【文章內(nèi)容簡介】 性滲流力學(xué)Nonlinear Flow Mechanics： 36 ：2 :滲流力學(xué):本課程是流體力學(xué)與工程科學(xué)專業(yè)博士生的專業(yè)基礎(chǔ)課。要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握非線性滲流的基本概念、基本理論與基本研究方法，根據(jù)地層性質(zhì)、流體性質(zhì)和地質(zhì)條件，選擇合理的數(shù)學(xué)模型，研究流體在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測。為解決有關(guān)能源開發(fā)過程中的實(shí)際問題和從事科研工作準(zhǔn)備必要的專業(yè)理論知識。：（請注明各種類型所占比例）筆試、學(xué)術(shù)討論：（請注明學(xué)時(shí)分配）緒論（4個(gè)學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容和要求：非線性滲流力學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r及其主要內(nèi)容，非線性滲流力學(xué)在能源發(fā)展中的作用，本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法。本門課程與其它學(xué)科的關(guān)系。滲流力學(xué)發(fā)展綱要滲流力學(xué)的新發(fā)展數(shù)值模擬基本方法數(shù)值模擬的應(yīng)用滲流力學(xué)研究的前沿和方向: 1)跨尺度滲流力學(xué)的研究 2)非均勻復(fù)雜介質(zhì)滲流力學(xué) 3)非平衡態(tài)的物理化學(xué)滲流的研究 4)非達(dá)西流、非牛頓流滲流力學(xué)的研究 5)復(fù)雜滲流流動(dòng)及應(yīng)用 6)環(huán)境及災(zāi)害滲流力學(xué) 7)生物滲流力學(xué) 8)礦業(yè)滲流力學(xué)第一章 低滲透儲層非線性滲流力學(xué)（6個(gè)學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容和要求：低滲透儲層特性及孔隙結(jié)構(gòu)特征，低滲透油藏可動(dòng)流體飽和度，低滲透油藏流體滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)，低滲透油藏水驅(qū)油驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，低滲透儲層的開采特征提高微觀驅(qū)油效率和采收率方法。低滲透基質(zhì)－壓裂縫流體定常流動(dòng)控制規(guī)律研究低滲透基質(zhì)－人工壓裂縫耦合數(shù)學(xué)模型，影響因素分析。低滲透基質(zhì)－壓裂縫流體非定常流動(dòng)控制規(guī)律研究遠(yuǎn)離人工裂縫的流體滲流規(guī)律，裂縫控制橢圓區(qū)域內(nèi)的橢圓不定常滲流，裂縫中的高速非達(dá)西非定常滲流，影響因素分析開發(fā)井網(wǎng)型式與人工壓裂裂縫系統(tǒng)組合下理論模型研究低滲透油藏油水兩相不穩(wěn)定滲流數(shù)學(xué)模型非達(dá)西滲流有效驅(qū)動(dòng)理論研究第二章 雙重介質(zhì)滲流（4學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：雙重介質(zhì)的基本概念與雙重介質(zhì)模型雙重孔隙介質(zhì)中單相弱可壓流體滲流的基本微分方程雙重孔隙介質(zhì)中的滲流理論在不穩(wěn)定試井中的應(yīng)用第三章 含水氣藏復(fù)雜滲流理論研究（4個(gè)學(xué)時(shí)）（一）滑脫效應(yīng)和啟動(dòng)壓力對低滲砂巖氣藏流動(dòng)的影響 1縛水單相氣體低速流動(dòng)下的影響 1）含殘余水單相氣體低速流動(dòng)下的影響 2）含可流動(dòng)水兩相時(shí)氣體低速流動(dòng)下的影響低滲砂巖氣藏三類滲流數(shù)學(xué)模型的建立考慮滑脫效應(yīng)和啟動(dòng)壓力梯度產(chǎn)能公式推導(dǎo) 1）氣井穩(wěn)態(tài)達(dá)西流動(dòng)產(chǎn)能公式推導(dǎo) 2）考慮啟動(dòng)壓力梯度氣井穩(wěn)態(tài)非達(dá)西流動(dòng)產(chǎn)能公式推導(dǎo) 3）考慮滑脫效應(yīng)氣井穩(wěn)態(tài)非達(dá)西流動(dòng)產(chǎn)能公式推導(dǎo)同時(shí)考慮滑脫效應(yīng)和啟動(dòng)壓力梯度氣井穩(wěn)態(tài)非達(dá)西流動(dòng)產(chǎn)能公式推導(dǎo)算例第四章 凝析氣液固變相態(tài)復(fù)雜滲流理論研究（4個(gè)學(xué)時(shí)）凝析氣液固變相態(tài)非線性滲流規(guī)律及影響因素 1）高溫高壓下凝析氣液滲流機(jī)理研究 2）高溫高壓下凝析氣液滲流特征研究 3）伴有相變過程的氣液兩相滲流實(shí)驗(yàn)研究 4）氣液變相態(tài)相對滲透率理論模型及影響因素。