岩石微尺度模型重建及其热-流-固耦合细观机理研究
作者：宋睿等著
出版时间： 2017年版
内容简介
　　本书是作者近年来在岩石微尺度孔隙建模研究及岩石热流-固耦合细观机理研究的成果总结。全书共分9章，第一章简要介绍了岩石微尺度建模及热流-固耦合细观机理研究的研究现状及不足，简要概述了全书的主要内容与创新点；第二章介绍了岩石微米级成像技术分类、岩石微尺度图像处理方法及孔隙度与孔径分布参数的获取；第三章介绍了基于微流边界层理论的孔隙流体热流固耦合数学模型及实现方法；第四章介绍了二维微观水驱油物理模型实验及数值模拟研究；第五章介绍了基于*大球法构建的等效孔隙网络模型方法，及基于该模型的单相、油水两相渗流数值模拟；第六章介绍了岩石非结构化网格模型重建方法及基于该模型的单相、油水两相渗流数值模拟和单相流固耦合机理研究；第七章介绍了岩石结构化网格模型重建方法，并与第五、第六章中的重建方法进行了对比分析；第八章介绍了基于岩石微米压痕实验的微尺度岩石力学参数的获取，并利用结构化网格模型再现了了微米压痕实验过程，预测了岩石微米尺度下的屈服极限；第九章介绍了基于岩石结构化网格模型的热流固耦合机理数值模拟研究成果
目录
目 录
第1章 绪论1
1.1 研究目的与意义1
1.2 国内外研究现状2
1.2.1 孔隙结构获取及表征研究动态2
1.2.2 岩石热-流-固耦合研究现状14
1.3 主要研究内容与技术路线18
1.3.1 主要研究内容18
1.3.2 研究技术路线19
第2章 岩心微CT成像及孔喉参数获取21
2.1 岩心微CT成像实验21
2.1.1 岩心成像简介21
2.1.2 微CT成像技术22
2.1.3 三维岩石微观CT图像23
2.2 图像处理27
2.2.1 图像提取27
2.2.2 图像降噪及二值化28
2.3 岩心特征参数获取31
2.3.1 利用样品图像计算孔隙度31
2.3.2 孔径分布计算33
2.4 本章小结35
第3章 基于N-S方程的多孔介质流体输运数学模型36
3.1 基于微流边界层理论的孔隙多相流体渗流数学模型37
3.1.1 基本方程组37
3.1.2 多相流体表面张力及润湿性表征39
3.1.3 微观水驱油过程模拟40
3.1.4 岩石骨架变形数学模型41
3.2 岩石热-流-固耦合的实现过程41
3.3 微流边界层理论及应用43
3.3.1 固体表面对液体分子间作用力43
3.3.2 微流边界层内流体黏性系数45
3.3.3 微毛细管单相渗流数值模拟及实验验证45
3.3.4 微毛细管油水两相渗流数值模拟51
3.4 本章小结54
第4章 二维微观水/CO2驱油实验及数值模拟研究55
4.1 微观水驱油模型实验55
4.2 二维孔隙模型重建及壁面距离的求解56
4.2.1 二维孔隙模型重建56
4.2.2 壁面距离求解58
4.3 数值模拟58
4.3.1 微观水/CO2驱饱和油数值模拟58
4.3.2 油驱水后水驱油62
4.4 本章小结64
第5章 基于最大球法的等效孔隙网络模型构建及渗流规律研究65
5.1 基于最大球法的孔隙网络模型重建65
5.1.1 建模流程65
5.1.2 孔隙网络模型参数分析68
5.2 基于泊肃叶定律的两相渗流数学模型71
5.2.1 渗透率计算71
5.2.2 准静态油水驱替过程模拟72
5.3 单相及油水两相渗流数值模拟结果73
5.3.1 绝对渗透率预测73
5.3.2 油水两相渗流过程预测74
5.3.3 不同润湿性条件下水驱油两相渗流规律76
5.4 本章小结78
第6章 基于非结构化网格模型的水驱油过程及流-固耦合机理研究79
6.1 微尺度岩心三维非结构化网格模型建模79
6.2 单相及油水两相渗流机理研究81
6.2.1 单相流模拟及渗透率预测82
6.2.2 油水两相渗流模拟84
6.3 单相流-固耦合数值模拟研究86
6.3.1 模型相关参数86
6.3.2 流-固耦合数值模拟88
6.4 本章小结91
第7章 岩心微尺度结构化网格模型重建方法及与其他重建模型的对比分析93
7.1 结构化网格建模流程93
7.2 等效孔隙网络模型、非结构化和结构化网格模型的对比分析100
7.2.1 模型拓扑结构对比101
7.2.2 绝对渗透率预测对比107
7.2.3 油水驱替过程预测对比108
7.3 本章小结111
第8章 基于压痕实验的岩心微观力学性能测试113
8.1 压痕实验简介114
8.2 基于压痕实验的岩石力学参数测定115
8.2.1 实验过程115
8.2.2 实验数据处理117
8.3 基于压痕实验数据和岩样微尺度有限元模型的数值模拟研究119
8.3.1 几何模型121
8.3.2 数值模拟122
8.4 本章小结127
第9章 热-流-固耦合作用下水驱油机理研究128
9.1 油水两相渗流128
9.1.1 水驱饱和油模型128
9.1.2 流体物性的影响130
9.1.3 岩石润湿性的影响140
9.2 热-流-固耦合数值模拟142
9.2.1 模型边界条件142
9.2.2 应力和温度对孔隙结构演化及渗透率的影响143
9.2.3 应力、温度对水驱油效果的影响150
9.3 本章小结154
参考文献156


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