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煤储层分形孔隙结构中流体运移格子Boltzmann模拟被引量：5: 2013年; 耦合理论模型与数值模拟方法,详细分析了煤储层孔隙结构分形特征对煤层气运移的控制作用.首先,采用Menger海绵体构造思想模拟了三维煤岩介质的非线性孔隙结构;随后,借助多孔介质渗透率的串联,并联模式预测模型,推导出分形多孔介质渗透率同孔径分布特征之间的关系,并采用格子波尔兹曼方法验证了其有效性.基于耦合方法,系统分析了分形多孔介质孔隙度,孔隙结构分形维数Db,孔径范围[rmin,rmax]等参数对其渗透率的影响,结果表明:①最大孔径rmax形成的通道主宰,呈近2次方关系;②最大孔径同最小孔径比越大,渗透率越高;③Db与之间呈负幂乘关系,并表现出分段特征,拐点为Db=2.5附近.综合以上分析结果,推演出分形多孔介质渗透率预测模型为max n Cfr,其中C为常量,n为接近2的常量,f是同孔隙结构信息相关的表达式.最后,本文还讨论了Db=2时,本文预测模型与Kozeny和Carman模型=Crn的等效性.; 金毅宋慧波胡斌祝一搏郑军领; 关键词：多孔介质煤储层

煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析被引量：17: 2013年; 探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孔介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法(LBM)模拟孔隙中气体单相流的运移过程,并基于数值试验结果,分析煤岩介质中影响渗透率的主要因素及流体运移达到平衡态前的演化模式。分析结果表明:(1)多孔介质的渗透性能受控于少量、连通性好的大孔所形成的通道,而小孔及微孔中气体的行为基本属于浓度扩散过程;(2)孔隙属性空间变异条件相同情况下,孔隙度同渗透率之间满足乘幂关系,但幂率系数随孔隙属性变异因子的降低而增加;(3)渗透率随时间呈减少趋势,自运移开始达到动态平衡的耗时量同孔隙度之间是一种负相关的幂率关系。; 金毅宋慧波潘结南郑军领祝一搏; 关键词：采矿工程煤岩多孔介质格子BOLTZMANN方法

单裂隙端面复合形貌影响下流体渗流特征: 2024年; 自然储层裂隙端面在一定尺度下往往会表现出非匹配特征,由此产生的开度非均一分布对流体渗流行为具有重大影响。因此,厘清裂隙复合形貌特征对渗透性能的控制作用对于油气产能的准确评估至关重要。首先,结合岩石裂隙复合形貌特征,以解析推导方式确定了粗糙裂隙中阻碍流体运移的2种效应,分别是端面粗糙效应和开度粗糙效应;其次,在通过权重算法对粗糙裂隙端面间的非匹配行为进行二维表征的基础上,采用格子Boltzmann方法进行孔隙尺度模拟再现了非匹配粗糙裂隙中流体的运移过程,并据此系统分析了流体渗流的影响特征。结果表明:由于未考虑开度非均一分布的影响,导致了三重效应渗透率预测模型对渗透率的过高估计,且预测误差取决于端面非匹配程度;开度非均一分布在一定程度上阻碍了流体的有效运移,同时也间接削弱了裂隙的渗透性能,其削弱能力受控于开度相对粗糙度。; 张海波李伟娜郑军领; 关键词：格子BOLTZMANN

自仿射粗糙割理中流体渗流的分形定律被引量：7: 2015年; 耦合分形理论、裂隙流控制方程及孔隙尺度下数值模拟技术,详细分析了煤储层单割理中端面几何对流体运移的控制作用.首先,依据流阻成因及作用方式,确立了割理端面几何对流体运移的多重效应模式及其所对应的物理参数,依次为水文弯曲度、局部粗糙度因子以及端面曲折率.在此基础上,利用割理端面几何的自仿射属性,构建了观测尺度为割理开度时的分形裂-渗方程.其中,水文弯曲度和端面曲折率表现出不同的尺度不变特征,而局部粗糙度因子则具有长程平稳的特点.最后,利用格子Boltzmann方法于孔隙尺度下模拟了粗糙割理中煤层气的运移规律,结果表明:参数物理意义明确的新裂-渗方程解析值同数值模拟渗透率之间是高度一致的;在粗糙割理中,流速剖面的分布是一种正态分布而非抛物线模型;端面几何除了摩擦作用外还会引起涡流效应,并且同其局部特征直接相关,这会加剧压力的损失.; 金毅郑军领董佳斌黄存捍李翔吴影; 关键词：赫斯特指数格子BOLTZMANN模型

煤储层粗糙割理中煤层气运移机理数值分析被引量：9: 2014年; 有效描述粗糙割理中煤层气运移机理是实现其产能准确评估的基本前提。结合裂隙的立方定律以及广义Kozeny-Carman孔-渗方程,于理论层面推导了考虑内、外摩擦所致的裂-渗关系模型。其中内摩擦效应以煤层气运移的水文弯曲度来描述,外摩擦则通过引入端面曲折率来定义。借助分形理论实现了割理端面粗糙几何的定量描述,并采用格子Boltzmann方法模拟了煤层气运移过程,分析了端面分形维、绝对粗糙度以及相对粗糙度对煤层气输运特征的影响。在此基础上,对比分析了新裂-渗方程解析值同数值模拟渗透率之间的关系。结果表明,考虑了内、外摩擦效应的新方程能有效描述微观粗糙割理中煤层气的运移规律,并且物理意义明确。; 金毅祝一搏吴影郑军领董佳斌李翔; 关键词：煤储层煤层气格子BOLTZMANN方法

