基于3D打印透明微细孔隙模型的多孔介质渗流规律-论文

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文件名称：基于3D打印透明微细孔隙模型的多孔介质渗流规律-论文
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更新时间：2021-07-07 15:25:32
多孔介质 渗流规律 微细孔隙模型 3D打印 各向异性 多孔介质渗流规律研究是油、气、水资源开采及水害防治的基础性工作，物理模型试验是开展此研究的重要手段。基于真实砂层试样CT图片，经剪切、二值化处理、矢量边界提取、建模等步骤，构建了二维孔隙模型;采用高精度光固型3D打印机，选用刚性光敏材料，制备了透明微细孔隙试验模型。构建了包括注水系统、压力监测系统、观测系统、孔隙模型及管路的试验系统，开展了12个注水流量梯度、4个不同渗流方向的渗流模型试验，实现了对孔隙渗流过程的可视化观测及注水压力的高密度实时监测，从微观角度研究了多孔介质渗流规律。研究发现:① 在多孔介质渗流过程中分流及汇流持续发生，试验模型不同位置孔隙渗流的活跃性差异较大;② 随着水力梯度的增大，达西定律计算的渗透系数整体呈下降趋势，在低水力梯度条件下，同一模型平面90°改变注入方向时，渗透系数差异较大;水力梯度越大，水力梯度与渗透系数呈现相关性越强的幂函数关系;③ 渗流速度与水力梯度呈高度相关的二次函数关系，渗流速度越高相关性越强，符合Forchheimr型非线性渗流公式，同一模型平面90°改变注入方向时，水力梯度差异较大，呈现明显的各向异性特征;④ 孔隙试验模型渗流为“层流+紊