Исследование нейтронной визуализации ненасыщенной хирургии в книгах о естественных науках в песчанике
Вес товара: ~0.7 кг. Указан усредненный вес, который может отличаться от фактического. Не включен в цену, оплачивается при получении.
Описание товара
- Одиночный полный том
| Регулирование: | Одиночный полный том |
| Заголовок: | Исследование нейтронной визуализации ненасыщенного просачивания в песчанике |
| Автор: | Чжао Исинь, Сюэ Шаньбинь, У Ян |
| Издательство: | научная пресса |
| Дата публикации: | 2021-08-01 |
| Издание: | 1 |
| ISBN: | 9787030713032 |
| Рыночная цена: | 138.0 |
Каталог
Предисловие
Глава 1;;Введение;;1
1.1;;Цель и значение исследований проблем ненасыщенной фильтрации в песчаниках;;1
1.2;;Исследование ненасыщенной фильтрации и микроструктуры песчаника;;5
1.2.1;;Современное состояние теоретических исследований ненасыщенной фильтрации в песчаниках;;5
1.2.2;; Текущее состояние экспериментальных исследований ненасыщенной фильтрации в песчаниках;;9
1.2.3;;Исследованность микроструктуры песчаника;;11
1.3;;Основное содержание этой книги;;14
Ссылки;;15
Глава 2;;Применение технологии нейтронной визуализации и анализа изображений;;23
2.1;;Состояние применения технологии нейтронной визуализации в исследованиях просачивания горных пород;;23
2.1.1;;Применение двумерной нейтронной визуализации при изучении характеристик динамического распределения воды в горных породах;;23
2.1.2;;Применение трехмерной нейтронной визуализации при изучении динамических характеристик распределения воды в горных породах;;24
2.2;;Принципы и системная структура технологии нейтронной визуализации;;26
2.2.1;;Принципы технологии нейтронной визуализации;;26
2.2.2;;Структура системы нейтронной визуализации;;26
2.3;;Установка нейтронной визуализации;;27
2.3.1;;Реактор Китайского инженерно-физического института;;27
2.3.2;;Китайский исследовательский реактор, Китайский институт атомной энергии;;28
2.4;;Анализ обработки нейтронных изображений;;29
2.5;;Оценка и коррекция эффектов рассеяния нейтронов и ужесточения линии пучка;;30
2.6;;Краткое содержание этой главы;;33
Ссылки;;34
Глава 3;;Модель ненасыщенной фильтрации матрицы песчаника;;36
3.1;;Модель коэффициента водопоглощения;;36
3.1.1;;Модель капиллярного пучка с коэффициентом водопоглощения;;36
3.1.2;;Фрактальная модель коэффициента водопоглощения;;38
3.2;;Модель функции ненасыщенной диффузии;;41
3.2.1;;Расчет коэффициента ненасыщенной диффузии по методу Матано;;42
3.2.2;;Модель коэффициента ненасыщенной диффузии обобщенного закона Фика;;42
3.2.3;;Ненасыщенная функция диффузии, модель Лотона-Парланжа;;43
3.2.4;;Ненасыщенная функция диффузии, модель Мейера-Уоррика;;44
3.2.5;;Фрактальная модель ненасыщенной функции диффузии;;45
3.3;;Взаимосвязь между коэффициентом водопоглощения и капиллярным коэффициентом;;46
3.4;;Модель массы самопроизвольного впитывания воды;;47
3.4.1;;Капиллярная модель водопоглощающей массы;;47
3.4.2;;Фрактальная модель водопоглощения массы;;48
3.5;;Краткое содержание этой главы;;48
Ссылки;;49
Глава 4;;Исследование коэффициента водопоглощения матрицы песчаника на основе нейтронной визуализации;;52
4.1;;Исследование коэффициента водопоглощения низкопроницаемых песчаников на основе особенностей эволюции положения фронта смачивания;;52
4.1.1;;Описание образцов низкопроницаемого песчаника;;52
4.1.2;;Рентгеновское КТ-исследование поровой структуры низкопроницаемого песчаника;;54
4.1.3;;Эксперимент по пропитке песчаника низкой проницаемости нейтронной визуализацией и анализ изображений;;;;59
4.1.4;;Результаты и обсуждение;;62
4.1.5;;Вывод;;67
4.2;;Исследование характеристик водопоглощения песчаника средней и высокой проницаемости на основе характеристик эволюции качества водопоглощения песчаника;;68
4.2.1;;Характеристика песчаника средней и высокой проницаемости, проницаемости и поровой структуры;;69
