三维裂隙网络与多孔介质渗流的等效18页PPT

裂缝性低渗透油藏等效连续介质模型本文以平行板理论为基础，利用渗透率张量理论和渗流力学的相关理论，建立了裂缝性低渗透油藏的等效连续介质模型，将裂缝性低渗透储层模拟为具有对称渗透率张量的各向异性等效连续介质。

在此基础上研究了天然裂缝参数对储层渗透率的影响。

1 裂缝性低渗透油藏的等效渗透率张量假设裂缝性低渗透储层由许多裂缝发育的裂缝区域和不存在裂缝的基质区域构成，首先利用平行板理论和渗流力学的相关理论，建立裂缝发育区域的渗透率张量模型，然后建立了由裂缝区域（由裂缝与基质组成）和基质区域（纯基质）构成的裂缝储层的理论模型。

示意图如图所示。

1.1 裂缝发育区域的渗透率张量假设：在裂缝发育区域，裂缝均匀分布，裂缝间相互平行，方向一致，且都为垂直裂缝，裂缝在平面上和纵向上完全贯通。

裂缝发育区长度为l，宽度为b，高度为h，裂缝渗透率为Kf，裂缝开度为bf，缝间基质宽度为bm，裂缝的线密度为DL；考虑储层基质的各向异性，基质x方向渗透率为Kmx，基质y方向渗透率为Kmy，基质z方向渗透率为Kmz。

在简化模型中，直角坐标的x轴与裂缝水平方向平行，y轴与裂缝垂直，z轴与裂缝纵向1/ 6平行，基质渗透率三个主方向与坐标轴x，y，z一致。

1.1.1 沿裂缝水平方向的等效渗透率沿裂缝水平方向的总流量Q 为基质与裂缝流量之和，即（２）根据（1）（2）两式，可得沿裂缝水平方向的等效渗透率为（３）1.1.2垂直裂缝方向的等效渗透率垂直裂缝方向总的压降等于裂缝压降与基质压降的和，即（４）（５）经化简可得（６）1.1.3纵向上的等效渗透率同理可推得储层纵向上的渗透率Kzg(7)1.1.4 裂缝渗透率由平行板理论可推导出单条裂缝的渗透率公式为：(8)1.2 裂缝储层的渗透率张量在求得裂缝发育区域的渗透率张量后，再利用等值渗流阻力法，可求得由裂缝发育区域和纯基质所构成的裂缝储层的渗透率2/ 6张量。

假设沿x方向（裂缝发育方向）共有m组裂缝，每组裂缝中的裂缝长度相等都为lfxi,裂缝组间的基质区域长度为lmxi,沿x方向研究区域长为lx，认为沿x方向的研究区域为裂缝发育区域与基质区域所构成。

三维裂隙网络线单元渗流模型及其校正的开题报告一、选题背景随着地下水资源的严重缺乏和对地下水资源管理和保护的需求日益迫切，渗流模型成为评估地下水资源量和保护地下水环境的重要工具。

然而，由于地下水流动过程的复杂性和不确定性，传统的渗流模型往往难以准确地描述地下水流动过程。

因此，研究新的渗流模型具有重要的意义。

在地下水流动中，地下岩石的裂隙是水流通道的重要构成部分。

因此，研究裂隙网络渗流模型具有重要的意义。

三维裂隙网络线单元渗流模型是相对新的渗流模型，它将岩石裂隙网络化为线单元，将裂隙间的渗透系数表示为线单元间的联系系数，从而准确地描述了裂隙网络的渗流过程。

然而，该模型存在一些不足，如渗透系数的计算过于简化、模型参数的获取困难等问题。

二、研究目的本课题旨在构建三维裂隙网络线单元渗流模型，并通过实际案例对其进行校正，以提高模型的可靠性和准确性。

三、研究内容1. 建立三维裂隙网络线单元渗流模型，并分析其原理和特点。

2. 根据实际案例，获取模型参数，并构建模型。

3. 通过数值模拟，对模型进行校正，提高模型的可靠性和准确性。

四、研究方法1. 建立三维裂隙网络线单元渗流模型，采用Matlab等数学软件进行编程模拟。

2. 根据实际案例，采用随机游走和采样试验等方法获取模型参数。

3. 通过数值模拟，对模型进行校正，采用有限元法、有限差分法等数学工具进行模拟分析。

五、研究意义通过研究三维裂隙网络线单元渗流模型及其校正，可以：1. 提高渗流模型的计算精度和可靠性，为地下水资源管理和保护工作提供科学依据。

2. 探究地下水流动过程和岩石裂隙结构之间的关系，为水文地质、岩土工程等领域的研究提供理论基础。

3. 推动渗流模型理论和方法的发展，促进地下水资源开发和利用的可持续发展。

地下水动力学：是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。

它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程，对地下水从数量上和质量上进 行定量评价和合理开发利用，以及兴利防害的理论基础。

