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考虑移动非达西流界面的弱透水层释水固结模型

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地球科学 2023年第9期48卷 3494-3503页

作者：赵月春王全荣中国地质大学环境学院湖北武汉430078

弱透水层中渗透流速慢,不利于监测其释水过程,于是常借助固结模型来综合评价地面沉降的演化过程.然而,传统的固结模型假定弱透水层中的渗流规律满足达西定律,可能与实际不符合.为此,本研究建立了考虑移动非达西流界面的固结模型,并采用... 详细信息

弱透水层中渗透流速慢,不利于监测其释水过程,于是常借助固结模型来综合评价地面沉降的演化过程.然而,传统的固结模型假定弱透水层中的渗流规律满足达西定律,可能与实际不符合.为此,本研究建立了考虑移动非达西流界面的固结模型,并采用有限差分法建立了该模型的数值解.其中,假设渗透系数与孔隙比都是应力的函数.通过与现有模型和室内实验数据的对比,验证了本研究模型的可靠性.结果表明新模型能更精确地模拟水位瞬时下降诱发的弱透水层固结过程.考虑移动非达西流界面的固结模型会延缓超孔隙水压力的消散过程,但不影响孔隙水压力的总消散量和总沉降量.考虑渗透系数衰减的固结模型,其孔隙水压力的消散与沉降量达到稳定的时间明显延长,且变渗透系数延缓了移动界面达到稳定的时间、致使移动界面稳定位置上移.

关键词：地面沉降弱透水层固结非达西流水文地质环境工程

孔隙介质非达西渗流Forchheimer方程量化评价

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水文地质工程地质 2024年第3期51卷 12-22页

作者：袁帅李仲夏熊涛杨赟王宗星中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074 中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

Forchheimer方程作为非达西渗流中广泛应用的基本方程之一,方程中A、B系数的确定一直是孔隙介质渗流领域中的热点及难点,不同学者根据渗流试验结果提出了不同的Forchheimer方程A、B系数的经验公式,但对于均质以及混合粒径的非均质条件... 详细信息

Forchheimer方程作为非达西渗流中广泛应用的基本方程之一,方程中A、B系数的确定一直是孔隙介质渗流领域中的热点及难点,不同学者根据渗流试验结果提出了不同的Forchheimer方程A、B系数的经验公式,但对于均质以及混合粒径的非均质条件下评价各经验公式适用性的研究较少。因此在渗流阻力试验的基础上,采用归一化目标函数和线性回归法评价了Forchheimer方程经验公式的适用性,为不同孔隙介质条件下Forchheimer方程经验公式的选取提供参考。结果表明:对于均质孔隙介质,Sidiropoulou公式对水力梯度有着很好的预测效果;对于2种混合粒径孔隙介质,在使用平均粒径的基础上,还应考虑混合粒径的质量比和大小因素,Macdonald公式的预测效果受混合粒径的质量比和大小影响较小,Kadlec and Knight公式对于水力梯度的预测结果较为稳定;对于5种混合粒径孔隙介质,使用d60作为特征粒径进行预测的效果较好,Kadlec and Knight公式对于系数A的预测效果较好,Ergun公式对于系数B的预测效果较好。研究结果能够为工程中均质及非均质松散砂砾石孔隙介质渗流计算的Forchheimer方程的选取提供依据。

关键词：孔隙介质 Forchheimer方程非达西流量化评价经验方程

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非达西流对凝析气藏的伤害

天然气工业 2004年第11期24卷 82-84页

作者：蒲春生张荣军聂翠平时宇西安石油大学石油工程学院

反凝析污染对凝析气井的伤害是凝析气藏开发中遇到的一个非常重要的问题,它将降低凝析气井产能,导致凝析油采收率的下降。而影响凝析气藏开发的另一项主要因素是非达西流,它将造成凝析气藏近井地区的凝析油析出、孔道堵塞、渗透率降低... 详细信息

反凝析污染对凝析气井的伤害是凝析气藏开发中遇到的一个非常重要的问题,它将降低凝析气井产能,导致凝析油采收率的下降。而影响凝析气藏开发的另一项主要因素是非达西流,它将造成凝析气藏近井地区的凝析油析出、孔道堵塞、渗透率降低。文章针对上述两大问题进行了深入的研究,给出了利用实验定量测定反凝析污染程度的方法;同时结合某具体凝析气田数据,使用油藏工程方法研究了紊流对其影响的程度,利用数值模拟方法模拟了在不同紊流系数下该凝析气田开发方案。通过指标对比分析,得出了气井的非达西效应对凝析气藏开发效果的影响程度和定量研究反凝析污染和非达西流影响程度的方法,为合理开发凝折气藏提供了理论参考。