4.2.2;;Эксперимент по нейтронной визуализации спонтанной пропитки и эксперимент по взвешиванию водопоглощения песчаника средней и высокой проницаемости;;75
4.2.3;;Исследование коэффициента водопоглощения песчаника средней и высокой проницаемости;;77
4.2.4;;Вывод;;89
4.3 книги;;Краткое содержание главы;;90
Ссылки;;91
Глава 5;;Исследование функции ненасыщенной диффузии матрицы песчаника на основе нейтронной визуализации;;93
5.1;;Исследование ненасыщенной диффузионной функции низкопроницаемого песчаника;;93
5.1.1;;Анализ микроструктуры и проницаемости низкопроницаемого песчаника;;93
5.1.2;;Определение динамического содержания воды в низкопроницаемых песчаниках на основе нейтронных изображений;;96
5.1.3;;Расчет ненасыщенной диффузионной функции низкопроницаемого песчаника;;98
5.1.4;;Динамические характеристики распределения влаги в низкопроницаемом песчанике при водопоглощении;;102
5.1.5;;Исследование связи коэффициента водопоглощения с коэффициентом капиллярности низкопроницаемого песчаника;;105
5.1.6;;Вывод;;109
5.2;;Взаимосвязь между поровой структурой и ненасыщенной диффузионной функцией песчаника средней и высокой проницаемости;;110
5.2.1;;Процесс эволюции центрального содержания влаги в песчанике средней и высокой проницаемости;;111
5.2.2;;Расчет ненасыщенной диффузионной функции песчаника средней и высокой проницаемости;;112
5.2.3;;Характеристики динамической эволюции внутренней водности песчаников средней и высокой проницаемости;;118
5.2.4;;Вывод;;123
5.3;;Краткое содержание этой главы;;124
Ссылки;;125
Глава 6;;Исследование проблемы ненасыщенной просачивания трещиноватого песчаника на основе нейтронной визуализации;;126
6.1;;Модель ненасыщенной фильтрации трещиноватого песчаника;;126
6.2;;Исследование коэффициента водопоглощения трещиноватого низкопроницаемого песчаника;;;;128
6.2.1;;Описание трещиноватых образцов низкопроницаемого песчаника;;129
6.2.2;;РентгеноКТ-исследование трещиноватого низкопроницаемого песчаника;;130
6.2.3;; Эксперимент по нейтронной визуализации и анализ изображений пропитки трещиноватого низкопроницаемого песчаника;;131
6.2.4;;Анализ коэффициента водопоглощения трещиноватого низкопроницаемого песчаника;;133
6.2.5;;Вывод;;139
6.3;;Исследование коэффициента водопоглощения трещиноватого высокопроницаемого песчаника;;140
6.3.1;;Описание трещиноватых образцов высокопроницаемого песчаника;;140
6.3.2;;РентгеноКТ-исследование трещиноватого высокопроницаемого песчаника;;142
6.3.3;; Эксперимент по нейтронной визуализации и анализ изображений пропитки трещиноватого высокопроницаемого песчаника;;142
6.3.4;;Анализ коэффициента водопоглощения высокопроницаемого песчаника, содержащего грубые трещины;;148
6.3.5;;Анализ коэффициента водопоглощения высокопроницаемого песчаника с гладкими трещинами;;153
6.3.6;;Вывод;;159
6.4;;Исследование ненасыщенной диффузионной функции трещиноватого высокопроницаемого песчаника;;161
6.4.1;;Описание трещиноватых образцов высокопроницаемого песчаника;;161
6.4.2;; Эксперимент по нейтронной визуализации и анализ изображений пропитки трещиноватого высокопроницаемого песчаника;;162
6.4.3;;Анализ ненасыщенной диффузионной функции трещиноватого песчаника;;164
6.4.4;;Вывод;;173
6.5;;Краткое содержание этой главы;;174
Ссылки;;174
Цветная карта
На основе обобщения прогресса исследований в области технологии нейтронной визуализации и механизма ненасыщенной фильтрации песчаника в этой книге всесторонне используются различные традиционные и новые экспериментальные методы, такие как рентгеновская компьютерная томография и нейтронная визуализация, в сочетании с фрактальными и другими теориями, для проведения серии исследований по проблеме ненасыщенной фильтрации низкопроницаемого песчаника с различными характеристиками пористой структуры. В этой книге впервые представлены принципы технологии нейтронной визуализации и испытательная