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理想孔隙介质超声蠕动以及超声波在其中的传播

曲文宇  
【摘要】:大功率超声波油井增油技术主要是研究超声波对石油储层中流体的流动性质的影响,饱和流体孔隙介质与实际石油储层的结构十分接近,因此研究超声波对饱和孔隙介质中流体的流动规律的影响是很重要的。论文以流体力学相关理论为基础,采用理想平行毛细管束孔隙介质模型,建立孔隙介质的声致蠕动流模型,采用摄动分析的方法求出蠕动净流量的数学表达式,分析超声波参数和油层属性参数对净流量的影响。同时,本文建立超声波在油层中传播的数学模型,研究超声波在油层中的传播规律。概括起来,本论文的主要研究内容如下: (1)采用Ganiev等人提出的超声波油井增产理论,研究超声波辐射对孔隙介质中流体的影响,建立孔隙介质的孔道壁面横波变形的蠕动模型,并且取超声波的振幅与孔隙半径的比值作为小参数,采用摄动分析的方法求出在二阶近似的情况下超声蠕动引起净流量的计算公式。 (2)研究ε,α,Re,Kn和χ五个参数对无量纲蠕动净流量的影响,分析无量纲蠕动流的变化规律。应用声学、力学相关理论,建立超声波参数与净流量的联系,将无量纲蠕动流问题转化为有量纲蠕动流问题,分析超声波功率、频率、声源距离以及油层参数对净流量的影响。 (3)采用理想等直平行毛细管束孔隙介质模型,考虑流体的粘滞作用,建立超声波在油层中传播的数学模型,求出超声波在油层中的衰减系数,探讨超声波在油层内的传播规律,着重分析超声波频率以及孔隙度、渗透率、流体粘度等油层参数对超声波衰减的影响。


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