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| 1 | 现代油气渗流力学体系及其发展趋势显示文摘油气渗流是油气藏开采的科学核心问题,以连续介质假设和达西方程为基础的传统渗流力学在常规油气资源开发中发挥了重要作用.近年来,非常规油气藏成为油气行业勘探开发的主要阵地,其开发理论和技术尤其是渗流问题也成为学术界研究的热点问题.非常规油气藏其岩石多孔介质具有明显的多尺度特征,尺度差异达到6个数量级之多,而且采用大规模的水平井分段压裂开发模式,储层应力强烈作用.因此,传统的油气渗流理论已无法准确描述非常规油气藏的流动特征.实质上,非常规油气资源的开发过程是一个典型的多场作用下的多流动模式的多相流体(油气水)在多尺度多孔介质的流动过程.为此,本文提出了'多场作用下的多流动模式的多相流体在多尺度多孔介质中流动动力学体系'的现代渗流力学体系的概念,并从纳微尺度油气流动模拟、流动模拟的多尺度升级、非常规油气藏的宏观流动模拟、大尺度缝洞碳酸盐岩油藏的流动模拟以及油气渗流物理模拟等方面系统阐述了其研究现状及发展趋势. | 姚军 孙海 李爱芬 杨永飞 黄朝琴 王月英 张磊 寇建龙 谢昊君 赵建林 严侠 张庆福 任晓霞 韩文成 刘丕养 朱光普 宋文辉 隋宏光 安森友 王振 刘文正 张旭 李正 | 2018 | 科学通报2018，63，4： | 25 |
| 2 | Numerical study on two-phase flow through fractured porous media显示文摘Based on the flux equivalent principle of a single fracture,the discrete fracture concept was developed,in which the macroscopic fractures are explicitly described as(n-1)dimensional geometry element.On the fundamental of this simplification,the discrete-fractured model was developed which is suitable for all types of fractured porous media.The principle of discrete-fractured model was introduced in detail,and the general mathematical model was expressed subsequently.The fully coupling discrete-fractured mathematical model was implemented using Galerkin finite element method.The validity and accuracy of the model were shown through the Buckley-Leverett problem in a single fracture.Then the discrete-fractured model was applied to the two different type fractured porous media.The effect of fractures on the water flooding in fractured reservoirs was investigated.The numerical results showed that the fractures made the porous media more heterogeneous and anisotropic,and that the orientation,size,type of fracture and the connectivity of fractures network have important impacts on the two-phase flow. | HUANG ZhaoQin YAO Jun WANG YueYing TAO Ke | 2011 | Science China(Technological Sciences)2011，54，9： | 15 |
| 3 | 缝洞型油藏储集体分类建模方法研究显示文摘为了表征缝洞型碳酸盐岩油藏储集体类型多样、尺度差异大、空间分布规律复杂的特征,采用'分级分类、岩溶相控、多类型融合'的方法,分别对不同类型缝洞储集体的规模大小、外部几何形态及内部属性特征进行建模,建立了基于岩溶成因的融合原则,实现了不同类型缝洞储集体的融合,并通过新钻井验证了模型可靠性。结果表明,该方法适用于此类强非均质性油藏的地质建模,能够有效表征不同类型储集体及属性参数的空间分布特征。基于模型,细化了XX单元的储量构成,其中,溶洞储量占63.1%,溶蚀孔洞储量占34.5%,大尺度裂缝储量占2.4%。该模型在油藏数值模拟中取得了较好的拟合效果和模拟结果。 | 吕心瑞 韩东 李红凯 | 2018 | 西南石油大学学报(自然科学版)2018，40，1： | 14 |