платформа нейтронной визуализации Китайского исследовательского реактора, обсуждается процесс обработки и анализа нейтронных изображений, а также методы оценки и коррекции воздействия рассеяния нейтронов и упрочнения линий пучка; демонстрирует модель спонтанной перколяции в среде песчаника, модель функции ненасыщенной диффузии, модель взаимосвязи коэффициента водопоглощения и капиллярного коэффициента; сообщает о результатах исследования капиллярного коэффициента песчаника на основе характеристик эволюции положения фронта смачивания и результатов исследования коэффициента водопоглощения на основе особенностей эволюции водопоглощающей массы песчаника. Затем были представлены исследования функции ненасыщенной диффузии матрицы песчаника на основе нейтронной визуализации и модель связи между структурой пор песчаника и функцией ненасыщенной диффузии песчаника; дано объяснение результатам исследования модели ненасыщенной проницаемости трещиноватого песчаника.
Глава 1. Введение
1.1 Цель и значение исследований проблем ненасыщенной фильтрации в песчаниках
Литосфера и гидросфера являются основой производства и жизни человека. Литосфера может обеспечивать богатые минеральные ресурсы (такие как уголь, нефть и газ, железная руда, цветные металлы и т. д.), геологические космические ресурсы (хранение и захоронение углекислого газа, радиоактивных отходов, токсичных и вредных сточных вод и т. д.) или может разрабатываться как подземные резервуары, подземные нефтехранилища, подземные склады, подземные ядерные испытательные полигоны и т. д.).Порода представляет собой пористую среду с обильными порами и трещинами внутри нее, обеспечивающими пространство для залегания и миграции геологических флюидов. Будь то разработка полезных ископаемых или использование геологических космических ресурсов, необходимо выкапывать горные породы или нарушать геологические жидкости (воду, газ, нефть и т. д.) в соответствующем пространстве. По мере того как вода продолжает просачиваться в породу, среда породы постепенно переходит из ненасыщенного состояния в насыщенное.Насыщенное состояние горных пород не только оказывает важное влияние на их твердые механические свойства, такие как прочность на сжатие и сдвиг, но также играет ключевую роль в возникновении и миграции геологических жидкостей в горных породах. В зависимости от водонасыщенности породы просачивание в горной среде можно разделить на насыщенное и ненасыщенное.В природе горные породы в большинстве случаев находятся в ненасыщенном состоянии, и проблема ненасыщенной фильтрации в горных средах более сложна, чем насыщенная, но ей не уделяется достаточного внимания.Ненасыщенное просачивание обычно обусловлено капиллярной силой и силой тяжести. Нелинейное поведение миграции и распределения жидкости в процессе фильтрации существенно отличается от такового при насыщенной фильтрации. Более того, механические свойства горных пород в ненасыщенном состоянии существенно отличаются от свойств в насыщенном состоянии.Кроме того, в процессе циркуляции литосферных материалов структура горного массива трансформируется в результате сложных геологических процессов и деятельности человека, в результате чего образуется большое количество геологических структурных поверхностей, таких как трещины и трещины, что усложняет просачивание в горном массиве и увеличивает проницаемость горного массива [1].Среди них трещины являются естественными каналами просачивания геологических жидкостей, которые играют важную роль в ненасыщенной фильтрации.Они способны не только быстро транспортировать геологические флюиды, но и служить естественными барьерами для изоляции флюидных связей между соседними блоками горных пород [1, 2].Механизм ненасыщенной фильтрации в трещинах горного массива более сложен, чем в матрице, и современные исследования по этому вопросу также ограничены.