关键词：凝析气藏非达西流凝析气井反凝析气藏开发凝析气田油藏工程方法产能地区问题

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边水气藏水侵动态分析方法及水侵主控因素

岩性油气藏 2024年第4期36卷 178-188页

作者：秦正山何勇明丁洋洋李柏宏孙双双成都理工大学能源学院成都610000 中国石油长庆油田公司第六采油厂西安710000

基于经典分流理论与气水渗流规律,推导了考虑气体高速非达西渗流的边水气藏分流方程,并根据四川盆地某边水气藏多口产水气井的基础资料,分析了水侵动态特征参数的变化规律及主控因素,探讨了延缓气藏水侵的技术思路与对策。研究结果表明:... 详细信息

基于经典分流理论与气水渗流规律,推导了考虑气体高速非达西渗流的边水气藏分流方程,并根据四川盆地某边水气藏多口产水气井的基础资料,分析了水侵动态特征参数的变化规律及主控因素,探讨了延缓气藏水侵的技术思路与对策。研究结果表明:(1)新的改进分流方程能够确定不同开发时刻气藏(或气井)边水的整体推进情况及见边水时间,相较于传统的基于达西定律的分流方程,该计算结果更加可靠。(2)边水气藏水侵动态受制于多种因素的综合影响,其中储层渗透率对其影响最为显著,其次为非达西流系数、相对渗透率及孔隙度,而有效厚度、供气边界及水侵流量的影响程度较小。(3)充分发掘物性较均一的低渗致密段储层的开发潜力是提升边水气藏开发效果的关键,制定合理的气藏采气强度是主动控水、稳水的重要手段。

关键词：分流理论水侵动态非达西流熵权法物性有效厚度供气边界水侵流量低渗致密储层采气强度边水气藏

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考虑非达西流的弱透水层固结计算

岩土力学 2007年第5期28卷 1061-1065页

作者：谢海澜武强赵增敏金晓丽李娟天津地质矿产研究所水资源与环境地质室天津300170 中国矿业大学煤炭资源教育部重点实验室北京100083

由于成岩作用的影响,深部弱透水层中的黏性土较为坚硬、致密,在这种黏土层中的孔隙渗流规律有偏离达西定律的现象,而在现有的地面沉降研究中,对深部弱透水层的固结变形计算始终沿用以达西定律为基础的固结方程进行,这显然是与实际情况... 详细信息

由于成岩作用的影响,深部弱透水层中的黏性土较为坚硬、致密,在这种黏土层中的孔隙渗流规律有偏离达西定律的现象,而在现有的地面沉降研究中,对深部弱透水层的固结变形计算始终沿用以达西定律为基础的固结方程进行,这显然是与实际情况不相符的。鉴于此,以孔隙渗流为非达西流为基础,对太沙基一维固结方程进行了重新推导,并采用半解析法对非达西流-太沙基一维固结方程进行了求解。分别采用达西流-太沙基固结方程和非达西流-太沙基固结方程对同一固结问题进行了计算,结果表明,考虑非达西流后土层达到某一固结度所需的固结时间较之不考虑非达西流时明显增加了,而且固结时间增长的趋势与实测的增长趋势较为一致。

关键词：弱透水层非达西流太沙基-维固结方程

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非达西效应下瞬态承压无压转换数值解

广西大学学报（自然科学版） 2024年第3期49卷 517-528页

作者：史鹏钰韦宇杰肖良陈立华广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为了研究承压含水层中不稳定承压无压完整井渗流转换机制,提出了一个考虑非达西效应的数值模型。利用Izbash方程描述了比流量与水力梯度之间的非线性关系,并通过有限差分法对模型进行求解。通过与达西渗流模型进行比较,验证了所提出模... 详细信息

为了研究承压含水层中不稳定承压无压完整井渗流转换机制,提出了一个考虑非达西效应的数值模型。利用Izbash方程描述了比流量与水力梯度之间的非线性关系,并通过有限差分法对模型进行求解。通过与达西渗流模型进行比较,验证了所提出模型的可靠性。结果表明,非达西指数、准水力渗透系数及单位储水量与非承压区的发育和含水层的降深之间呈负相关关系,这是由湍流程度的增大加速了对抽水井的补给所致。通过敏感性分析发现,降深对非达西指数、准水力渗透系数较为敏感,但对弹性储水系数和重力储水系数等不敏感。

