首页 理论教育从连续介质到多孔介质:研究水平的演化

从连续介质到多孔介质:研究水平的演化

【摘要】:连续介质研究水平包括分子水平、微观水平和宏观水平。因此,如果想要对流体在多孔介质中渗流过程采用数学理论描述的话,那么必须以某种宏观平均定律为基础,即在宏观水平上研究问题。宏观水平实际上是以多孔介质特征体元为基础,把多孔介质看成具有连续性的理想介质,当然是比微观水平更粗的一种水平。

连续介质研究水平包括分子水平、微观水平和宏观水平。

分子水平是指对组成孔隙空间中所包含的流体分子运动及有关的各种现象进行数学描述。众所周知,流体是由大量分子组成的,分子和分子之间并非紧密无隙,1mol气体有1023个分子,1cm3的水中有3.34×1022水分子,即使处于静止状态,这些分子仍然在做无规则运动,在运动状态中这些分子的运动规律更为复杂。由于在研究尺寸范围内分子的数目如此之多,实际上不可能确定出它们的初始位置和力矩,这样,统计平均方法不适用,因为无法知道分子个体的表现行为。

微观水平是把连续介质看成一种具有连续性的理想介质。对于流体来说是忽略流体的实际分子结构,以质点为基础,把流体看成一种连续性的理想流体进行数学描述;对于多孔介质来说则忽略每个孔隙通道。“尽管多孔介质内孔道表面对流体起边界作用,但任何试图以精确的方式对孔道的几何形状进行描述的想法都是徒劳的”(Bear,1972),即便能够描述并形成数学模型,也不可能求解。因此,如果想要对流体在多孔介质中渗流过程采用数学理论描述的话,那么必须以某种宏观平均定律为基础,即在宏观水平上研究问题。

宏观水平实际上是以多孔介质特征体元为基础,把多孔介质看成具有连续性的理想介质,当然是比微观水平更粗的一种水平。