| 4 | 非均质油藏多尺度混合有限元数值模拟方法显示文摘采用多尺度混合有限元方法研究了强非均质油藏中的油水两相渗流问题。与传统有限单元法相比,多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点,因此这种方法能在大尺度上捕捉解的小尺度特征从而获得较精确的解。笔者阐述了多尺度混合有限元方法的基本原理,推导得到了油水两相渗流问题的多尺度混合有限元计算格式。数值计算结果表明,相对于传统的网格粗化技术,多尺度混合有限元能够捕捉小尺度上的非均质特征而具有更高的计算精度;而相对于普通混合有限元方法,多尺度混合有限元方法在保证计算精度的同时能够减少计算量。 | 姚军 张娜 黄朝琴 王月英 | 2012 | 石油学报2012，33，3： | 13 |
| 5 | 基于离散缝洞网络模型的缝洞型油藏混合多尺度有限元数值模拟显示文摘针对缝洞型油藏具有多尺度特征,基于离散缝洞网络模型,建立了Darcy/Stokes-Brinkman多尺度耦合数学模型,采用多尺度混合有限元方法,对缝洞型油藏的流体流动问题进行了研究。阐述了多尺度混合有限元方法的基本原理,推导得到了Darcy/Stokes-Brinkman多尺度模型的多尺度混合有限元计算格式。数值计算结果表明,在大尺度模型上进行计算能够捕捉到小尺度上的流动特征;相对于传统有限元,多尺度混合有限元能够捕捉小尺度上的非均质特征而具有更高的计算精度,在保证计算精度的同时能够减少计算量。 | 张娜 姚军 黄朝琴 王月英 | 2015 | 计算力学学报2015，32，4： | 10 |
| 6 | 基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型介质等效渗透率分析显示文摘根据缝洞型介质的特点和流体在不同尺度空间的流动特征,建立Darcy-Stokes耦合数学模型,推导出考虑基岩渗透率的广义立方定律和单裂缝多孔介质的等效渗透率张量表达式,以此为基础提出裂缝预处理技术,将溶洞-裂缝-基岩耦合流动问题转化为溶洞-基岩耦合流动问题,分析不同缝洞结构介质体的等效渗透率和渗透特性。结果表明:缝洞结构的存在不同程度地影响介质体的等效渗透率;含圆形溶洞介质的等效渗透率与基岩渗透率成线性关系;裂缝预处理技术可以提高计算效率。 | 李亚军 姚军 黄朝琴 刘永辉 | 2011 | 中国石油大学学报(自然科学版)2011，35，2： | 10 |
| 7 | 多孔介质两相流的局部守恒有限元分析显示文摘用局部守恒有限元法研究多孔介质两相渗流问题.详细阐述局部守恒有限元法的基本原理,推导两相渗流问题的局部守恒有限元计算格式并编制相应的计算程序.通过一维Buckley-Leverett两相渗流算例验证该方法的正确性.应用局部守恒有限元法和混合有限元法分别对2个模型进行分析对比.计算结果表明局部守恒有限元法具有良好的鲁棒性及适用性,相较于混合有限元法,处理过程简单,计算时间缩短,为标准有限元法应用于复杂渗流问题提供了一种途径. | 张娜 姚军 黄朝琴 王月英 | 2013 | 计算物理2013，30，5： | 10 |
| 8 | 裂隙介质两相渗流数值模拟研究显示文摘以离散裂隙概念为基础建立了离散裂隙型模型,该模型通过对裂隙的降维处理提高了计算效率并适用于所有类型裂隙介质的渗流研究。详细阐述了离散裂隙型模型的基本原理及其两相渗流数学模型,基于Galerkin加权残量法建立了该模型的有限元数值计算格式。通过单裂隙中的Buckley–Leverett两相渗流算例验证了数值算法的正确性。以裂缝性油藏注水开发为例,应用离散裂隙型模型分别对2种不同类型的裂隙介质进行了实例研究。数值计算结果表明:裂隙的存在导致了岩体的强烈非均质性和各向异性,其中裂隙的方位、大小、连通性及其类别对裂隙介质两相渗流均有着重要的影响;正确认识裂隙的分布及其类别对于裂缝性油藏的开发动态研究及其注采井网的布置有着重要的实际意义 。 | 黄朝琴 姚军 王月英 陶柯 | 2011 | 中国科学:技术科学2011，41，9： | 8 |
| 9 | 基于多尺度混合有限元的离散裂缝两相渗流数值模拟显示文摘裂缝性介质通常具有多尺度特征,离散裂缝模型虽具有计算精度高、拟真性好的优点,但传统数值方法在解决此类多尺度流动问题时,难以突破计算量大的瓶颈,不利于实际应用.对此,本文将离散裂缝模型和多尺度混合有限元相结合,仅需进行宏观大尺度计算,通过多尺度基函数来刻画小尺度裂缝精细流动特征,在保证计算精度的同时降低了计算量.在小尺度上,采用模拟有限差分法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,该方法不仅具有良好的局部守恒性,而且适用于任何复杂离散裂缝网格.文章详细阐述了离散裂缝模型多尺度混合有限元两相流动数值计算格式的建立,重点介绍了如何使用模拟有限差分法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,并采用超样本技术进一步提高计算准确性.数值结果表明,本文计算方法不仅能够准确捕捉离散裂缝性介质中的精细流动特征,而且具有很高的计算效率. | 张庆福 黄朝琴 姚军 王月英 李阳 | 2017 | 科学通报2017，62，13： | 8 |
