自仿射粗糙割理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。(3)孔隙尺度下割理網(wǎng)絡(luò)流體運(yùn)移過... 

【文章來源】:河南理工大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】:73 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

煤中割理網(wǎng)絡(luò)自仿射屬性表征及滲流擴(kuò)散行為LBM模擬


不同分形維數(shù)的Weierstrass-Mandelbrot函數(shù)及其自仿射分形特征

割理,網(wǎng)絡(luò)流,場圖


于簡單的單裂隙系統(tǒng),端割理的引入產(chǎn)生了更加復(fù)雜的滲流特征,也成為探究割理網(wǎng)絡(luò)中流體滲流特征的重點所在。為更加直觀的展現(xiàn)和分析割理網(wǎng)絡(luò)中流體運(yùn)移,圖 4-3 列舉出實驗中具有代表性的流場,由上到下分別展示了H 為 0.9、0.8 和 0.7 且面割理開度為 100lu 時,端割理開度分別為 20lu、50lu 和 100lu 的流場分布圖。圖中表明H 越小,端面越粗糙,流速越小。圖 4-4 為 H = 0.8,保證孔隙度相同情況下不同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型組合時割理網(wǎng)絡(luò)流場分布圖。縱向端割理數(shù)量增加,橫向面割理變化,圖中表明了與宏觀流方向一致的面割理具有主控性,而端割理的影響較小。圖 4-3 割理網(wǎng)絡(luò)流場圖Fig.4-3 The flow field of cleat networks引入端割理后的割理網(wǎng)絡(luò)滲透率呈現(xiàn)整體上升趨勢

割理,網(wǎng)絡(luò)流,開度,場圖


圖 4-5 則展示了這種現(xiàn)象的存在,橫坐標(biāo)為面割理開度f δ ,縱坐標(biāo)為不同H 且端割理開度固定為 100lu 和 20lu 時模擬滲透率的比值rk 。結(jié)果表明在面割理開度增大條件下真正受端割理影響的滲透率即比值rk 在不斷變化,并且展現(xiàn)出一定的規(guī)律性。這一結(jié)果既反映了在割理網(wǎng)絡(luò)演化過程中端割理影響作用的削弱,又體現(xiàn)出該過程中面割理主導(dǎo)作用的進(jìn)一步增強(qiáng)。


本文編號:2908181

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