群体平衡模型在气液搅拌数值模拟的研究进展

气液搅拌反应釜在过程工业中应用广泛,在气液的分散和混合过程中,准确模拟预测离散相系统中气泡大小与分布在流体力学和传质中起着关键性作用。群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)是描述两相以及多相流体系中分散相的尺寸大小及分布程度随时间和空间变化的通用方程模型,可以较准确的预测釜内流场和气泡的大小与分布。对群体平衡模型在气液搅拌数值模拟中的应用进行了综述,讨论了PBM的数学模型和主要的数值求解方法,然后着重介绍了近年来采用PBM对气液搅拌数值模拟的情况,进行了总结和展望。     

页岩气藏数值模拟研究现状

从页岩气藏气体赋存方式和流动机理、气藏建模方法及数值模拟理论研究和实际应用3个方面阐述了国内外页岩气藏数值模拟技术的研究进展,为该技术的深入研究提供参考。最后,对页岩气藏数值模拟研究进展进行总结,认为存在4个有待于改进和研究的问题：①完善储层模型以考虑有机质的影响;②需要阐明单相气体解吸附、扩散和渗流过程的运移规律和主控因素,并建立气、水两相流动数学模型和数值模型;③天然裂缝和压裂诱导裂缝的准确建模是页岩气藏数值模拟的关键,实际应用中应综合考虑其他监测技术的结果;④针对页岩气藏数值模拟,还需要形成相应的标准和规范,以便更好地指导该类气藏开发。     

利用神经网络建立储层宏观参数动态模型--以胜坨油田二区为例

建立描述和表征储层宏观参数随油田开发过程发生动态变化的物理和数学模型,可有效提高油田管理水平及最终采收率。以长期注水开发的胜坨油田二区沙河街组二段第8砂层组第3小层三角洲相储层为例,在研究了储层参数变化规律的基础上,利用神经网络建立了表征储层宏观参数变化的动态模型及数学表达式。该模型可有效地预测不同开发阶段储层宏观参数的变化过程和变化规律,为油田开发提供了科学依据。     

D6—2型补偿声速测井仪

D6—2型补偿声速测井仪,是在原JB—78型补偿声速测井仪的基础上改进而成的。它采用双发双收的工作程式。其特点是:显著地减小了测量误差;对声速测井中的主要干扰——碰撞干扰有强的抑制能力;在进行声速测井的同时,可完成所测井段声波时差的累计和记录,从而为声速测井资料用于地震勘探提供有利条件。此外,本机尚有面板轻小(约8公斤)、操作简便、耗电省(约40瓦)、成本低等优点。     

页岩气离散裂缝网络模型数值模拟方法研究

页岩气开发已经成为当今世界各国的焦点,然而关于页岩气的理论研究还处于起步阶段。目前关于页岩气数值模拟方法的应用大多局限于常规油气藏数值模拟所采用的连续介质模型,但页岩气藏天然裂缝发育,非均质性强,连续介质模型不能准确表征页岩气特有的渗流特征。基于离散裂缝网络模型(DFN),从渗流理论出发,建立页岩气离散裂缝网络渗流数学模型,表征页岩气在干酪根中的扩散效应,孔壁的吸附—解吸附效应,纳米孔隙中的滑脱效应、Knudsen扩散效应以及裂缝内的非达西渗流规律。利用有限差分法求解渗流方程并进行敏感性分析。最终得出：①页岩气不同生产阶段,产气机理不同|②滑脱效应和Knudsen扩散效应对页岩气产能影响较大,而吸附—解吸附效应和干酪根中的扩散效应对延长页岩气稳产期起到关键作用。通过和现有页岩气数值模拟软件CMG(2012版)计算结果对比,该模型在模拟裂缝性页岩气藏时更符合实际情况,为页岩气数值模拟的研究奠定了基础。     