蠟沉積氣－液－固滲流機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究具有蠟沉積的凝析氣藏氣液固微尺度相變滲流動(dòng)力學(xué)模型方程研究伴有相變的多相流－固－熱耦合滲流數(shù)學(xué)模型 1）數(shù)學(xué)模型建立 2）數(shù)值模擬研究伴有蠟沉積的凝析氣液固變相態(tài)多相滲流數(shù)學(xué)模型研究蠟沉積對凝析氣田開發(fā)動(dòng)態(tài)和生產(chǎn)的影響具有蠟沉積的凝析氣藏開采特征數(shù)值模擬研究 第五章 非牛頓液體的滲流理論（2個(gè)學(xué)時(shí)）（一）流變性的基本概念（二）非牛頓液體的分類（三）非牛頓液體的滲流第六章 多元泡沫化學(xué)劑復(fù)合驅(qū)多相滲流理論（4個(gè)學(xué)時(shí)）背景：二次采油進(jìn)入高含水期；三次采油聚合物比水驅(qū)提高10％，三元復(fù)合驅(qū)比水驅(qū)提高20％，仍有大量原油存留地下，面授學(xué)時(shí)： 28 其它學(xué)時(shí)：8 難于驅(qū)出！新途徑：研究一種技術(shù)具有：更強(qiáng)的洗油能力，更大的擴(kuò)大波及體積作用，注入體系能選擇性地進(jìn)入中低滲透層, 更好的開采中低滲透層剩余油。二、泡沫復(fù)合驅(qū)油方法三、泡沫滲流機(jī)理和多相流體滲流數(shù)學(xué)描述四、數(shù)值模擬五、現(xiàn)場試驗(yàn)第七章 微生物驅(qū)油多相復(fù)雜滲流理論研究（4個(gè)學(xué)時(shí)）微生物驅(qū)油增產(chǎn)機(jī)理微生物驅(qū)油隨流體注入運(yùn)移、微生物及化學(xué)劑擴(kuò)散、關(guān)井壓力傳播彈性膨脹、流體物理化學(xué)變化、增產(chǎn)（吞吐）有效時(shí)間等，其吞吐效果與微生物作用效果和多孔介質(zhì)中和多孔介質(zhì)中流體和孔隙空間環(huán)境有關(guān)。1）微生物菌生長增值作用 2）微生物生長代謝條件及影響因素微生物水驅(qū)驅(qū)油輸運(yùn)規(guī)律微生物驅(qū)油過程中微生物隨營養(yǎng)物的變化而變化，微生物的特性、代謝產(chǎn)物影響油的性質(zhì)，由于微生物的物理化學(xué)作用，使油藏的采收率提高。微生物水驅(qū)傳輸組分模型考慮因素：產(chǎn)表活劑、產(chǎn)醇（產(chǎn)酮）、產(chǎn)酸、產(chǎn)氣乳化降粘降解產(chǎn)物醇(酮)的降解作用產(chǎn)物酸作用產(chǎn)氣調(diào)剖作用助劑、穩(wěn)定劑作用改變界面張力關(guān)井壓力傳播彈性膨脹產(chǎn)量預(yù)測模型第八章 散體滲流規(guī)律及其穩(wěn)定性（4個(gè)學(xué)時(shí)）背景浸堆散體顆粒形態(tài)浸堆滲流特性試驗(yàn)浸堆滲流特性的演化浸堆穩(wěn)定性分析浸堆邊坡穩(wěn)定性：同登科 等著：《非線性滲流力學(xué)》，石油工業(yè)出版社，2003年4月翟云芳 主編：《滲流力學(xué)》，石油工業(yè)出版社，2003年9月葛家理編：《油氣層滲流力學(xué)》，北京高等教育出版社，1989力學(xué)進(jìn)展 期刊石油學(xué)報(bào) 期刊 課程編號：D011208非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)Nonlinear Continuum Mechanics： 36 ：2 :彈性力學(xué):本課程要求學(xué)生掌握連續(xù)介質(zhì)的變形與運(yùn)動(dòng)理論、應(yīng)力分析理論、連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)理論、本構(gòu)理論等基本理論，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)力學(xué)相關(guān)知識及進(jìn)行科學(xué)研究，奠定牢固的力學(xué)理論基礎(chǔ)。