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裂缝中气液二相流体临界渗流机理与理论研究

杨栋  
【摘要】:在石油天然气开采、煤层气开发及煤矿瓦斯抽放等工程领域中,都存在着裂缝中气液二相流体渗流的问题。气液二相流体的相对渗透率决定着油气、煤层气、瓦斯等资源的采收率。我们在进行低渗透煤层裂缝渗透特性实验的过程中,发现当气液相对饱和度达到某一临界值时,气液二相流体的相对渗透率都会迅速下降,甚至发生二相流体的流动都停止的现象。我们称这种现象为气液二相流体在裂缝中渗流的临界渗流现象。为了揭示这种奇特现象产生的机理,采用了理论推演、数值实验、物理模拟、实验室岩石裂缝渗流试验、现场工程数据分析等手段,对裂缝中气液二相流体临界渗流的机理与理论进行了全面的、详细的研究,取得了如下主要成果和结论: 1.通过对气体、液体以及气液二相流体各自在裂缝中的渗流规律,进行详细的理论分析和推演,建立了裂缝中气液二相流体渗流的混合数学模型,该模型主要包括五个控制方程; 连续性方程:div(P_w(?)_w+P_g(?)_g)+(?)(P_wS_w+P_gS_g)/(?)t+I=0 气体裂缝渗流达西定律:q_g=(-b~2/12μ_g)S_g((?)P/(?)S) 液体裂缝渗流达西定律:q_w=(-b~2/12μ_w)S_w((?)P/(?)S)


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