石油乳状液的黏度模型

在大量文献调研的基础上,总结了化学复合驱数值模拟中应用的石油乳状液黏度模型,包括黏度-含水率模型、黏度-剪切速率模型以及黏度-含水率-剪切速率模型.研究表明化学驱中生成的乳状液的黏度受到多种因素影响,其中最为重要的是体系的含水率(或含油率)、剪切速率和温度;对于不同的含水条件,乳状液的黏度表达式不同;随着含水率的增加,将出现黏度突变的临界含水率,此临界点对应水包油型与油包水型乳状液之间的转变.建立了化学驱数值模拟软件中对应不同含水阶段的乳状液黏度模型.图4参13     

减压蜡油加氢裂化催化剂组合动力学模型

以高压加氢裂化六集总动力学模型为基础,建立预测催化剂组合体系产品分布的数学模型。按固定馏程间隔将原料油和加氢裂化生成油划分为减压蜡油 加氢裂化尾油（>360℃）、柴油馏分（290～360℃）、喷气燃料馏分（175～290℃）、重石脑油馏分（65～175℃）、轻石脑油馏分（<65℃）和炼厂气（C4-）6个集总。分别以2种不同类型加氢裂化催化剂的实验数据为基础,采用Matlab 2011b数值计算软件和非线性最小二乘法对动力学模型参数进行了优化回归。以优化回归后的动力学模型参数为初值,调整部分模型参数,建立了预测催化剂组合体系产品分布的数学模型。用该模型计算得到的加氢裂化产品分布与实验值之间的一致性较好,其偏差均小于2%。     

遗传算法在油藏数值模拟中的应用

油藏数值模拟中的模型识别问题 ,可以转化为函数的最优化问题。鉴于遗传算法的特点 ,将之引入到油藏多相流体渗流的数值解法中 ,用以解决油藏数学模型的识别问题。在建立油藏数值模拟中模型识别问题的最优化模型后 ,采取将最优化模型中的目标函数嵌入到遗传算法适应度函数中的方法 ,实现遗传算法与油藏数值模拟的耦合。基于优化模型和遗传算法的运算过程 ,编写计算程序 ,实现油藏渗流数学模型的自动识别。最后通过对一单井开采过程的数值模拟 ,验证了遗传算法在油藏数值模拟中应用的可行性与有效性。     

石油乳状液的黏度模型

在大量文献调研的基础上,总结了化学复合驱数值模拟中应用的石油乳状液黏度模型,包括黏度-含水率模型、黏度-剪切速率模型以及黏度-含水率-剪切速率模型。研究表明:化学驱中生成的乳状液的黏度受到多种因素影响,其中最为重要的是体系的含水率(或含油率)、剪切速率和温度;对于不同的含水条件,乳状液的黏度表达式不同;随着含水率的增加,将出现黏度突变的临界含水率,此临界点对应水包油型与油包水型乳状液之间的转变。建立了化学驱数值模拟软件中对应不同含水阶段的乳状液黏度模型。图4参13     

石油乳状液的黏度模型

在大量献调研的基础上，总结了化学复合驱数值模拟中应用的石油乳状液黏度模型，包括黏度-含水率模型、黏度-剪切速率模型以及黏度-含水率-剪切速率模型。研究表明：化学驱中生成的乳状液的黏度受到多种因素影响，其中最为重要的是体系的含水率(或含油率)、剪切速率和温度；对于不同的含水条件，乳状液的黏度表达式不同；随着含水率的增加，将出现黏度突变的临界含水率，此临界点对应水包油型与油包水型乳状液之间的转变。建立了化学驱数值模拟软件中对应不同含水阶段的乳状液黏度模型。图4参13     

顾及声线弯曲的浅海多目标水声定位算法

本文简要介绍了浅海石油勘探中声学二次定位的原理,分析了大入射角情况下浅海声线弯曲误差对声学定位的影响。针对声速测量不准和大入射角观测的问题,提出了顾及声线弯曲的多目标序贯解算方法;根据多目标观测的原理和声线弯曲结构短期内的稳定性,设计了基于序贯最小二乘的参数估计方法;该方法按入射角设置阈值,构建新的声线弯曲模型,并利用模型和参数分段解算声线弯曲误差的改正数。采用仿真实验和南海实测试验对新算法进行验证,结果表明：新方法在声速测量不准且大入射角观测数据占比例较大情况下,可改善观测模型,显著提高定位精度。     

