渗流场及其相关场耦合的数学模型

盆地数值模拟是含油气盆地定量化研究的重要手段，在盆地演化过程中各种场相互作用和影响，因此，在盆地模拟时要综合考虑多种场变量的耦合作用，建立了多场相互作用的耦合非线性数学模型，并通过有限元数值方法对莺歌海盆地进行了数值模拟，莺歌海盆地是一个高温高超压盆地，其温，压、流场具有强烈的非线性耦合关系，计算表明所建模型适合莺歌海盆地。     

开发过程中三场耦合的数学模型

以岩石力学、渗流力学和传热学的理论为基础,研究油藏非等温情况下流体渗流与岩体变形之间相互的力学作用,建立三场（渗流场、温度场和应力场）及其耦合作用时的数学方程。为研究稠油油藏油气的运移规律,准确进行油藏数值模拟提供理论基础。研究表明：在石油开采过程中,流体渗流与岩体变形存在耦合作用;在稠油热采过程中,还要考虑温度场的影响。流体渗流场、地应力场和地温场相互耦合的数学模型为非线性动力学模型。该模型除可用于油藏数值模拟外,还可用于深部地下工程和地热能源的开发。     

基于FEPG的多场耦合渗流数值模拟方法

针对泥页岩孔隙内多场耦合作用下的渗流问题进行了系统研究。在Biot理论的基础上,建立了泥页岩孔隙内流体流-固-化耦合作用下的渗流计算模型;介绍了多场耦合作用下泥页岩孔隙内流体渗流的实验室模拟方法,给出了实验结果;在建立渗流计算模型的基础上,探索了利用FEPG方法对泥页岩孔隙内多场耦合作用下的渗流规律进行有限元数值模拟的方法;通过实验模拟和数值模拟两种手段对模型进行了验证。通过数值模拟结果与实验结果的对比可知,数值模拟的准确性非常好,从而验证了模型的正确性。模型深化了对泥页岩孔隙内多场耦合作用下渗流规律的认识,模型简单实用,参数易获取,且具有一定的工程实用价值。     

莺歌海盆地地温—地压系统特征及其对天然气成藏的意义

莺歌海盆地是一个典型的高温高压新生代伸展—转换型盆地，其烃源岩热演化、天然气运聚成藏都与温压场特征密切相关。尝试运用整体、耦合的观点和地温—地压系统理论，在详细分析莺歌海盆地地温场和地压场分布特征的基础上认为，莺歌海盆地中央泥底辟带发育高压型复式地温—地压系统，而莺东斜坡带则发育单一型地温—地压系统。结合中央泥底辟带和莺东斜坡带天然气藏的分布特征，分析了不同地温—地压系统模式对天然气运聚的影响和控制作用，探讨了在不同地温—地压系统模式下天然气成藏的意义，指出了中央泥底辟带和莺东斜坡带不同的地温—地压系统模式对应的天然气运聚模式。     

地应力扰动场研究及其对人工裂缝形态的影响初探

油层中水动力场变化及构造应力场的扰动,严重干扰了油层原始地应力场,会导致水力压裂人工裂缝形态的判断错误.以大庆长垣萨南地区为例,在考虑油田注水开发不同阶段油层地应力与流体压力耦合效应的基础上,建立描述油层流一固耦合非线性渗流模型和岩石破裂力学模型,运用数值模拟技术模拟地应力场性质及分布规律,并依此探讨水力压裂人工裂缝分布、形态特征及与应力场的关系.     

盆地地热场模拟的若干问题探讨

本文探讨了盆地地热场模拟所面临的诸多难题的解决途径和方法.作者从地下热流状态平衡与破坏的角度出发,用正常地热场的概念来描述常规上地幔热流对地热场的贡献,而用附加地热场的概念来描述岩浆侵入等事件对地热场的贡献;讨论了采用地壳热结构分析来获取盆地基底热流数值的方法,以及根据重力补偿地区的盆地基底与莫霍面的倒影关系所建立的莫霍面埋深经验公式的有效性;以Ungerer等提供的岩石热导率与岩性、地温之间的关系曲线为基础,采用双重回归方法建立了岩石热导率的经验公式.这些方法在一些盆地的地热场模拟中取得了成效.      

崖13-1气田成因浅析

ＴＥ１１２．１　　　　　　　　２００００４０９崖 １３－１气田成因浅析［刊］／崔护社,仝志刚… ／／石油勘探与开发．－２０００,２７（４）．－４５～４８ 崖１３－１气田是迄今中国海域发现的最大气田,有关其天然气来源问题目前仍有争论。结合地质和地球化学研究成果,运用ＰｒｏＢａｓｅｓ盆地数值模拟系统定量模拟气田西侧的莺歌海盆地和东侧的琼东南盆地的构造、地温及孔隙流体压力的演化过程。模拟结果表明：崖１３－１气田区东西两侧盆地（或凹陷）构造演化和温度场、压力场演化的特征都有明显差异;气田区附近的异常超压是莺歌海盆地异常超压流体系统的一部分,因欠压实、水热增压以及黏土矿物脱水的综合作用而产生;１号断层（气田区段）是热流和高压释放带,亦是流体和烃类运移的通道,莺歌海盆地异常高温高压可以驱使烃类及流体由深向浅、自西向东进行大规模的长距离运移。据此得出结论：崖１３－１气田的天然气既来自西侧的莺歌海盆地下第三系烃源岩（早期）与上第三系烃源岩（晚期）,也来自东侧的崖南凹陷下第三系陵水组、崖城组烃源岩（晚期）,是双向供气形成的混源气田。图７参２（崔护社摘）     

