长距离输油管道密闭输送与压力调节保护

讨论了液体管道水力瞬变过程中的理论基础，长距离管道水力瞬变特点，分析了可能造成长距离输油管道严重水力瞬变过程中间的事故，以及水力瞬变压力波的传播，充装压力，压力波衰减的变化特点和管道瞬变压的调节控制与保护措施。指出，如果水力瞬变压力调节和保护措施设计合理，运行可靠，长距离管道采用密闭输油流程，运行管道会更加方便，安全，经济合理。     

循环注液过程中井筒温度场的数值计算法

在油井作业及钻井过程中,井筒温度分布对作业效果影响较大,如钻井过程中的泥浆性能和结蜡油井中的热洗时间与井筒温度分布有关。因此,有必要对循环注液过程中的井筒温度分布进行计算。本文在参考了埃克梅尔和王鸿勋、李平发表在1987年第2期《石油学报》上的论文"水力压裂过程中井筒温度的数值计算方法"的基础上,建立了循环注液过程中井筒温度分布的数值计算方法。所建立的系数矩阵对角占优的三对角方程组,可用变时间和变长度步长的"追赶法"求解。其计算结果与实测值吻合较好,说明计算方法是可行的。     

电性源瞬变电磁法油气藏动态监测模拟分析

油气藏开采过程中,储层剩余油气被流体驱替前、后声阻抗变化较小,会造成时移地震监测失效,但驱替前、后储层电阻率变化较大,因而时移电磁法在油气藏动态监测中具有物性方面的优势。通过三维数值模拟,分析了电性源瞬变电磁法对剩余油气藏动态监测的能力。为提高数值模拟精度,基于非结构化网格矢量有限元法,采用二阶后退欧拉法(BDF2)变步长差分格式,实现了电性源瞬变电磁三维正演。对比均匀半空间电磁场解析解及三维复杂模型的数值结果,验证了该方法满足正演精度要求。基于此模拟方法,计算并分析了复杂地质背景油气藏模型的电场相对异常动态监测响应特征。基于涪陵页岩气实际地质资料进行建模,对比压裂前、后电场相对异常。研究结果表明,电性源瞬变电磁法对油气藏动态监测响应效果明显,能满足复杂三维油气藏动态监测的地质要求,应用前景广阔。     

波动方程变网格步长有限差分数值模拟

有限差分算法是常用的正演模拟方法之一，传统的有限差分方法在处理近地表低速层模型或地层中夹有低速、高速层模型时，为了得到较高精度的模拟结果，通常需要减小网格步长，这样既增加了计算时间，又浪费了计算机内存资源。为此，采用具有较好性能的变网格算法来解决这一问题。设计了近地表低速层和地层中夹有低速层两种模型，分别采用传统常网格有限差分算法（大网格步长和小网格步长）和变网格步长有限差分算法对模型进行了数值模拟，并对比了模拟结果。变网格步长有限差分算法不仅提高了模拟结果的分辨率，而且降低了内存需求量，减少了计算时间。此外，变网格算法具有较高的灵活性，可以根据实际情况，综合考虑计算时间、内存需求量和模拟结果的分辨率来优选网格步长。     

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天然气在管网中不稳定流动问题可以采用各种数值解法并借助计算机来进行有效的分析。目前最广泛采用数值法有特征线法、显示法和隐式有隐差分法等。与隐式法相比，特征线法和其它显示法的主要优点在于用它们能对各种边界条件进行显示处理，并只需较小的计算机存贮容量，但其时间步长和管段步长的比值要受到一定稳定条件的限制，这使得时间步长只能取得很小，如果分析过程较长，就需消耗很长的计算时间。而隐式法优点在于用它能采用较长的时间步长，并能保证计算结果的精度和稳定性，这就相应地减少了计算次数，但不足于当分析的管网较大时，由于每一步要求解大型的非线性方程组，因此需要较多的计算机容量和花费较长的计算时间。为了克服这些方法的缺点，文章通过揉合特征线法隐式法，提出了一种综合法，由此研制出的软件包克服了上述不足，并对四川几条管网系统进行了模拟，其计算结果与测量数据符合。     

长距离输油管道水力瞬变特性分析

针对长输管道输送过程中由于各种原因而引发的水力瞬变现象,提出了管道瞬变流动的数学物理模型及有限差分求解方法,研究了在长距离管道输送过程中常见的几种边界条件。结合具体算例,对水力瞬变物性进行了分析,为提高长输管道的设计和管理水平、深入掌握管道输油的水力瞬变规律提供了依据。     

数值试井时间步长控制算法

由于数值试井要进行关井压力恢复数据与压力导数拟合,因而计算稳定是商业化数值试井软件的基本要求之一。通过渗流方程的稳定性分析、每个时间步下压力、饱和度等变化的最大值,给出了时间步长的自动控制算法。由于要模拟瞬态压力,井周围要使用小网格,使得计算时间步长小,数值模拟时间增加,增大压力拟合难度。对于较为复杂的多井、多相流情形,尤其可能发生过泡点的油气两相或油气水三相情形,时间步长就会更小,建议使用peaceman井模型提高计算速度。对简单问题,可使用内边界井模型进行计算。     

天然气水合物的瞬变电磁响应研究

本文计算了均匀半空间及一维层状大地的时间域海洋瞬变电磁场,讨论了相应模型的海洋瞬变电磁响应。计算时分别采用了先汉克尔积分后Gaver-Stehfest变换以及先Gaver-Stehfest变换后汉克尔积分两种算法。通过解析解与数值解的对比证明了程序及算法的正确性。根据收集的资料,设计了天然气水合物的典型模型,计算了包含有天然气水合物模型的瞬变电磁响应。通过讨论天然气水合物模型及其对应的瞬变电磁响应,提取了能够反映天然气水合物电性差异的参数;选择其中具有最高灵敏度的参数来分析水合物的含量与其瞬变电磁响应之间的关系,对天然气水合物的含量做出综合评价。结果表明应用海洋瞬变电磁法勘查天然气水合物是可行的。     

流体管道瞬态流动模型研究

管道输送是一个复杂的工艺过程,为了更加真实地反映输油管道实际运行规律,有必要采用瞬态仿真来模拟输油管道的运行。利用显式差分、隐式差分、特征线法分别模拟关阀条件下的管道瞬态压力、流量变化。模拟结果显示,显式差分对于较大的时间步长不能得到正确结果;隐式差分对于时间步长没有限制,适合模拟慢瞬变流动;特征线法可以实现对管道的瞬态流动仿真,减小时间步长,提高计算精度。管道中各点对压力波的响应时间不同,末站在10 s内关阀,输油管道在1.24×104s后才趋于稳态。根据计算结果,可以采取措施降低水击对管道的影响,为流体管道的运行管理提供依据。     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。