低压头欠平衡钻井模拟器主要数学模型

随着欠平衡钻井技术在现场的运用和推广,对现场钻井人员的培训显得更为重要,研究欠平衡钻井实物模拟器,使钻井人员在室内就能进行欠平衡钻井,在欠平衡钻井模拟器上可以进行欠平衡钻井的设计、计算和操作模拟。文章介绍了在欠平衡钻井实物模拟器中所用到的数学模型,在这套模拟器中有专业数学模型、操作元器件动作效果模型和操作工艺过程模型等三类数学模型。这三类数学模型构成了该模拟器的核心内容,也是控制模拟该模拟器的核心。随着欠平衡钻井在现场的不断推广和扩大以及研究的不断深入,在该模拟器增加部分设备和功能就可实现多种欠平衡钻井的培训和操作模拟,培训范围也会不断扩大。     

实验室岩心声学速度测试中的频散现象

本文主要对实验室岩心测试中由于高频引起的速度频散现象进行研究。研究中主要采用Gassmann方程计算了干岩样盐水饱和后的纵、横波速度,代替地震勘探频率下的纵、横波速度,并与盐水饱和样品的实测速度进行对比,由此估计速度频散的大小。通过对不同地区实例的研究发现:对物性较好的样品,频散现象较小,此时基于岩心测试数据所作的岩石物理研究可以用来指导地震勘探研究;而对物性较差的样品,频散现象较为明显,此时要审慎应用测试的数据。     

水下气田虚拟计量装置原理及应用研究

鉴于水下流量计的维护不便和高昂价格,水下虚拟计量装置得到了发展,尤其是在天然气凝析气田。总结了水下虚拟计量装置的特点。介绍了主要的虚拟计量产品及在中国南海水下气田的应用效果。针对典型的水下气田虚拟计量装置,介绍了其系统构架、输入和输出的数据、计算原理及模型。水下虚拟计量装置具备高度的灵活性和可靠性,可作为水下流量计的补充或者替代水下流量计; 通过校准可以实现较好的计量精度; 以虚拟计量计算结果为基础实现管道的流动监测功能,可用于实现生产的动态管理。对水下虚拟计量装置的研究和应用,可以实现海上流动管理系统国产化,为建设数字油田提供支持。     

南海东北部陆坡天然气水合物富集特征及成因模式

南海东北部陆坡具有良好的天然气水合物(以下简称水合物)成藏条件,其水合物资源的成因模式明显不同于2007年在神狐海域钻探发现的分散型水合物成矿区。为探讨前者的成藏特征与成因模式,利用钻探区的地震、测井、现场钻探取心及测试分析等资料进行了综合研究,以期加深对南海东北部陆坡水合物富集规律的认识。研究结果表明:(1)在纵向上,该区发育浅、中、深3套水合物层,构成既相对独立又有一定成因联系的成藏系统,区内存在扩散型、渗漏型和复合型3种成因模式的水合物矿藏;(2)扩散型水合物呈层状分布在稳定域底部,其底界与海底反射界面(BSR)分布吻合;(3)渗漏型水合物呈块状、脉状等形式充填在沉积物裂隙或裂缝中,在稳定域不同部位形成多个矿体;(4)复合型水合物矿藏兼具扩散型和渗漏型水合物的成藏特征,在稳定域底部发育扩散型水合物矿层,而在稳定域上部发育渗漏型水合物体,共同构成复式成藏系统。结论认为:南海东北部陆坡是目前中国水合物资源最为丰富、成藏地质条件最为复杂的成矿区之一。     

地震反演资料在相控储层建模中的应用

本文以南海某油田为例,探讨应用地震反演资料约束三维储层模型的几种方法。研究表明,综合应用包括地震信息在内的多学科信息进行沉积微相随机建模能有效弥补井间信息不足的缺陷,降低地质模型的不确定性,所建模型能够较好地描述储层微相三维展布特征,为油田生产提供地质依据,也为储层物性预测乃至数值模拟研究提供必要的支持。     