颗粒填充型分形孔隙结构复杂组构表征被引量：4: 2022年; 颗粒填充型多孔介质广泛发育于自然储层中,且常常表现出复杂的颗粒形貌、随机的空间分布以及分形的尺度结构等特征,它们的空间组配严重影响着油气资源的赋存运移。因此阐明孔隙结构细观控制机制是实现资源高效开发利用的基础,而其定量表征是根本。为此,依托于新近出现的分形拓扑理论标定了颗粒填充型分形多孔介质中孔隙结构的两类复杂类型,即描述颗粒几何形貌的原始复杂性,以及主宰尺度不变属性的行为复杂性。依据尺度不变属性的基本要求,判识出原始复杂性与行为复杂性相互独立的关系,明确了复杂类型组构模式。在此基础上,借助四参数随机生长算法实现了原始复杂性要素的等效表征,利用分形拓扑理论实现了自相似、自仿射属性的尺度不变定义,进而构建了任意颗粒填充型分形多孔介质模型定量表征的数学框架。最后,系统分析了原始复杂性以及行为复杂性对孔隙结构特征的控制,即颗粒团簇破碎程度、随机分布特征、边界粗糙度隶属于原始复杂性,自相似、自仿射等尺度结构特征则受控于行为复杂性,而孔隙结构的各向异性特征是原始复杂性及行为复杂性耦合作用结果。; 金毅王俏俏董佳斌董佳斌刘顺喜郑军领; 关键词：岩石力学多孔介质各向异性

基于LBM方法的井间干扰对煤层气排采的影响机理分析被引量：2: 2020年; 为了探明煤层气排采井间的相互干扰机制对合理布设井网、提高煤层气采收率的影响,采用LBM数值模拟方法再现了煤层气从割理空间至排采井口的运移过程,并系统分析了不同排采参数及井间干扰对产气量的影响机理。结果表明,井间干扰导致井筒间产气量差异随井间距的变化表现出波动起伏特征;若考虑单井产气量,井间干扰对产气量具有分段效应,当井间距Ds小于382.5 lu(lu为模拟格子长度单位)时为抑制作用,反之为促进作用;过小的井间距不利于煤层气排采,井间距超过临界阈值382.5 lu时,可加快煤层气的采收速率;井口平均流速v同压力差△p满足幂率关系v≈3.2△p^0.94。; 郑军领金毅金毅刘效坤王成; 关键词：井间干扰采收率

孔隙-孔喉分形多孔介质复杂类型组构模式表征被引量：8: 2020年; 自然储层孔隙结构复杂,孔隙和孔喉共存且往往会表现出分形特征。经典的数量-尺度关系Rns及其衍生模型虽然能有效获取分形维数D,然而它们之间多对一的关系无法保证反演建模的惟一性。与此同时,分形对象中复杂类型的种类及其组构模式尚不明了,这导致储层复杂孔隙结构等效表征的困难。因此,厘清孔隙和孔喉多类型共存、多尺度分布的孔隙结构中的复杂类型,进而定量表征其组构模式对评估油气的赋存和运移规律至关重要。新近出现的分形拓扑理论表明分形对象是耦合原始复杂性与行为复杂性的双复杂系统。这两类复杂类型表现出相互独立的组构模式,其中原始复杂性确定单尺度与多尺度、单相与多相、单类型与多类型等缩放类型,而行为复杂性则决定自相似、自仿射、多重分形等尺度不变特征。基于此,本文有效标定了孔隙-孔喉耦合分形结构中的复杂类型种类,查明了孔隙、孔喉以及其连通性的原始复杂性归属,利用泰森多边形算法实现了孔隙-孔喉耦合行为的定量描述,依据分形拓扑理论给出了行为复杂性的尺度不变定义,结合原始复杂性与行为复杂性组构模式发展了一种精细表征孔隙-孔喉耦合分形孔隙结构的算法。基于新算法,模拟了不同复杂组构模式下的分形多孔介质,分析了原始复杂性与行为复杂性对孔隙结构的影响,推演了孔隙度及比表面积计算公式并验证了其有效性。; 金毅权伟哲秦建辉刘仙鹤郑军领郑军领

自然分形多孔储层复杂类型及其组构模式表征:理论与方法被引量：3: 2023年; 自然储层孔隙结构由于成因多样,往往表现为一种多元几何在尺度不变属性控制下的多尺度组配系统,其定量表征是精准评估储层静态物性以及有效揭示输运属性细观控制机制的关键。最新研究表明,分形对象是由相互独立的原始复杂性和行为复杂性组配而成的双复杂系统,因此原始复杂性的等效表征以及行为复杂性的惟一定义是实现储层孔隙结构定量表征的关键。基于以上认知,系统研究储层复杂孔隙结构表征方法并总结各自的优势与局限性,界定分形孔隙结构中原始复杂性要素,发展孔–喉–固–网–连的算法并实现单尺度/多尺度、单相/多相、单元/多元等任意原始复杂类型的等效表征,利用分形拓扑理论确保了孔隙结构中自相同、自相似、自仿射等分形行为的唯一定义,依托复杂组构概念构建分形多孔介质复杂孔隙结构的统一表征模型,进而在充分验证了新模型有效性的基础上论述其对自然储层孔隙结构精细描述的适配性,形成了分形多孔介质定量表征的理论与方法体系。; 金毅刘丹丹郑军领郑军领董佳斌黄欢赵静妍刘顺喜宋慧波; 关键词：岩石力学孔隙结构

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