低渗透油藏渗流场与应力场耦合规律研究

基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流-固耦合渗流的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时的启动压力梯度和低渗透储层的流-固耦合特征,建立了低渗透油藏渗流场和应力场耦合的数学模型和数值模型。采用有限差分与有限元相结合的耦合数值计算方法进行了程序设计,研究了低渗透油藏渗流场和应力场的耦合规律。通过数值模拟方法对单井枯竭式开采过程中应力-应变随时间和空间的变化规律、岩石物性参数动态变化规律及开发指标变化规律进行了研究,并和刚性模型的计算结果进行了分析比较。可以看出,低渗透油藏的流-固耦合效应非常明显。     

两种不同井网稠油的渗流压力场分布

采用边界元方法(BEM),通过求解变系数达西方程,数值模拟了不同温度和压力边界条件下,稠油在九点和二十五点井网时的渗流压力场分布。数值模拟结果表明:压力边界条件对稠油渗流压力场的分布有重要影响,并且注入井与生产井之间的压力耦合效应非常明显。温度的变化使稠油在储层中的渗流阻力和能量损耗发生变化,这种变化导致稠油渗流场的压力发生相应的变化。数值模拟结果可为稠油开采中的井位部署提供定量的理论依据。合理的数值结果表明,边界元方法能够有效处理复杂压力边界条件时的稠油渗流问题。     

ProBases二维盆地模拟评价系统在崖13—1气田区的应用

ProBases二维盆地模拟评价系统为多功能综合盆地模拟评价系统，其模拟过程藕合了断层生长作用、沉积作用、压实作用、流体流动、烃类生成和运移以及地壳均衡作用、岩石圈减薄和热流作用等。对比评价区实际井的实测资料（如温度、Ro、压力等），可以检验模拟结果。通过在崖13－1气田区实际应用，探讨了盆地构造和地壳结构演化特点以及温度场和压力场的分布特征，认为崖13－1气田天然气是双源的：莺歌海盆地上第三系烃源层生成的天然气为其主要来源，琼东南盆地崖南凹陷下第三系烃源层生成的天然气为次要来源。     

莺歌海盆地泥底辟构造成因机制的模拟实验(一)

莺歌海盆地泥底辟构造主要是在热动力作用下形成和演化的,包括热传导和热对流作用.热动力作用是主驱动力,沉积物差异重力和水平应力作用是次驱动力.莺歌海盆地泥底辟构造实质上是沉积在盆地中、底部的巨厚泥岩层,在经基底传导到上覆沉积层的深部高温场作用下.转变为泥岩高塑性粘流体的热流动、热聚集、热膨胀、热升压、热扩张和热刺穿的物理效应.     

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莺歌海盆地与琼东南盆地是两种不同成因类型的盆地,前者是与红河大断裂有关的转换－伸展盆地,而后者则为伸展盆地。距今５Ｍａ时的又一次新的热事件后使两盆地统一为一个盆地,开始了共同的新的沉降活动。采用地球物理方法,据盆地拉张指数、古今热流值等指标研究了盆地的沉降、构造演化以及热体制。运用活动。采用地球物理方法,据盆地拉张指数、古今热流值等指标研究了盆地沉降、构造演化以及热体制。运用ＤＳＴ和ＲＦＴ测压、地     

莺-琼盆地的演化与构造-热体制

莺歌海盆地与琼东南盆地是两种不同成因类型的盆地，前者是与红河大断裂有关的转换—伸展盆地，而后者则为伸展盆地。距今５Ｍａ时的又一次新的热事件后使两盆地统一为一个盆地，开始了共同的新的沉降活动。采用地球物理方法，据盆地拉张指数、古今热流值等指标研究了盆地的沉降、构造演化以及热体制。运用ＤＳＴ和ＲＦＴ测压、地震层速度和测井声波时差趋势多项式法换算压力数据，作出了超压剖面图及超压顶面等深图等，据此分析了盆地超压及高温环境形成机制。进而分别阐述了转换—伸展盆地演化与油气的关系，伸展盆地演化与油气的关系。     

DF1-1构造中深层天然气藏地质特征及成藏模式

莺歌海盆地具有明显的走滑拉张特征,是一个高温高压盆地.盆地中央凹陷带泥拱和热流体底辟非常发育,为天然气运移提供了良好的通道.DF1-1-11井的钻探结果说明:莺歌海盆地中深层高温高压条件下可以成藏,储层的好坏与沉积环境和成岩作用强度有关,沉积相带以低位三角洲和低水位扇为主.中深层气层CO2含量较低,天然气组成具有明显的多源多阶混源复合特征.从DF1-1-11井看,中深层气层在高保真地震剖面上表现为弱亮点反射,气层预测的难度比浅层大.     

