水氣兩相流在單裂隙巖體中運(yùn)移規(guī)律的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來,隨著石油、天然氣、煤層氣等天然能源開采、核能源廢料排放以及地下空間利用等工程興建,水氣兩相流在裂隙巖體中的滲流問題越來越受到人們的關(guān)注。本文基于粘性流體力學(xué)和多相滲流力學(xué)理論,將裂隙巖體簡化為等效連續(xù)介質(zhì)、雙孔雙滲介質(zhì)和孔隙—裂隙介質(zhì),系統(tǒng)研究了水氣二相流體在不同巖體介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律,包括二相滲流理論分析、巖體介質(zhì)模型數(shù)學(xué)模型建立和滲流效應(yīng)分析對(duì)比三部分內(nèi)容,本文的主要工作如下:
　　(1)應(yīng)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論,兩相流滲流

2、理論,并結(jié)合Van-Genuchten模型、Darcy定律建立了各向同性介質(zhì)兩相流運(yùn)移動(dòng)力學(xué)模型,引用該二相流滲流模型描述二相流體在等效連續(xù)介質(zhì)、雙孔雙滲介質(zhì)及孔隙—裂隙介質(zhì)孔隙部分中流動(dòng)狀態(tài),同時(shí)將Navier-Stokes方程作為孔隙—裂隙介質(zhì)中裂隙部分中運(yùn)動(dòng)方程,分別建立了三種巖體介質(zhì)各自不同的數(shù)學(xué)模型;
　　(2)基于巖體中真實(shí)裂隙粗糙度的考慮,應(yīng)用對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)描述單條裂隙隙寬變化情況,建立了二維粗糙裂隙模型;

3、　　(3)根據(jù)三種不同介質(zhì)模型中二相流流動(dòng)規(guī)律的數(shù)值模擬研究,分別對(duì)相對(duì)滲透率曲線及二相流運(yùn)移速度矢量變化情況進(jìn)行了描述分析,得到雙孔雙滲介質(zhì)模型較等效連續(xù)介質(zhì)模型驅(qū)替效果明顯,而孔隙—裂隙介質(zhì)模型其孔隙氣相飽和度受裂隙影響明顯,流體交換影響下氣體多沿裂隙流出;雙孔雙滲介質(zhì)模型流體速度高于等效連續(xù)介質(zhì)模型1個(gè)數(shù)量級(jí),相對(duì)以上兩種模型,孔隙—裂隙介質(zhì)模型其裂隙流動(dòng)起主導(dǎo)作用效果明顯,故采用該模型模擬巖體中流體流動(dòng)更貼近于實(shí)際。