Наша страна – страна с большим населением и большим потреблением энергии. В 2018 году производство первичной энергии составило 3,77 миллиарда тонн условного угля, из которых на добычу рядового угля пришлось 69,70%;потребление энергии составило 4,64 млрд тонн условного угля, из которых потребление угля составило 59,0% энергопотребления. Видно, что уголь по-прежнему является основным источником энергии в моей стране, но такие проблемы, как отходы воды, ущерб экологической среде и загрязнение воздуха, вызванные добычей и использованием угля, становятся все более серьезными.В то же время, с растущим истощением угольных ресурсов и серьезным дисбалансом между предложением и спросом на чистую энергию, такую как природный газ, энергетические и экологические проблемы. Эта проблема стала ключевой проблемой, ограничивающей экономическое и социальное развитие моей страны.В последние годы благодаря сокращению экологических потерь и сохранению воды на крупных угольных базах на западе разработка традиционных источников энергии, таких как газ из плотного песчаника, сланцевый газ и метан угольных пластов, а также развитие проектов атомной энергетики третьего поколения предоставили возможность дальнейшего решения этих проблем.В ответ на противоречие между высокоинтенсивной добычей угля и охраной водных ресурсов в западных горнодобывающих районах [3] академик Цянь Мингао предложил концепцию «зеленой» добычи и выступил за экологически чистую, водосберегающую и снижающую потери добычу полезных ископаемых [5].Ключом к этой технической теории является контроль высоты зоны трещин в выработанном пространстве, чтобы предотвратить ее соединение с водоупорным слоем и вызвать просачивание грунтовых вод в водоносном горизонте песчаника в (или через) трещины и вызвать бесполезную трату грунтовых вод.Команда академика Гу Дачжао предложила идею использования выработанного пространства для создания подземного резервуара для хранения водных ресурсов, потерянных в процессе добычи угля в крупных горнодобывающих районах на западе, для достижения защиты и использования ресурсов подземных вод [6-8], как показано на рисунке 1.1. Однако в процессе наполнения подземного резервуара окружающие скальные и бетонные конструкции тела плотины постепенно смачиваются водой, что легко может привести к ухудшению механических свойств окружающих скальных и бетонных конструкций тела плотины и стальных анкеров, тем самым влияя на устойчивость и долговечность подземного резервуара.Вышеуказанные вопросы во многом соответствуют научным проблемам, связанным с исследованием наземных плотин, водохранилищ и долговечности зданий. Перенос воды в ненасыщенных районах оказывает важное влияние на механическое поведение горных пород.Поэтому имеет смысл применить теоретические результаты ненасыщенной фильтрации, полученные в вышеуказанных областях, к изучению механики горного массива шахт.