莺-琼盆地成藏条件比较性评价有关问题——与陈斯忠先生商榷

根据对莺 琼盆地成气地质条件的分析认为 :①莺歌海盆地烃源以裂后拗陷期的中新统烃源岩为主 ,晚期泥底辟活动对气藏的破坏作用不严重 ;②钻探证实琼东南盆地Ⅱ号断裂带是烃源断裂 ,能否形成富集高产的富烃气藏 ,主要取决于主运聚输导系统与储盖组合良好的圈闭的有效配置 ;③琼东南盆地上第三系中新统海相泥岩具备一定的生烃能力 ;④琼东南盆地主要成藏组合类型是渐新统自生自储成藏组合的下组合系统和中新统下生上储、自生自储成藏组合的上组合系统 ;⑤莺歌海盆地泥底辟带东方和乐东区 2口深探井的钻探成果证实 ,异常高温高压 (压力系数大于2 0 )地层系统中仍然存在具高突破压力、封盖能力强的泥岩封盖层 ;⑥莺歌海盆地烃源岩时代新、生排烃时间晚 ,有利于天然气运聚动平衡成藏 ,资源量及勘探潜力大 ,应排在中国近海 5个含气盆地 (凹陷 )之首     

莺歌海盆地底辟构造的成因及石油地质意义

在总结莺歌海盆地底辟构造特征及其伴生的温度和压力异常资料的基础上,提出了流体底辟模式,并进一步讨论了流体底辟在石油地质中的意义.     

浅层气藏流体相控属性参数建模及应用

对钻井资料较少的莺歌海盆地某气田采用流体相控属性建模，利用叠前纵横波速度比反演预测储层含气性和储层测井综合解释成果，用随机模拟方法建立储层的流体相模型：用流体相模型进行间接相控，建立了用波阻抗约束的随机模拟孔隙度模型，解决了浅层气藏由于受含气效应影响导致模拟的气层孔隙度偏高而难以正确反映储层物性分布的问题。在此基础上求得连通因子平面分布，勾出孔隙度分隔带，解释了研究区压力和气体类型分区特征。     

莺歌海盆地高温高压水平气井井控影响因素

水平井是提高莺歌海盆地区域气井产能的重要手段,该区域的高温高压特点严重制约着钻井井控安全。结合水平井渗流理论和多相流理论,建立了高温高压水平井井控压井模型,以莺歌海盆地的一口井为例,模拟分析了高温高压水平井井控的特点。模拟分析结果表明:水平段长度越长,渗透率越大,溢流量越大;水平井具有更大的井涌允量和更长的关井时间; 钻井液密度在该区域高温高压环境下会减小;相同溢流条件下,高温井的井底压力降低更明显;如果使用油基钻井液,溢出气体会溶解到钻井液中,随着向上运移,气体不断析出并且膨胀,导致泥浆池增量在压井后期突然增大。高温高压水平井的井控分析为莺歌海盆地的高效安全开发提供了技术支持。     

动态渗透率三维油水两相低渗透油藏数值模拟

考虑流体在低渗透油藏流动过程中的非线性渗流特征和启动压力梯度的影响,基于动态渗透率的概念,建立了综合考虑非线性渗流和拟线性渗流的三维油水两相油藏数值模拟数学模型,通过全隐式差分格式建立了低渗透油藏数值模拟数值模型,并采用预处理共轭梯度法进行了求解。通过对均质油藏五点法井网和大庆油田某区块的计算结果表明,启动压力梯度对低渗透油藏的压力场有着显著的影响,在定产条件下,启动压力梯度越大则压力变化越剧烈,压降的影响范围越大,注采井间的压力梯度越高。由于非线性渗流规律较好地表达了流体在低压力梯度下的流动规律和最小启动压力梯度的影响,因此采用非线性渗流规律计算的压力变化要比拟线性情况平缓,更加符合低渗透油藏的开发实际。     

莺歌海高温超压盆地压力预测模式及成藏新认识

莺歌海盆地中深层特别是高温超压地层中,存在着众多的大型勘探目标,但因其所固有的错综复杂的地质特性,使天然气勘探面临的成藏理论、地层压力预测、钻井安全等问题在业界没有成功的经验可资借鉴,从而导致该盆地勘探进展缓慢。通过近几年对该盆地地层压力预测模式的研究,发现异常压力层段的波阻抗随深度增加而减小,局部有强烈的倒转现象发生,结合已钻井的测压、测试等数据,建立起了盆地不同构造位置的压力预测模型,并在该区压力预测实践中取得了良好效果;同时还在天然气成藏理论上取得了新的认识,DF13E井在中深层的新近系中新统上部黄流组一段获得优质高产气流,证明了中深层强超压领域（压力系数大于1.8）可以形成优质气藏,拓宽了该盆地天然气勘探领域。