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基于非线性渗流理论的破裂岩体突水危险性量化方法

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煤炭学报 2024年

作者：刘伟韬赵吉园孔德斌顾玉龙杜刚王建刚山东科技大学省部共建矿山岩层智能控制与绿色开采国家重点实验室培育基地山东科技大学安全与环境工程学院山西石泉煤业有限责任公司

破裂岩体是主要的突水通道之一，突水发生时地下水在破裂岩体中表现出非线性渗流特征，但由于破裂岩体内部结构的复杂性，对其突水危险性的研究以定性分析为主，难以量化评价。为了能够找到一种破裂岩体突水危险性量化方法，开展了破裂... 详细信息

破裂岩体是主要的突水通道之一，突水发生时地下水在破裂岩体中表现出非线性渗流特征，但由于破裂岩体内部结构的复杂性，对其突水危险性的研究以定性分析为主，难以量化评价。为了能够找到一种破裂岩体突水危险性量化方法，开展了破裂岩体非线性渗流实验，研究了破裂岩体的内部结构参数和水在破裂岩体内的非线性渗流参数的变化规律，基于多孔介质非线性渗流理论和分形理论，推导了非线性渗流数学模型，确定了破裂岩体的结构特征参数、非线性渗流特征参数与破裂岩体的突水危险性分级三者之间的关系，建立了基于非线性临界压力梯度的突水危险性判据，结果表明：（1）非线性临界压力梯度可以作为评价破裂区域突水危险性的量化指标，该量化指标同时考虑了破裂岩体内部结构参数和地下水的非线性流动状态参数；（2）相对于传统的突水危险性确定方法只考虑完整岩层的阻水能力，建立的非线性临界压力梯度突水危险性判据考虑了破裂区域岩层和完整岩层在内的所有岩层能够承受的总的临界水压值，反映了所有岩层的阻水能力。建立的非线性临界压力梯度突水危险性判据创新性地尝试了将非线性渗流状态参数应用到突水危险性量化方法研究当中，是一种将破裂岩体的内部结构参数和地下水的流动状态参数耦合的突水危险性量化方法。

关键词：矿井突水非线性渗流突水危险性量化方法临界压力梯度

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波流作用下围油栏油水界面失稳机理分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2018年第7期51卷 691-701页

作者：时洋李绍武张华勤陈汉宝周然天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 交通部天津水运工程科学研究所天津300456

海上溢油对自然资源造成严重的环境损害.围油栏是一种常用收集海上溢油设备.围油栏工作效率因常受到波浪和水流等因素的影响而大大降低,油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.基于特征函数理论,研究了两层流体中表面波模态的波浪与刚... 详细信息

海上溢油对自然资源造成严重的环境损害.围油栏是一种常用收集海上溢油设备.围油栏工作效率因常受到波浪和水流等因素的影响而大大降低,油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.基于特征函数理论,研究了两层流体中表面波模态的波浪与刚性围油栏的相互作用问题.以水流流速、油水密度比值、油层厚度、围油栏吃水深度和波要素等为参数,对波流作用下压力梯度的变化及其对油水界面稳定性的影响进行了系统性分析.研究结果表明:液体压力垂直结构决定了油水界面的稳定性,油水界面处的液体压力梯度才是判断油水界面稳定性的依据.

关键词：溢油围油栏失效油水界面不稳定性临界压力梯度特征函数法

围油栏前压力垂直结构对油水界面稳定性的影响

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中国科学：物理学、力学、天文学 2011年第2期41卷 170-177页

作者：刘诚沈永明梁燕珠江水利科学研究院广州510611 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116023 中交第四航务工程勘察设计院有限公司广州510230

油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.该文采用油水二维湍流模型,基于PLIC-VOF(Piecewise Linear Interface Construction-Volume of Fluid)方法模拟油水界面运动,以油水密度比值、水流流速、围油栏吃水深度和油的运动黏度为参数,研... 详细信息

油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.该文采用油水二维湍流模型,基于PLIC-VOF(Piecewise Linear Interface Construction-Volume of Fluid)方法模拟油水界面运动,以油水密度比值、水流流速、围油栏吃水深度和油的运动黏度为参数,研究了围油栏前压力梯度的变化及其对油水界面稳定性影响的规律.研究结果表明围油栏前压力垂直结构直接决定了油水界面稳定性;临界压力梯度作为判断油水界面稳定性的标准在多数情况下都是很有效的,但是由于没有考虑运动黏度的影响,当运动黏度小于0.15cm2s-1时,不能再运用临界压力梯度标准判断油水界面稳定性.

关键词：油水湍流模型临界压力梯度界面稳定性溢油围油栏失效 PLIC-VOF方法

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一种凝析气藏井筒积液判别方法

新疆地质 2018年第2期36卷 277-282页

作者：陈叔阳李龙龙邓磊中石化西北油田分公司勘探开发研究院新疆乌鲁木齐830011 中国地质大学石油工程系中深部流体渗流实验室湖北武汉430074

基于质量守恒与帕斯卡压力定律,将混合状态下油气水三相产生的压力转换为相同条件下静置油气水分离状态下产生的压力,得到任一深度压力梯度表达式。以气体状态方程为基础,在不考虑溶解气油比、油水压缩系数前提下,得到由井口测量参数表... 详细信息

基于质量守恒与帕斯卡压力定律,将混合状态下油气水三相产生的压力转换为相同条件下静置油气水分离状态下产生的压力,得到任一深度压力梯度表达式。以气体状态方程为基础,在不考虑溶解气油比、油水压缩系数前提下,得到由井口测量参数表征的压力梯度,模型简化后得到气水两相时的压力梯度计算模型。在此基础上,结合井筒流态与研究区132条不同阶段测试的压力梯度曲线分析,利用实际生产参数,建立研究区不同油水比条件下临界压力梯度数据表。通过临界压力梯度分析研究区不同构造、不同井型、不同见水类型气井压力梯度测试资料,判断气井积液时间,并与动态经验判别井筒积液时间对比,二者判别结果一致。凝析气井临界压力梯度判别结果表明,当井口压力低于气藏露点压力时,压力梯度曲线的波动可能由井筒内反凝析导致。修正油田现场压力梯度曲线判别井筒积液方法,可提高压力梯度曲线判别井筒积液准确度。

关键词：井筒积液临界压力梯度气体状态方程压力梯度曲线凝析气藏

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气体低速非达西渗流机理及渗流特征研究

特种油气藏 2006年第6期13卷 43-46页

作者：刘晓旭胡勇朱斌李宁冯曦中油西南油气田公司四川成都610051

为明确气体在低速渗流状态下的渗流规律以及产生低速非达西渗流的实质性原因,运用分子动力学、热力学和渗流力学等相关知识,基于滑脱效应和阈压效应两方面分析了气体在低速渗流状态下的渗流机理及渗流特征。研究认为,气体滑脱效应是毛... 详细信息

为明确气体在低速渗流状态下的渗流规律以及产生低速非达西渗流的实质性原因,运用分子动力学、热力学和渗流力学等相关知识,基于滑脱效应和阈压效应两方面分析了气体在低速渗流状态下的渗流机理及渗流特征。研究认为,气体滑脱效应是毛细管壁处气体分子滑流和毛细管内部气体分子扩散的综合效应,是浓度场和压力场作用叠加的结果。

关键词：含水气藏低速非达西渗流滑脱效应阈压效应启动压差临界压力梯度