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低渗煤岩气液两相流分形运动方程
被引量：
7
1
作者
薛东杰
周宏伟
+1 位作者
邓淋升
周杰
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第4期30-40,共11页
煤岩等多孔介质中毛细管气液两相流规律是解决渗透率理论表达的认识基础,也是揭示低渗机制必经路径。基于微纳米尺度上的毛细管分形结构,具体为纵向上建立分形迂曲度模型与横向上建立分形截面模型,定量解析低渗煤岩孔隙结构。分析了基于...
煤岩等多孔介质中毛细管气液两相流规律是解决渗透率理论表达的认识基础,也是揭示低渗机制必经路径。基于微纳米尺度上的毛细管分形结构,具体为纵向上建立分形迂曲度模型与横向上建立分形截面模型,定量解析低渗煤岩孔隙结构。分析了基于Hagen–Poiseuille方程与毛管压力公式的迂曲度定义差异,后者结合压汞实验更适用于微米尺度以下孔道渗流描述。基于分形标度关系,分析了长径比、迂曲度分维对分形影响系数的影响。开展了煤岩压汞试验,计算得到平均迂曲度与分维,并定义二者乘积为迂曲度系数。基于Carman–Kozeny方程推导了毛细管截面分形结构方程,包括周长分维与面积分维理论表达式。建立了气液两相驱替模型,基于Washburn运动方程,推导了界面位置与速度的分形运动方程。基于Nano–CT重构了低渗煤岩纳米-微米孔隙结构,获得了孔径与孔隙体积分布,结合分形模型计算了面积分维与周长分维。最后基于NMR实验开展了两相N2–H2O驱替实验,获得了实验驱替下界面运动距离与速度分布。结果表明:毛细管分形结构可作为解释低渗机制的几何桥梁。迂曲度系数可全面反映迂曲度与迂曲分维的影响,近似与渗透率呈线性关系。验证了分形截面模型的可靠性,指出煤岩低渗机制尚应考虑分形截面粗糙度系数的影响。通过驱水信号分布证实了分形运动方程的有效性。
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关键词
低渗
分形
结构
分形
迂曲度
模型
分形截面模型
分形
运动方程
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职称材料
题名
低渗煤岩气液两相流分形运动方程
被引量：
7
1
作者
薛东杰
周宏伟
邓淋升
周杰
机构
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室
出处
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第4期30-40,共11页
基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51504257)
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0600704)
煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室开放课题资助项目(2011DA105287-FW201604)
文摘
煤岩等多孔介质中毛细管气液两相流规律是解决渗透率理论表达的认识基础,也是揭示低渗机制必经路径。基于微纳米尺度上的毛细管分形结构,具体为纵向上建立分形迂曲度模型与横向上建立分形截面模型,定量解析低渗煤岩孔隙结构。分析了基于Hagen–Poiseuille方程与毛管压力公式的迂曲度定义差异,后者结合压汞实验更适用于微米尺度以下孔道渗流描述。基于分形标度关系,分析了长径比、迂曲度分维对分形影响系数的影响。开展了煤岩压汞试验,计算得到平均迂曲度与分维,并定义二者乘积为迂曲度系数。基于Carman–Kozeny方程推导了毛细管截面分形结构方程,包括周长分维与面积分维理论表达式。建立了气液两相驱替模型,基于Washburn运动方程,推导了界面位置与速度的分形运动方程。基于Nano–CT重构了低渗煤岩纳米-微米孔隙结构,获得了孔径与孔隙体积分布,结合分形模型计算了面积分维与周长分维。最后基于NMR实验开展了两相N2–H2O驱替实验,获得了实验驱替下界面运动距离与速度分布。结果表明:毛细管分形结构可作为解释低渗机制的几何桥梁。迂曲度系数可全面反映迂曲度与迂曲分维的影响,近似与渗透率呈线性关系。验证了分形截面模型的可靠性,指出煤岩低渗机制尚应考虑分形截面粗糙度系数的影响。通过驱水信号分布证实了分形运动方程的有效性。
关键词
低渗
分形
结构
分形
迂曲度
模型
分形截面模型
分形
运动方程
Keywords
low-permeability
fractal structure
fractal tortuosity model
fractal cross-section model
fractal dynamic equation
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
操作
1
低渗煤岩气液两相流分形运动方程
薛东杰
周宏伟
邓淋升
周杰
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
7
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