1、一、前言1.什么是多孔介质多孔介质？ 指多孔固体骨架多孔固体骨架构成的孔隙空间孔隙空间中充满单相或多相介质。 典型的多孔介质有土壤、海绵、面包、砂岩等。1ppt课件2.多孔介质都有哪些基本参数基本参数？ a.结构参数： 孔隙率、比面、迂曲度等 b.特性参数： 渗透率渗透率、水力传导系数、饱和度等二、渗透率相关概念概念1.渗透率定义定义 表述了在一定流动驱动力推动下，流体通过多孔介质材料的难易程度难易程度。2ppt课件2.渗透率的提出提出3ppt课件2.渗透率的提出提出4ppt课件2.渗透率的提出提出5ppt课件2.渗透率的提出提出6ppt课件2.渗透率的提出提出 渗透率代表了孔隙通道面积面积的
2、大小和孔隙弯曲程度。量纲： 渗透系数K：L/TL/T 渗透率k：L L2 27ppt课件3.渗透率单位单位 c-g-s制下，渗透率单位为cm2，工程上常用达西d d和千分达西dd表示，1d1m2。4.渗透率分类分类 a.绝对渗透率 b.有效/相渗透率 c.相对渗透率8ppt课件2.仪器分类 a.定水头定水头渗透仪b.变水头变水头渗透仪9ppt课件3.偏离达西定律的情形情形a.流速过高时 由于惯性力的大小与速度平方成正比，当流速过高时惯性力惯性力对流动的影响将不容忽视不容忽视，流量Q Q与水利梯度I I间将不再满足达西定律的线线性关系性关系。10ppt课件3.偏离达西定律的情形情形b.流速过低时
3、 当流速过低时，将产生一个启动水启动水力梯度力梯度，超过这个梯度后才能流动。11ppt课件3.偏离达西定律的情形情形c.滑流现象 达西定律的前提之一是壁面上流体速度为0 0，但当密度过低时分子自由程与孔隙尺寸相近相近，每个分子都处于运动状态，称之为滑流现象滑流现象。d.离子效应 由于溶液与多孔介质间产生电化学反应电化学反应致使渗透率发生变化。12ppt课件13ppt课件2.典型相对渗透率曲线 右图是表示湿润流湿润流体体和非湿润流体非湿润流体相对渗透率的典型曲线，由图可知只有当湿润流体的饱和度Sw高于高于其束缚饱和度S Sw0w0并低于低于非湿润流体的残余饱和度1-S1-Snw0nw0时两种流体
4、才能同时流同时流动动。14ppt课件3.相对渗透率测量装置 右图的相对渗透率测量设备称作HasslerHassler装置，其中在岩样两侧各有一个只允许湿润流体通过的多孔板，测量时在保持压降保持压降的基础上通过调整两者的流速等参数绘制出相对渗透率相对渗透率曲线曲线。15ppt课件四、模拟模拟或间接间接测定渗透率 前文所述的各种实验方法往往具有周期长周期长、成成本高本高和数据离散数据离散等缺点，且实验室环境与样本环境环境的差别的差别也会造成一定误差，因而发展出许多通过少量参数对渗透率进行模拟预测或间接测定的方法。1.分形法分形法 已有文献已证明多孔介质的微观孔隙结构具有分形特征，通过理论计算可以得
5、到渗透率与分形维数分形维数等参数之间的数学模型。16ppt课件17ppt课件3.反演反演法 根据少量已知参数通过各种最优化最优化方法对渗透率进行反演，通常按照模拟地下水位模拟地下水位与实测地下水位最为接近的原则来决定各岩体分区的渗透参数。 a.遗传算法遗传算法 模仿生物进化生物进化的机理，通过选择选择、交叉交叉、变异变异等操作得出与实际情况最符合的渗透率计算公式。 b.神经网络算法神经网络算法 模仿大脑思维大脑思维方式，通过分布式信息存储分布式信息存储和并行计算并行计算不断优化渗透率的计算公式。18ppt课件4.间接间接测定渗透率的方法 根据少量已知参数根据经验公式经验公式或已有研究结果间接测
6、定渗透率，多用于石油石油、地质地质行业。常用的确定方法包括： a.利用渗透率与岩层电阻率电阻率的关系 b.利用地震属性地震属性 c.核磁共振核磁共振法 d.利用渗透率与孔隙率等参数的函数关系函数关系19ppt课件参考文献参考文献1贝尔多孔介质流体动力学M北京：中国建筑工业出版社，1983，82孔祥言高等渗流力学M合肥：中国科学技术大学出版社，19993A.E.ScheideggerThe Physics of Flow through Porous MediaMNew York: Macmillan Co., 19574Manwart, U.AaltosalmiLattice-Boltzman
7、n and finite-difference simulations for the permeability for three-dimensional porous mediaJPHYSICAL REVIEW E, 20015N.D.Ngo, K.K.TammaMicroscale permeability predictions of porous fibrous mediaJHeat and Mass Transfer, 20016罗万静，王晓冬，李义娟渗透率的常用确定方法及其相互关系J西部探矿工程，20067丁述基达西及达西定律J水文地质工程地质，19868刘晓丽，梁冰，薛强多孔介质渗透率的分形描述J水科学进展，200320ppt课件9贝尔多孔介质流体动力学M北京：中国建筑工业出版社，1983，810何琰，彭文，殷军利用地震属性预测渗透率J石油学报，200111刘迎曦，李守巨，周承芳丰满混凝土重力坝渗透系数反演分析J武汉水利电力大学学报，199912柴振华利用多松弛格子Boltzmann方法预测多孔介质的渗透率J工程热物理学报，201013李守巨，刘迎曦，王登刚基于神经网络的岩体渗透系数反演方法及其工程应用J岩石力学与工程学报，200221ppt课件22ppt课件