：（請注明各種類型所占比例）開卷。總評成績 = 課堂討論40% + 讀書報(bào)告60% ：（請注明學(xué)時(shí)分配）主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下： （2課時(shí)）固體和流體力學(xué)的回顧；矢量和場論；二階張量及不變量。（直角坐標(biāo)系）（4課時(shí)）變形梯度張量、變形張量主值；極分解；應(yīng)變張量；線元、面元和體元的變化；變形率、應(yīng)變率和旋率張量。）（4課時(shí)）Euler應(yīng)力張量；第1類和第2類PL應(yīng)力張量；Euler描述法，Lagrange描述法，運(yùn)動(dòng)方程；虛功原理、虛功率原理；應(yīng)變與應(yīng)力的共軛。（6課時(shí)）連續(xù)介質(zhì)熱力學(xué)第一定律；第二定律與熵增原理；CD本構(gòu)不等式；本構(gòu)公理（客觀性、確定性、局部作用、減退記憶、對稱性和相容性等原理）（12課時(shí)）Cauchy彈性；超彈性；應(yīng)變能函數(shù)，本構(gòu)方程；有限彈性邊值問題的提法；普適變形解和特殊解；變分原理 （4課時(shí)）流體動(dòng)力學(xué)問題的提法；非牛頓流體運(yùn)動(dòng)分析的簡單例子。（4課時(shí)）粘彈性體的本構(gòu)方程；流變體變形與運(yùn)動(dòng)分析的簡單例子。本課程主要研究連續(xù)介質(zhì)的變形和運(yùn)動(dòng)、連續(xù)介質(zhì)不可逆熱力學(xué)和非線性本構(gòu)關(guān)系。隨著現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的高速發(fā)展，非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)擴(kuò)展到材料的損傷、破壞和宏微觀力學(xué)，成為近代力學(xué)最重要的基礎(chǔ)之一。本課程為力學(xué)、土木、材料及機(jī)械類專業(yè)的博士生從事深入研究提供基礎(chǔ)。：【1】匡震邦，非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，上海交通大學(xué)出版社【2】黃祝平，連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)，高等教育出版社【3】王自強(qiáng)，理性力學(xué)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社【4】Eringen ., Mechanics of Continua，程昌均、俞煥然譯。面授學(xué)時(shí)： 36其它學(xué)時(shí)：0 課程編號：D011209工程力學(xué)專題研究Monographic Study of Engineering Mechanics： 36 ：2 :結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、地下工程、施工技術(shù):通過本課程的學(xué)習(xí)，了解國內(nèi)外工程力學(xué)研究與發(fā)展動(dòng)態(tài)，工程力學(xué)研究工作中的關(guān)鍵技術(shù)難題、解決途徑，為研究生選題和研究工作提供參考。：（請注明各種類型所占比例）讀書報(bào)告和考勤相結(jié)合，其中讀書報(bào)告考占70％，出勤情況占30％。：（請注明學(xué)時(shí)分配）本課程教學(xué)劃分為六個(gè)單元：第一單元：總體概述（4學(xué)時(shí)）：該授課內(nèi)容為4學(xué)時(shí)：講解―巖土工程力學(xué)概述‖（2學(xué)時(shí)）和―監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展概述‖（2學(xué)時(shí)）。巖土工程力學(xué)概述主要介紹巖土工程施工技術(shù)研究與進(jìn)展、地下工程特性與施工方法分類以及巖土工程施工存在問題等內(nèi)容。第二單元：工程力學(xué)分析與支護(hù)理論及實(shí)踐（4學(xué)時(shí)）。講解―地下工程穩(wěn)定性研究思路、方法原理與原理‖（2學(xué)時(shí)）和―巖體支護(hù)的理論和實(shí)踐‖（2學(xué)時(shí)）。