Рисунок 1.1 Принципиальная схема подземного резервуара западного горнодобывающего района [6-8]
В последние годы в связи с интенсивным производством угольных шахт в моей стране некоторые шахты (карьеры) с отсталой производственной мощностью, несоответствием национальным и экологическим экологическим стандартам, а также те, которые достигли жизненного цикла производства, будут закрыты или заброшены.Ожидается, что к 2030 году количество закрытых/заброшенных шахт в моей стране достигнет 15 000 [9]. Возникающие в результате экологические проблемы и проблемы повторного использования ресурсов привлекли внимание таких экспертов и ученых, как академик Юань Лян и академик У Цян [9, 10].Заброшенные (закрытые) шахты (карьеры) могут дать огромные геологические космические ресурсы, но имеют и серьезные экологические и экологические проблемы [11, 12]. Например, после закрытия шахты выработанные пространства, тоннели и т. д. образуют огромное пространство для хранения воды, что является предпосылкой для строительства подземных резервуаров.По мере прекращения дренажных работ уровень воды в шахте или карьере будет постепенно повышаться и стабилизироваться за счет пополнения водоносного горизонта подземных или поверхностных вод, в конечном итоге образуя огромный водный объект шахты (карьера), реализующий аккумулирование энергии. Однако по мере повышения уровня подземных вод поле просачивания грунтовых вод и химическое поле изменяются, и фундамент здания, который изначально находился в незаполненном состоянии, будет постепенно смачиваться водой, разрушая первоначальный баланс поля напряжений на месте и гидродинамического поля горной породы и грунтового массива, тем самым влияя на устойчивость и устойчивость фундамента здания;угольные и каменные столбы, которые изначально находились в состоянии стабильного баланса напряжений, постепенно смачиваются водой, и их прочность снижается, что может вызвать нестабильность и вызвать вторичное обрушение грунта в районе добычи полезных ископаемых и даже геологические катастрофы, такие как обрушение гор и оползни.На заброшенных карьерах вода легко скапливается на дне карьера, и с наступлением сезона дождей уровень воды продолжает повышаться.Склоны шахты находятся в зоне ненасыщенной фильтрации и постоянно увлажняются, что легко может вызвать нестабильность и стать причиной масштабных оползневых катастроф [13, 14]. Кроме того, закрытые или заброшенные шахты богаты не только водными ресурсами, но также углем, природным газом, геотермальными и другими ресурсами. Использование этих ресурсов может не только сократить растрату ресурсов, но и способствовать преобразованию и развитию городов, истощенных ресурсами. Академик Юань Лян и другие [9] опирались на крупные консалтинговые проекты Китайской инженерной академии.“Исследование стратегий развития и использования угольных шахт и заброшенных шахт в Китае”Предложения включают развитие газификации и использование остаточного угля в закрытых/заброшенных шахтах, разработку и использование обычного природного газа в закрытых/заброшенных шахтах, разумное освоение водных ресурсов в закрытых/заброшенных шахтах, хранение нефти и газа и захоронение радиоактивных отходов в закрытых/заброшенных шахтах и т.д.“Разработка и использование ресурсов закрытых/заброшенных рудников”концепция.Научные проблемы, с которыми сталкиваются вышеупомянутые концепции, включают взаимодействие нескольких физических полей, таких как поле просачивания, поле напряжений, температурное поле и т. д. Среди них проблема просачивания воды в ненасыщенный массив горных пород является важной частью этого исследования.
Кроме того, проблема просачивания подземных вод в ненасыщенную матрицу горных пород и трещины широко существует в проектах по добыче нефти и газа и разработке природного газа.В процессе добычи нефти и газа капиллярное самовсасывание является важным механизмом разработки водонапорных нефтегазовых пластов и трещиноватых нефтегазовых пластов. Он также используется при разработке закачкой воды в нефтяные и газовые пласты с низким давлением или с истощением энергии.Метод закачки воды позволяет повысить нефтеотдачу и добычу газа для достижения вторичной и третичной стимуляции низкопроницаемых коллекторов [15].Однако повреждение ловушки водной фазы, вызванное ненасыщенным поведением просачивания, таким как капиллярное самовсасывание водной фазы, препятствует разработке нефтяных и газовых коллекторов. Поэтому этот вопрос внесен в список десяти проектов исследований Министерства энергетики США [16].Газ из низкопроницаемого песчаника, сланцевый газ и метан угольных пластов составляют сегодня три основных природных газа в мире, и их доля в добыче природного газа в моей стране увеличивается из года в год.При добыче регулируемого природного газа в основном используется технология гидроразрыва пласта.Эта технология закачивает жидкость гидроразрыва в регулируемый резервуар природного газа для проведения гидроразрыва, а затем постепенно просачивается в матрицу, чтобы вытеснить природный газ, существующий в порах породы, для достижения регулируемой добычи природного газа, как показано на рисунке 1.2.Газ из плотного песчаника составляет большую часть обычного газа, а плотный песчаник имеет наноразмерные поровые каналы, плохую связь поровых каналов и богат глинистыми минералами. Поведение спонтанного капиллярного впитывания является сложным. Газ из плотного песчаника повреждается из-за водяных пробок в процессе разработки, что серьезно влияет на разработку газовых коллекторов из плотного песчаника.
