考虑黏度空间衰减的宾汉姆流体柱形渗透注浆机制研究

摘要

低渗透性多孔介质渗透注浆过程中存在渗滤效应，造成浆液颗粒浓度和黏度空间分布不均，严重影响注浆效果。通过一维可视化注浆试验，研究渗滤效应的发生条件及影响因素，得到考虑水灰比影响的黏度衰减率空间分布表达式，并推导出考虑黏度空间衰减的宾汉姆流体柱形渗透注浆理论公式，基于计算机编程技术，依托Comsol Multiphysics平台，二次开发得到该理论公式的二维数值模拟程序，在此基础上开展不同注浆压力和水灰比条件下的仿真分析和模型试验，对比验证该理论机制的正确性。研究结果表明，渗滤效应发生时，浆液颗粒浓度和黏度沿渗流路径明显下降，采用考虑黏度空间衰减效应的宾汉姆流体柱形渗透注浆扩散公式得到的扩散半径、渗透压力等更接近实测值。因而更好地说明渗滤效应导致的黏度空间衰减不可忽略，采用新的理论公式更能反映宾汉姆流体在低渗透性地层中发生渗滤效应时的扩散规律。该研究成果可为低渗透性地层注浆设计及施工提供一定的理论及技术支持。