Resumen

Las fracturas de las rocas como canales principales de flujo, sus características morfológicas y espaciales influyen profundamente en el comportamiento de la infiltración. En las areniscas de los yacimientos, se escanearon cuatro grupos de fracturas con diferente rugosidad para obtener las características geométricas y, a continuación, se llevaron a cabo experimentos de infiltración para analizar la relación entre el gradiente de presión ∇P y la tasa de flujo Q, y se determinó el número de Reynolds crítico (Rec) y el factor de fricción de la pared (f) para explicar la conversión de la infiltración lineal en condición de infiltración no lineal. A partir de los datos de la nube de barrido de diferentes fracturas rugosas, se reconstruyeron las fracturas y se introdujeron en el software COMSOL Multiphysics; se calibró un modelo de infiltración tridimensional para fracturas rugosas y se simuló el proceso de infiltración y la correspondiente distribución de la presión, y se explicó la asimetría de la velocidad de flujo. Además, se investigaron las características de la infiltración teniendo en cuenta la variación de la apertura de diferentes fracturas de muestra; los resultados indicaron que el aumento de la apertura para la misma fractura disminuyó la rugosidad relativa, los coeficientes de ajuste por la fórmula de Forchheimer basada en los datos ∇P~Q disminuyeron, y las cifras sobre los coeficientes y la apertura correspondiente describieron la condición no lineal de las fracturas rugosas anteriores. Además, se derivó la expresión del factor de fricción de la pared, y la relación de f, Re, y la rugosidad relativa indicó que f aumentó con el aumento de la rugosidad de la fractura considerando la misma apertura, lo que resulta en el flujo no lineal más fácilmente, de lo contrario no es, mostrando que f podría ser utilizado para describir la condición de infiltración y el punto de inflexión correspondiente. Finalmente, se puede observar en los resultados numéricos que la no linealidad del flujo de fluido es causada principalmente por la formación de remolinos en las intersecciones de las fracturas y el gradiente de presión crítica disminuye con el aumento del ángulo. Y también, se propone un análisis sobre el coeficiente B en la ley de Forchheimer correspondiente a las intersecciones de las fracturas considerando el ángulo de intersección y la rugosidad de la superficie para revelar la no linealidad del flujo. Las investigaciones anteriores proporcionan el apoyo teórico para comprender y revelar el mecanismo de infiltración de las fracturas de roca rugosa.

• Materias:Algoritmos genéticos Geoquímica Análisis de suelos Agua Carbón
• Subjects:Genetic algorithms Geochemistry Soil testing Water Coal
• Palabras claves:fractura rugosa, factores de fricción de la pared, rugosidad relativa, canal de flujo principal, grupo de fractura, apertura, formación de remolino, datos de la nube de barrido, gradiente de presión crítica, expresión de la pared
• Keywords:rough fracture, wall friction factors, relative roughness, main flow channel, group of fracture, aperture, formation of eddy, scanning cloud data, critical pressure gradient, expression of wall