Рисунок 1.2 Многомасштабная гидродинамика пластов природного газа
Ядерная энергетика — это вид чистой энергии, который оптимизирует энергетическую структуру при одновременном сокращении выбросов парниковых газов. Трансформация и модернизация мировой энергетики вступили в новый этап, и появилось больше способов диверсифицировать использование ядерной энергии [17].После корректировки энергетической стратегии моей страны развитие ядерной энергетики стало ключевым компонентом энергетической стратегии моей страны. В прибрежных районах один за другим вводятся в эксплуатацию атомные энергоблоки третьего поколения CAP1400, Hualong One, CAP1000 и EPR [18].Учитывая нынешние темпы и масштабы развития атомной энергетики, в будущем потребуются значительные объемы урановых ресурсов [19].Среди разведанных ресурсов урана в моей стране запасы урана из песчаника составляют около 35% [2~22], а урановые месторождения из песчаника с низкой проницаемостью составляют более 50% разведанных урановых месторождений из песчаника [23].По сравнению с традиционными методами добычи урана, при добыче подземного выщелачивания не образуются твердые отходы, такие как пустая порода и хвосты. Это наиболее экономичный и эффективный метод разработки уранопроницаемых песчаников, а также важное направление развития добычи урана [24-26], как показано на рисунке 1.3.Взаимодействие между фильтратом и резервуаром урановой руды из песчаника, а также контроль направления потока и ориентации фильтрата являются ключом к методу подземного выщелачивания [23].Выщелачивающий раствор постепенно смачивает низкопроницаемый песчаник, а затем подвергается химической реакции с осаждением элемента урана. Этот процесс включает процесс ненасыщенной просачивания выщелачивающего раствора. Однако сложная пористая структура низкопроницаемого песчаника увеличивает устойчивость выщелачивающего раствора к просачиванию, что затрудняет эффективное проведение горных работ с подземным выщелачиванием.Поэтому изучение закономерностей миграции выщелачивающей жидкости и ненасыщенных фильтраций в низкопроницаемых песчаниковых урановых рудных коллекторах играет важную роль в определении типа скважин, расположения скважин и других параметров процесса подземного выщелачивания [23] и имеет большое значение для экономического освоения месторождений этого типа [23, 27].
Рисунок 1.3 Принципиальная схема метода подземного выщелачивания урановой руды[28]
Подводя итог, можно сказать, что проблема ненасыщенной просачивания в матрице и трещинах горной массы охватывает традиционную добычу энергии (например, уголь, нефть), использование и разработку новой энергии (например, обычный природный газ, урановые шахты), охрану окружающей среды (например, захоронение ядерных отходов [29, 30], геологическое хранилище углекислого газа [31, 32]), защиту культурных реликвий (например, защиту древних зданий [33], гроты Могао, пирамиды) и другие инженерные области.Как типичная осадочная горная порода, песчаник широко применяется в вышеперечисленных видах инженерных задач. Пористая структура песчаника очень сложна.Размер пор может составлять несколько порядков (наномикронов), большинство из которых находятся в диапазоне от микрона до субмикрона. Усадка и закрытие некоторых поровых каналов уменьшает сообщаемость пор и увеличивает извилистость пути просачивания.Песчаник в основном содержит глинистые минералы, такие как иллит и каолинит.Заполнение минералами делает структуру пор более сложной, а глинистые минералы в порах могут расширяться под воздействием воды и блокировать каналы просачивания, что усложняет правила ненасыщенной просачивания в песчанике. Помимо пор, в песчанике распространено также большое количество трещинных структур, повышающих проницаемость песчаника и влияющих на процесс ненасыщенной фильтрации песчаника. Поры и трещинные структуры в песчанике и состав глинистых минералов играют важную роль в изучении проблем ненасыщенной фильтрации.Характеристика пор и трещинных структур в песчанике и определение минерального состава глин являются ключом к изучению проблемы, чего можно достичь с помощью современной рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения, сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), дифракции рентгеновских лучей (рентгеновская дифракция, XRD) и других технических средств.Во время процесса ненасыщенной просачивания песчаника сложная пористая структура приводит к медленной скорости просачивания в матрице, но более высокой скорости просачивания в трещинах, которые контактируют с источником воды.Однако динамическое распределение содержания воды в матрице песчаника и явление быстрого впитывания в трещинах трудно эффективно измерить и уловить с помощью обычных экспериментальных методов.