高精度速度建模和高斯射线束深度偏移技术在渤海地区的应用

为解决渤海地区地震勘探中存在的次生断层发育区、高陡构造区、局部速度异常区和潜山内幕等复杂构造区域的地震成像问题,提出了一种以高精度速度建模为基础,应用高斯射线束深度偏移改善复杂构造成像质量的技术方法。高精度速度建模是配合倾斜横向各向同性(TTI)速度模型,利用高精度层析反演技术得到较准确的速度模型。高斯射线束偏移方法是弹性动力学方程集中于射线附近的高频渐近时间调和解,它克服了标准射线方法在焦散面附近振幅急剧、不固定变化的缺点,在复杂构造区也能保证正常响应。实际资料处理表明,两种技术在渤海地区的联合应用改善了高陡构造和复杂断裂的成像质量,有效提高了地震资料的品质。     

双方位地震资料联合成像处理技术在深水崎岖海底区的应用

南海北部陆坡区崎岖海底发育,水深变化剧烈,中深层地质条件复杂,常规的窄方位三维地震采集数据难以满足陆坡变水深条件下的地震成像和目标评价的需要。针对琼东南盆地宝岛凹陷崎岖海底区采集的双方位地震资料,分析了不同采集方位角三维地震资料的差异,采用双方位联合速度建模以及双方位各向异性深度偏移联合成像,提高了速度建模精度,并实现了双方位三维地震资料的融合处理。实际地震资料处理结果表明,双方位融合成像的同相轴更加连续、稳定,较好解决了崎岖海底下伏地层的成像问题,提高了复杂构造区的成像精度,为后续构造解释及进一步目标综合研究提供了可靠依据。     

数值试井技术在南海油气田中的应用

针对南海油气田存在的邻井干扰试井问题、多相流试井问题及非均质油气藏试井问题,开发了新型的数值试井技术--Voronoi数值试井技术。首先以渗流力学理论和物质平衡理论为基础,建立油气水三相渗流数学模型;然后利用Voronoi网格技术将数学模型进行空间及时间离散化,将油气藏离散为多个网格单元;最后采用迭代求解,得到各网格单元压力分布及各种物性参数。该技术以精细的Voronoi网格刻画了油气藏的实际地质情况,实现了精细的试井解释;与常规技术相比较,能将局部精细网格和基本粗化网格结合在一起,做到井筒、断层等附近采用精细网格,而离井较远的地方采用稀疏的基本网格,这样既能真实刻画油气藏地质特征,又可以最大限度地减少网格数据,提高了试井运算速度和精度。在南海油气田的实际应用效果表明,该技术能很好地解决多相流等疑难试井问题,为南海复杂油气田的试井分析提供了依据和方向。     

超深水浅层建井关键技术创新与实践

中国南海油气资源丰富,但70 %分布在深水区域。深水钻井实践表明,60 %的钻井事故源自海底以下几百米的未成岩浅层,因此浅层建井是整个深水钻井成功的关键。针对超深水浅层存在海底土力学参数不易获取、浅层地质灾害精确预测困难、井身结构精准设计和作业安全控制不易等难题,从理论模型、室内模拟实验和现场实践等方面开展了研究。根据土体固结理论及声速梯度特征,基于浅层地震剖面数据,创建了深水浅层土体密度、抗剪强度关键参数预测模型。基于超深水模拟实验装置,建立了水下井口实时承载力模型,形成了深水浅层精准井身结构设计方法。基于地震纵波在深水浅部含气或含水地层中产生不同声速响应的特征,建立了含浅层气、浅水流地层纵波速度随水深、地层密度的双参数方程,形成了超深水浅层地质灾害预测模型。基于浅层喷射下表层导管的原理,提出了"表层导管+表层套管"二合一复合钻井作业模式。研究成果成功应用于西太平洋第一口超深水井——荔湾22-1-1井(水深为2 619.35 m)。其中,南海超深水表层导管下入深度达100.1 m,浅层表层导管安装时间仅为2.25 h,保障了荔湾22-1-1井的高效、安全作业。