主要从事岩石物理学、分形几何理论与方法及其交叉领域的工作，近几年来一直跟踪国内外岩石渗透率和电导率表征方面的研究进展，在多孔介质流体输运特性及电传导特性研究方面发表国际知名期刊论文20余篇，Google学术引用2200余次，其中10篇为第一作者/通讯作者，出版学术专著1部。主持国家自然科学基金青年科学基金等项目，作为主要完成人获2021年湖北省自然科学奖一等奖（排名：4/4）、2021年绿色矿山科学技术奖基础研究一等奖（排名：2/7）等多项奖励。

研究内容

（1）多孔介质复杂结构的分形表征与多尺度建模

将分形理论与多孔介质结构表征技术相结合，发展了多孔介质复杂特性的多尺度表征方法体系。系统完善了多孔介质分形理论及模型，建立了涵盖分形维数、缺项、进相、迂曲度等参数的结构表征方法，并拓展到渗透率、毛细流动和水分特征曲线等输运性质分析，为揭示孔隙介质自相似性、多尺度性及复杂结构特征提供了理论基础和方法支撑。

（2）非常规储层微观孔隙结构与流体输运机理

围绕煤层气、页岩油气、天然气水合物等非常规储层，系统研究了多尺度孔隙结构对流体输运能力的影响机理。基于微观结构定量表征方法，结合微观可视化实验、宏观渗流实验、格子玻尔兹曼方法、孔隙网络模型及有限元模拟，建立了非常规储层微观尺度油气输运机理分析方法，揭示了孔隙空间分布及分形特征对渗流能力和油气运移规律的控制作用，并建立了相应的渗透率预测模型。

（3）多孔介质微观结构—电性—渗流耦合机理与岩石物理模型

阐明了孔隙介质内部流体分布影响电性的关键因素，系统分析了经验模型、边界模型、孔隙网络模型和理论模型等四类岩石微结构—电导率关系模型的特点与适用性，揭示了微观岩石物理特性对宏观电导率的多尺度影响机制。在此基础上，以有效介质理论、逾渗理论和分形理论为支撑，建立了考虑分形分布、迂曲度、连通性和变孔喉比结构影响的渗透率—电导率解析模型，提升了利用电性参数预测渗透率的准确性，为非饱和及裂缝性多孔介质岩石物理建模提供了新思路。

科研项目

地下非均质岩石跨尺度输运特性分形表征及建模方法, 国家自然科学基金-面上项目, 2026-2029, 主持.

地下非均匀介质渗透率-电导率关系的尺度效应及定量表征, 国家自然科学基金-青年科学基金项目, 2021-2023, 主持.

奖励

2021年湖北省自然科学奖, 一等奖(4/4)

2021年绿色矿山科学技术奖基础研究类, 一等奖(2/7)

2025年教育部科学研究优秀成果奖-工程技术研究成果奖, 一等奖(17/20)

发表论文

1. Wei, W., Hu X., Cai, H., Cai, J., Glover, P., Lorinczi, P., Han, Q., (2025), A fractal interpretation of Archie-like equation for partially saturated porous media. J. Geophys. Res. : Solid Earth. 130(6), e2024JB030619.

2. Wei, W., Cai, J., Hu, X., Han, Q., (2015). An electrical conductivity model for fractal porous media. Geophys. Res. Lett. 42 (12), 4833-4840.

3. Cai, J., Zhang, Z., Wei, W.*, Guo, D., Li, S., and Zhao, P., (2019), The critical factors for permeability-formation factor relation in reservoir rocks: Pore-throat ratio, tortuosity and connectivity. Energy 188, 116051.

4. Wei, W., Cai, J., Xiao, J., Meng, Q., Xiao, B., Han Q., (2018), Kozeny-carman constant of porous media: Insights from fractal-capillary imbibition theory. Fuel. 234, 1373-1379.

5. Cai, J, Lin, D., Singh, H., Wei, W.*, Zhou, S., (2018). Shale gas transport model in 3D fractal porous media with variable pore sizes. Mar. Petrol. Geol. 98, 437-447.

6. Wei, W., Cai, J., Hu, X., Fan, P., Han, Q., Lu, J., Cheng, C., Zhou, F., (2015). A numerical study on fractal dimensions of current streamlines in two-dimensional and three-dimensional pore fractal models of porous media. Fractals 23 (1), 1540012.

7. Wei, W., Cai, J., Hu, X., Han, Q., Liu, S., Zhou, Y., (2016). Fractal analysis of the effect of particle aggregation distribution on thermal conductivity of nanofluids. Phys. Lett. A 380 (37), 2953-2956.

8. Wei W., Xia, Y., (2017). Geometrical, fractal and hydraulic properties of fractured reservoirs: A mini-review. Adv. Geo-Energ. Res. 1(1), 31-38.

9. 韦伟, 罗先中, 蔡建超, 胡祥云, 李亚南, (2014). 电磁波在岩石中趋肤深度的分形研究. 地球物理学进展 29 (05), 2416-2421.

10. Tian, Z., Wei, W.*, Zhou, S., Wood, D., Cai, J., (2021). Experimental and fractal characterization of the microstructure of shales from Sichuan basin, China. Energ. Fuel. 35(5), 3899-3914.