| 10 | 多空隙组合地质单元渗流理论分析与试验显示文摘岩体通常是以孔隙岩石为基质并包含各种成因的裂隙和溶隙的复杂多空隙组合地质材料。为研究孔隙-裂隙-溶隙多空隙组合介质的渗流特性,在简要介绍多孔介质渗流Darcy定律、平板窄缝流Poiseuille定律和圆形管道流Darcy-Weibach理论的基础上,分析了几种孔隙-裂隙-溶隙组合情况的多空隙介质渗流特性,推导出相应组合的等效渗透系数KE,给出了描述多空隙组合介质KE的一般表达式,讨论了影响各种空隙组合KE的主要因素。以普通砖模拟岩石基质,通过砖身钻孔填充及砖间缝隙填充,试验模拟了岩溶岩体和裂隙岩体中溶孔和裂隙填充后的渗透情况。试验结果与所推求理论公式计算出的KE在同一量级且误差很小,很好地验证了所推导的多空隙组合介质渗透系数表达式的有效性。 | 夏伟 符文熹 赵敏 周勇 | 2016 | 岩土力学2016，37，11： | 7 |
| 11 | 裂缝性介质多尺度深度学习模型显示文摘结合人工神经网络建立裂缝介质多尺度深度学习流动模型.基于一套粗网格和一套细网格,通过在粗网格上训练数据,多尺度神经网络能够以较少的自由度训练出准确的神经网络.并在粗网格上通过求解局部流动问题获得多尺度基函数,结合神经网络进一步得到精细网格的解.基于离散裂缝的流动方程可视为多层网络,网络层数依赖于求解时间步数.阐述裂缝介质多尺度机器学习数值计算格式的建立,介绍如何使用多尺度算法构建离散裂缝模型的多尺度基函数,并采用超样本技术进一步提高计算准确性.数值结果表明,多尺度有限元算法与机器学习结合是一种有效的流体流动模拟算法. | 张庆福 姚军 黄朝琴 李阳 王月英 | 2019 | 计算物理2019，36，6： | 6 |
| 12 | 缝洞型油气藏物理模拟试验方法研究显示文摘在钻完井、调剖堵水、重复压裂等各种工艺措施实施前,一般都要在室内对各种工作流体进行物理模拟试验来评价其应用性能,以完善工作液的配方和施工工艺,而裂缝性油气藏裂缝的产状、开度、方位等参数对工程实施效果有直接影响。因此,在室内对岩心造缝使之能更真实地模拟地层显得尤为重要。介绍了各种岩心造缝方法,分析了各自的优缺点,最后结合建立碳酸盐岩缝洞型油气藏物理模型的难点,提出了一种新颖的缝洞微观物理模型,并进行了微观物理模拟试验,结果表明,该模型可较好地描绘凝胶堵水后水驱残余油的动态过程,这对认识缝洞性油气藏的封堵机理和研究水驱提高采收率的机理具有一定的指导意义。 | 贾虎 蒲万芬 廖然 袁成东 汤柏松 赵若锟 | 2010 | 石油钻探技术2010，38，6： | 5 |
| 13 | 基于离散缝洞网络模型的缝洞型油藏混合模型显示文摘针对存在大尺度导流裂缝的复杂缝洞型油藏,为了克服目前常用数学模型不能准确高效对其进行流动模拟的缺陷,提出一种新的混合模型。首先根据缝洞的结构特征划分合适的正交网格,在每个网格单元内建立离散缝洞网络模型(DFVN),基于超样本技术和体积平均方法求得网格单元的等效渗透率张量,对小尺度的缝洞结构进行等效处理;以形成的正交网格为基础建立嵌入式离散裂缝模型,对大尺度导流裂缝进行显示处理,并基于模拟有限差分方法建立能准确处理全张量形式渗透率的数值计算格式;最后通过单相稳定渗流数值算例验证本文方法的正确性和优越性。研究结果表明:对于缝洞结构易发生变化的油藏,只需根据变化后的缝洞结构进行局部的参数修正,避免了类似于离散缝洞网络模型的整体网格重构,有效提高了计算效率。 | 严侠 黄朝琴 李阳 姚军 樊冬艳 | 2017 | 中南大学学报(自然科学版)2017，48，9： | 5 |
| 14 | Research advance in failure risk and local strength failure for high arch dams显示文摘To develop national economy and use the water resources and hydropower resources sufficiently,a lot of high arch dams,with the height of more than 200 m,have been and will be built in China.Although arch dams have good mechanical behavior,there is still failure possibility due to the huge water pressure and high stress level in dam,complex topographic and geologic conditions,formidable environment and high intensity earthquake.As one of the three main aspects concerning the safety of high arch dam,the study on global destruction,has been elaborated in the literatures,and research advance in the other two aspects,namely the failure risk and local damage of high arch dams,will be reviewed in this paper.In recent years,the failure risk of high arch dams has been investigated,and the model for