Развитие технологии неразрушающего контроля позволяет измерять динамическое распределение содержания влаги внутри матрицы песчаника и фиксировать явление быстрого пропитывания в трещинах.Например, методы магнитно-резонансной томографии и рентгеновской визуализации широко используются для изучения закономерностей миграции воды в горных породах, но оба метода имеют свои ограничения. Рентгеновская визуализация основана на использовании индикаторов для определения распределения воды в пористых средах [34], тогда как МРТ ограничена диапазоном видимых размеров пор и влиянием минеральных элементов, содержащихся в образце (например, железа) [35]. Напротив, нейтроны сильно ослабляют водород, но относительно нечувствительны к газу и твердым компонентам (таким как кремнезем, железо, свинец и уран) [36, 37]. Они имеют преимущества в визуализации ненасыщенной просачивания в горных породах и стали передовым экспериментальным методом изучения явлений ненасыщенной просачивания в горных породах во всем мире. В Институте Пола Шеррера (PSI) в Швейцарии и Национальной лаборатории Ок-Ридж в США он широко использовался в соответствующих научных исследованиях такими учреждениями, как Национальная лаборатория (ORNL), Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Центр Гельмгольца в Берлине (HZB) и другими учреждениями в Германии.Однако из-за высокой стоимости оборудования, связанного с технологией нейтронной визуализации, и ограниченного времени луча применение и развитие технологии нейтронной визуализации в определенной степени ограничены.В настоящее время моя страна построила Китайский исследовательский реактор (CARR) Китайского института атомной энергии [37-39], Китайский исследовательский реактор Мяньян (Китайский исследовательский реактор Мяньян) CMRR) [40] и Китайский источник расщепительных нейтронов (CSNS) и полагается на исследовательский реактор в качестве передового оборудования для нейтронной визуализации, такого как спектрометры для формирования изображений холодных нейтронов, обеспечивая научно-исследовательскую платформу для соответствующих экспериментальных исследований. Однако применение технологии нейтронной визуализации в Китае все еще находится в зачаточном состоянии, и исследований по ненасыщенным просачиваниям в горных породах с использованием технологии нейтронной визуализации относительно мало.В этой книге используется оборудование для визуализации холодными нейтронами Китайского исследовательского реактора Китайского института атомной энергии и Центра материалов и энергетики имени Гельмгольца в Берлине, Германия, а также технология рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения для проведения теоретических и экспериментальных исследований явления ненасыщенной просачивания в матрице и трещинах песчаника.
1.2 Современное состояние исследований ненасыщенной фильтрации и микроструктуры песчаника
1.2.1 Современное состояние теоретических исследований ненасыщенной фильтрации песчаника
В отличие от насыщенного просачивания, на процесс ненасыщенного просачивания сильно влияет капиллярная сила [41].Изменения в каждой ненасыщенной фазе в процессе ненасыщенного фильтрационного потока будут влиять на проницаемость [42]; в то же время взаимодействие между жидкостью и средой может привести к явлениям быстрого течения, таким как преимущественное течение и пленочное течение.Явление ненасыщенной просачивания обычно встречается в инженерных приложениях, таких как нефтяная промышленность и инженерия подземных вод.Процесс, при котором смачивающая жидкость самопроизвольно перетекает в пористую среду для транспорта под действием капиллярной силы, называется спонтанной пропиткой, или сокращенно пропиткой [43].Расстояние перемещения фронта смачивания, накопленная масса поглощенной смачивающей жидкости и время впитывания.