第一章渗流理论基础§—1渗流的基本概念、地下水在含水岩石中的运动1多孔介质：具有孔隙的岩石。

含水介质一般分为三类： 孔隙介质：含有孔隙水的岩层。

裂隙介质：含裂隙水的岩层。

岩溶(Karst )介质：含岩溶水的岩层。

、地下水和多孔介质的性质1地下水的状态方程地下水的状态方程：实际上是地下水的体积和密度随压力变化的方程。

：_ 1dVV dp等温条件下，水的压缩系数为： 设初始压强p o 时，水的体积为V o ,当压强变到p 时，体积变为V ，由上式得: V 二V o V =V 0e 七p T )用Taylor 级数展开，舍去高次项，得到如下的状态方程：V = V o [1- 3 ( P-P 0)] p = po [1- 3 ( p-p o )] 2多孔介质的某些性质 (1) 多孔介质的孔隙性孔隙度：指孔隙体积和多孔介质总体积之比。

有效孔隙：互相连通的、不为结合水所占据的那一部分孔隙。

有效孔隙度：指有效孔隙体积和多孔介质总体积之比。

死端孔隙：一端与其它孔隙连通，另一端是封闭的，其中的地下水是相对停滞的。

(2) 多孔介质的压缩性天然条件下，一定深度处的多孔介质，要受到上覆岩层荷重的压力。

荷重增加，将引起 多孔介质的压缩。

多孔介质的压缩系数：VdV V 。

V1 dV b dV 』W 觀厂 dd d 乂 趙忆d VunV L多孔介质的压缩包括固体 上式令V b d V b d 、上式变为：a = (1-n )固体骨架的压缩性比孔隙的压缩性小的多，上式变为:a =n a p三、贮水率和贮水系数1.水位变化对含水层厚度的影响有效应力 地下水位下降，水压力减小，有效应力增大，多孔介质被压缩。

多孔介质的压缩包括固体颗粒的压缩和孔隙的压缩。

一、绪论●渗流力学研究对象渗流力学是研究流体在多孔介质中运动规律的科学。

是流体力学与岩石力学、多孔介质理论、表面物理、物理化学以及生物学交叉渗透而形成的。

自创立至今，在地下水、石油、天然气、煤层气(页岩气）、地热、核能等资源能源开发及水利、水电、采矿、交通等工程建设中得到广泛应用，同时在生物医学、地下水污染控制、二氧化碳捕集与埋存、多孔介质传质传热等科技问题的研究中得到了长足发展，而在非线性、多尺度、多物理场以及物理化学渗流等研究领域中面临新的挑战。

渗流力学已成为众多工程、技术领域的理论基础，对科学技术的发展起到重要作用。

●渗流力学的重要性●渗流力学发展史●渗流力学的研究方法与学习方法●教材与参考书目•多孔介质(Porous media)由固体骨架和相互连通的孔隙、裂缝或各种类型毛细管所共同组成的材料，作为油气储集层的岩石就是一种典型的多孔介质。

流体可以在其中储集，也可以在其中流动。

孔隙介质流体分布特征双重介质多重介质1.1渗流力学定义及其研究内容按应用范围进一步划分为：地下渗流、工程渗流、生物渗流等。

●地下渗流是指土壤、岩石和地表堆积物中流体的渗流。

它包含地下流体资源开发、地球物理渗流以及地下工程中渗流几个部分。

地下流体资源包括石油、天然气、煤层气、地下水、地热、地下盐水以及二氧化碳等等。

●工程渗流是指存在于人造多孔介质或工程装置中的流体渗流，它涉及化学工业、冶金工业、原子能工业、机械工业、建筑工业、轻工食品等多个部门。

●生物渗流是指存在于人体和动植物体内的流体渗流，它包含人体和动物体内毛细血管中的血液流动与呼吸系统的气体运动，植物体内的水分糖分的流动等。

1.2渗流力学的重要性渗流力学是油气田（石油、煤层气、页岩气）开发的重要理论基础（地层到井筒的流动等）★渗流力学也是地下水开发和地下水环保领域的理论基础。

★范围日益广泛，除地下渗流外，还研究工程装置和工程材料中的渗流问题，逐步形成工程渗流力学；此外，渗流力学与医学、生物学和生理学等交叉渗透，发展出生物渗流力学（郭尚平院士）。