深入分析目前地下工程穩(wěn)定性分析和支護(hù)設(shè)計(jì)的理論、技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)路線，明確了巖土工程數(shù)值分析中存在的問題、解決途徑和發(fā)展方向。第三單元：地下工程施工技術(shù)發(fā)展與力學(xué)分析（4學(xué)時(shí)）。主要講解―地下管線施工的拉管施工技術(shù)簡介‖、―巖土工程施工中的水平定向鉆簡介‖和―直列無級調(diào)壓式速卸錨索（LC錨索）簡介‖。第四單元：礦山邊坡工程力學(xué)分析與穩(wěn)定性評價(jià)（6學(xué)時(shí)）。主要講解―礦山邊坡工程的理論研究‖以及廠壩鉛鋅露天礦、首鋼水廠鐵礦邊坡、包鋼白云鄂博鐵礦東露天邊坡和撫順西露天煤礦四個(gè)礦山的工程實(shí)例與研究報(bào)告。第五單元：深部地下礦山穩(wěn)定性分析研究（6學(xué)時(shí)）。主要講解―地下礦床開采災(zāi)害分析、研究與進(jìn)展‖和―金川礦區(qū)深部工程圍巖支護(hù)工程實(shí)例‖。第六單元：主要介紹國家973申請報(bào)告內(nèi)容（6學(xué)時(shí)）。在此介紹了武漢巖土所的973申請書―能源儲備地下庫群災(zāi)變機(jī)理與防護(hù)理論研究‖、中國科學(xué)院力學(xué)所申請項(xiàng)目―重大工程地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測理論及數(shù)值分析方法研究‖和北京科技大學(xué)的申請項(xiàng)目―金屬礦山重大災(zāi)害誘發(fā)機(jī)制與防治理論研究‖‖三個(gè)項(xiàng)目的立項(xiàng)申請報(bào)告。：地下工程系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，中國建材工業(yè)出版社，2006現(xiàn)代巖土施工技術(shù)，中國建材工業(yè)出版社，2007地下空間設(shè)計(jì)與實(shí)踐，中國建材工業(yè)出版社工程巖石力學(xué)，科學(xué)出版社，2009 面授學(xué)時(shí)： 30其它學(xué)時(shí)：6課程編號：D011210固體力學(xué)專題研究Special Topic on Solid Mechanics： 36 ：2 :力學(xué)中的數(shù)學(xué)方法，彈性力學(xué)，塑性力學(xué)，有限元，非線性有限元:了解掌握固體力學(xué)一些基本理論和較新的數(shù)值方法研究進(jìn)展。：（請注明各種類型所占比例）平時(shí)討論60%，讀書報(bào)告40% ：（請注明學(xué)時(shí)分配）彈塑性斷裂問題12學(xué)時(shí)：(1)理解裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子概念及其斷裂準(zhǔn)則，學(xué)會計(jì)算Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子，能推導(dǎo)單裂紋基本解并應(yīng)用基本解求其它荷載下的解答。(2)了解計(jì)算裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的連續(xù)位錯(cuò)模型法以及計(jì)算有限裂紋體應(yīng)力強(qiáng)度因子的邊界配置法并能加以應(yīng)用。(3)熟悉混合型裂紋脆性斷裂的最大周向應(yīng)力準(zhǔn)則；最大能量釋放率準(zhǔn)則以及應(yīng)變能密度因子準(zhǔn)則。(4)了解彈塑性斷裂的COD理論及其工程應(yīng)用，熟悉DM模型的計(jì)算方法；了解彈塑性斷裂的J積分理論及其工程應(yīng)用。第5章 彈性界面問題，了解理想界面模型及其分類；掌握直線形和圓形彈性界面問題在平面和反平面荷載下的求解方法；了解含裂紋界面問題的分析方法與裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算。了解一般界面斷裂模型及其界面斷裂準(zhǔn)則。非線性有限元的基本理論及其討論12學(xué)時(shí)：第一章緒論，有限元的基本概念和特征；第二章 有限元的基本理論；第三章平衡方程的解法；第四章大變形問題的基本方程，物體運(yùn)動(dòng)和變形的物質(zhì)描述。格林應(yīng)變和阿耳曼西應(yīng)變。物體運(yùn)動(dòng)和變形的空間描述。