[发明专利]完全形成的湍流进行的沉积物搬运

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年12月18日提交的名称为SEDIMENT TRANSPORT BY FULLY DEVELOPED TURBULENT FLOWS(完全形成的湍流进行的沉积物运输)的美国临时专利申请61/138,895的权益，其整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及其中涉及完全形成的湍流搬运沉积物的任何领域，例如，土木与环境工程学、海岸与海洋工程学和油气工业。具体而言，本发明涉及分析完全形成的湍流侵蚀、搬运和沉积沉积物的方法。

背景技术

这部分旨在介绍可能与本发明的实施方式相关的此领域的各个方面。参考文献的列表提供在这部分的末尾并且可能在下文中参考。该讨论，包括参考文献，被认为有助于提供概念性框架以帮助更好地理解本发明的具体方面。因此，这部分应当这样进行阅读，并且不一定作为对现有技术的承认。

水流和浊流二者侵蚀、运输和沉积沉积物的计算机模型在多种环境、工程和能源产业中是重要的工具。对于设计桥墩、挖掘航道和港口以及保护海滩和湿地需要这些模型。近来，在油气工业中，这些模型也已被应用于建立用于勘探、开发和生产能源的地质模型。

地质模型是地下土方，例如油藏或者充满沉积物盆地的详细内部几何结构和岩石性质的数字表示。在油气工业中，地质模型给储层性能模拟提供地质学输入，所述储层性能模拟用于为新井选择位置、评估烃储量和规划储层-开发策略。渗透性的空间分布是表征储层性能的关键参数，并且连同其它岩石和液体性质一起，决定储层的可生产性。

在大部分油气储层中渗透性的空间分布非常不均匀。不均匀性的主要原因之一是在储层中的不同位置中分布不同粒度的沉积物。这是因为大部分碎屑岩储集层由在远古河流、三角洲和深水沉积的体系中沉积沉积物而形成。由于具有不同尺寸的沉积物颗粒被不同地侵蚀和搬运，所以此后它们沉积在储层中不同位置。因此，如果在沉积系统中能准确地模拟沉积物的侵蚀、搬运和沉积，那么通过这些沉积过程形成的储层的不均匀性也能被准确地获得。

用于开发用于沉积物侵蚀、搬运和沉积的模型的两个步骤是：1)建立不同尺寸沉积物颗粒和不同强度的流之间的重悬(也称为侵蚀或夹带)关系，和2)表征在其中悬浮沉积物的水体的垂直方向悬浮沉积物的分布。在单层或者多层深度平均的流动模型中，通过将不同尺寸颗粒的近底沉积物浓度与深度平均浓度相关联的关系描述悬浮沉积物的垂直分布。第二步是重要的，这是因为悬浮沉积物从流到床(底，bed)的沉积与就在该床上方悬浮的沉积物的浓度密切相关。在单层或者多层深度平均流动模型中，仅可计算沉积物浓度的层平均值。这些层平均浓度值与就在该床上方的实际浓度值明显不同。因此，将深度平均浓度与近底浓度相关联的关系对于沉积物沉积的准确计算和后来的沉积物运输的模拟是必需的步骤。

最常用的重悬(侵蚀)关系被称作加西亚-帕克(Garcia Parker)重悬函数。在该函数中，从床进入流的粒度面元(bin)i沉积物重悬速率是

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