identifying dam failure risk factors has been established.It is shown that the foundation deterioration and strong earthquake are the major risk sources for high dam failure.With the fault tree method,the failure mode and failure probability of high arch dams are studied,and the principle for determining failure mode and the method of calculating failure probability are proposed.Meanwhile,the determination principle of acceptable risk standard for high arch dam was proposed,and the acceptable risk rate and the acceptable standard value of various risk losses were given.For the local damage of arch dam,it is pointed out that the local damage belongs to the strength failure at material level.The study on local failure mechanism of arch dam is reviewed,based on the theories that from traditional strength theory to damage mechanics and meso-mechanics theory.Aiming at the cracking,the main pattern of local failure of high concrete dam,the research advances in the analysis methods and cracking criteria for smeared crack model and discrete crack model are summarized,and the research findings of preventive measures for local failure are shown. | REN QingWen LI Qiang LIU Shuang | 2012 | Chinese Science Bulletin2012，57，36： | 5 |
| 15 | 缝洞型碳酸盐岩油藏流固耦合数值模拟显示文摘缝洞型碳酸盐岩油藏分布广、储量大,但储集空间类型多样并可跨越多个尺度,宏观上表现为渗流-自由流耦合特征;且埋藏较深,超过5300 m,裂缝和溶蚀孔洞在开发过程中易发生变形,具有强应力敏感性。考虑储层介质的弹性变形,建立离散缝洞模型的流固耦合数学模型及其数值模拟方法。其中多孔介质渗流区域采用Biot方程,在渗流场和应力场中均对裂缝进行降维处理,建立离散裂缝的Biot流固耦合模型;溶洞为自由流区域,采用Navier-Stokes方程;两个区域间通过扩展的Beavers-Joseph-Saffman条件进行耦合。应用混合有限元方法对该流固耦合模型进行数值求解,其中渗流区域采用经典的Galerkin有限元方法,自由流区域采用Taylor-Hood混合元方法,通过数值算例验证模型和方法的正确性。结果表明:溶洞中的压力传播速度较快,相对于渗流区域可视为一流动等势体;在降压生产过程中,裂缝尖端和溶洞附近区域易发生较大面积的破坏,而较高的流体压力对于溶洞和裂缝壁面具有一定的支撑作用,因此在此类油气藏的开发中应适当采取保压措施,以避免溶洞坍塌和裂缝闭合。 | 黄朝琴 周旭 刘礼军 黄涛 姚军 王晓光 HERV Jourde | 2020 | 中国石油大学学报(自然科学版)2020，44，1： | 5 |
| 16 | 油气渗流力学多尺度研究方法进展显示文摘油气渗流力学是油气田开发的理论基础,以连续介质假设和达西方程为基础的单一尺度传统渗流力学及研究方法在油气资源开采中发挥了重要作用。随着缝洞型碳酸盐岩和非常规等油气藏不断勘探开发,储层空隙中的孔隙、裂缝和溶洞,尺度差异达到10个数量级之大,多尺度特征对油气流动的影响越来越大。通常从孔隙尺度、介观尺度和宏观尺度来研究不同尺度上的渗流问题,每个尺度有独特的研究方法,揭示了每个尺度上的特有渗流机理和规律,如何将不同尺度上的渗流机理和规律关联起来,在宏观尺度上形成一套系统的渗流理论,对油气田开发来讲非常重要。因此,尺度升级理论和多尺度方法就变得非常重要,就好比把不同尺度上的一颗颗珍珠串起来,形成完美的一条项链。因此,本文针对油气渗流力学中面临的多尺度现象和科学问题,从孔隙尺度流动、非常规油气宏观渗流、大尺度缝洞碳酸盐岩油气流动和多尺度研究方法等方面系统阐述了尺度升级理论和多尺度方法的研究现状及发展趋势。 | 姚军 黄朝琴 孙海 严侠 刘子攸 王浩 | 2023 | 石油科学通报2023，8，1： | 4 |