关键词：承压含水层非达西流 Izbash方程有限差分法敏感性分析

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考虑非达西流的低渗透油藏水力压裂优化研究

中国石油大学学报（自然科学版） 2012年第3期36卷 115-120页

作者：卞晓冰张士诚马新仿甘云雁中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249 中海油研究总院北京100027

建立充分考虑低渗透油藏渗流特征以及压裂井导流能力失效性的数学模型,并在原有黑油模拟器的基础上,实现该模型的数值求解。以井生产时所诱发的压力波为基础,基于渤海湾某低渗透油田实际数据,从极限波及区域的角度对水力压裂进行优化研... 详细信息

建立充分考虑低渗透油藏渗流特征以及压裂井导流能力失效性的数学模型,并在原有黑油模拟器的基础上,实现该模型的数值求解。以井生产时所诱发的压力波为基础,基于渤海湾某低渗透油田实际数据,从极限波及区域的角度对水力压裂进行优化研究。结果表明:压裂后波及区域的增加是单井增产的主要原因;发生井间干扰时,干扰部位的极限波及区域形态可以比较直观地反映井网控制程度及剩余油分布情况;可以根据注水井和采油井在投产后压力波及系数变化开始减缓时的波及区域,确定压裂注采井的合理井距,当注采井连线与裂缝方向的夹角大于70°时,井组系统和裂缝系统的匹配性最优。

关键词：低渗透油藏非达西流压力波及区域井间干扰合理井距整体压裂数值模拟优化

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矿山岩体破坏突水非达西流模型及数值求解

岩石力学与工程学报 2016年第3期35卷 446-455页

作者：师文豪杨天鸿刘洪磊杨斌杨鑫周永发东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 北京飞箭软件公司北京100190

为模拟突水流体瞬态流动全过程并揭示突水流体流动机制,针对矿山岩体破坏突水过程中流体的高速非达西流特征和流场动力学统一性特征,基于流体质量守恒和压力平衡原理建立耦合Darcy方程、Forchheimer方程和Navier-Stokes方程的矿山岩体... 详细信息

为模拟突水流体瞬态流动全过程并揭示突水流体流动机制,针对矿山岩体破坏突水过程中流体的高速非达西流特征和流场动力学统一性特征,基于流体质量守恒和压力平衡原理建立耦合Darcy方程、Forchheimer方程和Navier-Stokes方程的矿山岩体破坏突水非达西流模型,将含水层水源、破碎岩体突水通道和采场巷道出口整个水流路径有机联系在统一流动场中;并基于有限元弱形式和有限体积法耦合积分方程,提出有限元和有限体积法相结合的数值计算方法,应用FEPG有限元软件编译FORTRAN源程序,模拟突水瞬态流动全过程。通过算例对比达西和非达西流结果表明,对于矿山岩体破坏突水问题采用非达西流模型计算十分必要,破碎岩体作为导水通道沟通含水层和巷道的水力联系,导水通道内高速水流的惯性作用是含水层充足的补给水量沿破碎带进入巷道形成突水的主要原因。

关键词：岩石力学破碎岩体非达西流有限体积法 Forchheimer方程

越流含水层抽水井附近非达西流与达西流区界面位置变化规律研究

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水利学报 2012年第10期43卷 1171-1178页

作者：王全荣唐仲华文章詹红兵中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 德克萨斯农工大学地质与地球物理系

为了研究越流含水层系统中大口径完整井附近地下水流动规律,根据Reynolds数将渗流场分为非达西流与达西流两个区域,提出了一种基于有限差分原理的迭代法,来模拟两区界面位置(RcD)随时间的变化规律,并采用实测数据验证本文解的实用性。... 详细信息

为了研究越流含水层系统中大口径完整井附近地下水流动规律,根据Reynolds数将渗流场分为非达西流与达西流两个区域,提出了一种基于有限差分原理的迭代法,来模拟两区界面位置(RcD)随时间的变化规律,并采用实测数据验证本文解的实用性。结果表明:抽水初期,RcD很小,本文解与全达西流解析解几乎重合;抽水中期,RcD逐渐增大,解析解与数值解的降深曲线差别很明显,而在非达西流区域,本文解与全非达西流解析解的降深曲线斜率差别不大;在抽水后期,地下水流场达到稳定,RcD达到最大值,同时,在非达西流区域中,本文解与全非达西解吻合较好,在达西流区域,本文解与全达西流解吻合较好。RcD对井筒半径和滤水管半径比较敏感。当RcD趋于无穷大时本文解转化为全非达西流解;当RcD趋于0时本文解转化为全达西流解。

关键词：非达西流边界条件有限差分法 Izbash定律