歐拉應(yīng)力，拉格朗日應(yīng)力和克希荷夫應(yīng)力。第五章 非線性問題的有限元，大變形問題的物質(zhì)描述的有限元。第六章材料非線性有限元的法，彈塑性有限元分析；蠕變問題有限元分析；粘彈性有限元分析；粘塑性有限元分析；第七章非線性有限元的應(yīng)用。非有限元的數(shù)值方法基本理論及其討論8學(xué)時(shí)專題數(shù)值方法報(bào)告4學(xué)時(shí)。：力學(xué)中的數(shù)學(xué)方法，彈性力學(xué)，塑性力學(xué)，有限元，非線性有限元。面授學(xué)時(shí)： 36 其它學(xué)時(shí)：0 課程編號：D011211流體力學(xué)專題研究Special Topic on Fluid Dynamics： 36 ：2 :流體力學(xué)、數(shù)理方程、物理化學(xué):流體力學(xué)專題是流體力學(xué)專業(yè)和其相關(guān)工程應(yīng)用專業(yè)學(xué)生的一門拓展性的理論技術(shù)基礎(chǔ)課程，是在高等數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、多相流體力學(xué)基礎(chǔ)上關(guān)于流體力學(xué)在相關(guān)工程中應(yīng)用的范例，通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握流體力學(xué)在工程應(yīng)用的研究方法和技巧，拓展知識領(lǐng)域，為專業(yè)學(xué)習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。：（請注明各種類型所占比例）筆試、學(xué)術(shù)討論、：（請注明學(xué)時(shí)分配）（一）緒論（2學(xué)時(shí)）流體力學(xué)研究領(lǐng)域和熱點(diǎn)問題（二）巖穴儲氣庫溶腔水洗理論和數(shù)值模擬技術(shù)（4學(xué)時(shí)）鹽巖層地質(zhì)特征、世界一般巖丘鹽巖穴儲氣庫建造方法一般水洗腔體形態(tài)特點(diǎn)鹽礦采鹵：不考慮腔體變形、易坍塌，結(jié)果：腔體形態(tài)具有隨意性、不穩(wěn)定性，不能保證長期安全性。結(jié)論：不考慮水溶控制造腔不可行。特別是鹽巖層、多層？具有更多復(fù)雜力學(xué)問題！能否制造穩(wěn)定的腔體？！設(shè)計(jì)腔體：固體穩(wěn)定性分析是穩(wěn)定的。如何實(shí)現(xiàn)：如何造腔？ 如何水洗？ 如何控制？鹽巖層水溶造腔腔體形態(tài)的受控因素？ 鹽巖層非均質(zhì)性：巖性、品位、多層、夾層； 工作制度控制：流體流量、鹵水濃度、兩口距、油墊位置； 溶蝕速度、管柱位置、循環(huán)方式。水溶開采溶腔濾洗理論 流－固溶腔變化影響因素關(guān)系 動(dòng)邊界（邊值條件）開采控制工作制度穩(wěn)定溶腔形態(tài)所需開采及工藝的主要參數(shù)的實(shí)時(shí)變化規(guī)律。鹽巖儲氣庫水溶建腔機(jī)理鹽巖腔體溶蝕的過程是一個(gè)復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程：物質(zhì)輸運(yùn)過程中的擴(kuò)散現(xiàn)象；邊界層理論；重力分層現(xiàn)象。①巖鹽溶解過程中的物質(zhì)輸運(yùn)包括: 由于流體的宏觀流動(dòng)引起的傳遞；由于濃度梯度引起的分子擴(kuò)散；由于流動(dòng)速度引起的對流擴(kuò)散。②物質(zhì)輸運(yùn)過程中擴(kuò)散作用擴(kuò)散彌散作用包括分子擴(kuò)散和對流擴(kuò)散分子擴(kuò)散：分子擴(kuò)散是由于濃度變化引起的，由于濃度梯度，分子依靠本身的熱運(yùn)動(dòng)，從高濃度帶擴(kuò)散到低濃度帶，最后趨于平衡狀態(tài)；對流擴(kuò)散：對流擴(kuò)散與流動(dòng)速度有關(guān)，由于流動(dòng)速度使溶質(zhì)分子在流體中不斷分散。溶腔內(nèi)不同區(qū)域的擴(kuò)散彌散作用 ③邊界層理論 ④―重力分層‖現(xiàn)象 ⑤鹽巖溶蝕過程鹽巖儲氣庫溶腔數(shù)學(xué)模型溶腔流體流動(dòng)、溶質(zhì)輸運(yùn)、流固變化溶質(zhì)對流擴(kuò)散等各類流體力學(xué)模型建立。溶腔數(shù)學(xué)模型的基本方程： 1）多維非穩(wěn)態(tài)對流擴(kuò)散方程來描述濃度場 2）NavierStokes流體動(dòng)力學(xué)方程描述速