| 17 | The influence of pore size distribution on thermal conductivity,permeability, and phase change behavior of hierarchical porous materials显示文摘Porous foams have been widely employed to improve heat storage rate and prevent leakage of phase change materials(PCMs).Actual porous foams have non-uniform or hierarchical pore size distribution, which is usually neglected in most researches.Here, we establish hierarchical porous models considering different pore size distributions by using Voronoi tessellations. Effects of pore size distribution on thermal conductivity, permeability, and phase change behavior of hierarchical porous foams/PCMs composites are investigated. Uneven pore size distributions are found to decrease the thermal conductivity of porous foams to some extent. On the other hand, the permeability can be reduced by 27.6%, and the heat storage rate can be improved by 7.7% by introducing moderate hierarchy without changing the total porosity. This work opens a new route to enhance heat storage performance of PCMs via leveraging hierarchy of pore size distribution of porous foams. | LIU XiangLei SONG FangZhou XU Qiao LUO QingYang TIAN Yang LI JiaWei YANG XinMeng JIN Yi | 2021 | Science China(Technological Sciences)2021，64，11： | 3 |
| 18 | 非线性渗流多尺度有限元数值模拟显示文摘采用多尺度有限元法对一般的非线性椭圆型方程和与时间相关的非线性方程进行数值分析。阐述多尺度有限元法求解非线性方程的基本原理,推导相应的计算格式并编制计算程序。通过2个不同类型的非线性渗流算例验证该方法的准确性和适用性。最后,以低渗透油藏注水开发为例,对其进行多尺度有限数值模拟。研究结果表明:相对于传统的数值计算方法,多尺度有限元法具有更高的计算精度,在保证计算精度的同时能够减少计算量。 | 张娜 姚军 黄朝琴 | 2015 | 中南大学学报(自然科学版)2015，46，12： | 2 |
| 19 | 部分充填周期性裂隙岩体渗流理论分析与试验显示文摘为研究部分充填周期性裂隙岩体的渗流特性,建立了岩体渗流分析模型.基于无充填裂隙中流体满足Navier-Stokes方程和多孔介质中渗流满足Brinkman-extended Darcy方程,采用不同介质交界面流速相等且剪应力连续的边界条件,推求出部分充填周期性裂隙岩体中流体的流速分布,并给出了岩体等效渗透率的理论表达式.研制渗透试验装置,选用混凝土模拟岩石基质,混凝土间的缝隙模拟岩体裂隙,砂岩模拟充填物,进行部分填充裂隙岩体的等效渗透试验.试验测得的结果与理论计算值相比,二者差值很小,试验很好地验证了等效渗透率表达式的有效性. | 舒付军 符文熹 魏玉峰 夏伟 | 2018 | 湖南大学学报(自然科学版)2018，45，1： | 2 |
| 20 | 裂缝介质渗流多尺度混合有限元数值模拟研究显示文摘针对裂缝介质具有多尺度特点,建立了Darcy/Stokes-Brinkman多尺度耦合模型,采用多尺度混合有限元方法,对裂缝介质渗流问题进行了研究。阐述了多尺度混合有限元方法的基本原理,并推导得到Darcy/Stokes-Brinkman方程的多尺度混合有限元计算格式。数值计算结果表明,大尺度Darcy模型能够捕捉到小尺度上裂缝网络渗流特征;与网格粗化、传统有限元方法相比,多尺度混合有限元方法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点,在保证计算精度的同时能够减少计算量,对于裂缝油藏具有良好的适用性。 | 张娜 姚军 黄朝琴 王月英 | 2013 | 力学季刊2013，34，1： | 1 |
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