深部薄层煤岩体裂隙-孔隙双渗流模拟研究

结合工程实例,对开滦赵各庄矿14水平(-1 225 m)开拓东大巷揭露的薄层煤岩体渗流演化过程进行数值模拟,通过调节渗透系数,获得了薄层煤岩体裂隙-孔隙双渗流在时间和空间上的孔隙水压变化过程,结果表明:渗流主要发生在充填裂隙143S薄煤层中,且随着渗透系数的增大,地下水体渗透距离增大,而渗透水压减小;143S薄煤层模拟水压过程曲线具有明显的峰值特征和时间滞后效应,而过渡层孔隙水压则不具有这些现象,这与所推导的一维裂隙-孔隙双渗流解答一致;渗透系数在10-8~10-10 m2/(Pa·s)数量级范围内,裂隙水压峰值与其滞后时间呈幂率型相关关系,143S薄煤层渗透系数在10-8 m2/(Pa·s)数量级范围较为切合实际.     

低渗透多孔介质单相流体非线性渗流及计算方法

在实验的基础上,提出了随压力梯度变化的渗流能力修正因子,并以此对达西公式进行修正,推导出低渗透多孔介质单相流体渗流的控制方程,并用有限差分方法进行求解.计算表明,在生产井定产的情况下,用该方法计算得到的井底压力比相同条件下达西渗流计算所得的井底压力要小.随着模拟时间的增加,压力消耗主要集中在井底附近,远离井的地区压力幅度下降很小,与实际多孔介质的特点相符.     

多孔介质中低速气体的非线性渗流

在多孔介质中 ,通过对低速渗流气体的摩阻系数 f与雷诺数Re的实验关系分析得出 ,随着雷诺数减小 ,气体的渗流规律表现出由遵从达西线性关系连续转变为非线性关系 ,其转变所对应的雷诺数 Rec =(1.0 ～ 4.4)× 10 -4 。由动力学分析可知 ,低速渗流气体出现的非线性现象是由气体分子与孔隙壁的作用引起 ,并给出了相应条件下渗流速度V与压力梯度Δp/ΔL的关系     

低渗透气藏气液两相非线性渗流模型研究

实验室研究和实际开发效果证明低渗透气藏在成藏机理上与中高渗透气藏存在较大差别,在储层内部,流体的渗流规律也与中高渗透气藏有较大差别.因此,提出一个新的非线性渗流模型,并建立相应的非线性渗流数学模型.该模型包括了储层中由于液相的存在而形成的边界层以及启动压力的影响,认为在低渗透气藏中流体的流动大部分属于非线性流动,储层中液相的存在对气相的影响是不能忽略的.     

低渗透油藏非线性渗流数值模拟方法

建立三维三相渗流数学模型,构造该模型的有限差分离散化方法,确定考虑非线性渗流的井—网格流动方程,编制三维三相非线性渗流数值模拟软件。最后选取某油藏参数检验模拟软件的准确性。     

低渗透油藏微乳液驱非线性渗流规律研究

以低渗透油藏为研究主体,分析低渗透岩心微观渗流特征,对比低渗透油藏水驱和微乳液驱条件下启动压力梯度的变化,从引起低渗透油藏存在启动压力梯度的边界层性质出发,研究低渗透油藏表面活性剂微乳液驱条件下的低速非线性渗流规律,建立相应的非达西渗流方程,并通过模拟已实验过的低渗透油藏岩样的实验结果来验证所建立非达西渗流方程的准确性。     

岩石裂隙压剪变形破坏与非线性渗流特性

探索岩体中流体的流动机理对解决隧道开挖和地下工程施工过程中的突涌水问题具有重要意义,定量描述岩石单裂隙受压剪共同作用下的渗流特性是理解裂隙渗流机理的基础,但已有研究尚未建立应力、位移、开度、惯性系数等关键控制参数之间的定量关系。本研究制作了含单裂隙的花岗岩试样,采用固定剪切位移后逐渐增加法向应力的方式开展变水头渗流试验,得到裂隙渗透率的演化规律;通过高精度三维轮廓仪获取裂隙表面的形貌数据,基于自主开发的基于接触力学变分原理框架的裂隙受压变形计算程序,表征不同剪切错位和不同应力条件下裂隙面的变形特性和内部空腔结构演化规律;提取裂隙开度分布数据,在COMSOL软件中求解Navier-Stocks方程,实施了不同剪切位移和受压状态下的裂隙非线性渗流数值模拟。定量分析剪切位移、法向应力、空腔几何特征与非线性渗流控制参数之间的关系,结果表明：试验得到的裂隙表面破坏区域与数值模拟结果基本吻合,验证了裂隙变形计算程序的可靠性;法向应力、剪切位移分别与力学开度呈幂函数递减和指数函数递增的关系,且剪切位移增加的会导致裂隙内的接触面更集中;Forchheimer方程中的惯性系数B和临界水力梯度Jc可以定量刻画裂隙的非线性渗流特性,B和Jc与剪切位移之间呈幂函数递减关系,且随着剪切位移的增大,Jc和B的增加速率和波动范围逐渐降低;当剪切位移从2 mm增加到8 mm时,Jc的波动范围从6.10×10-3减少到1.20×10-3,降低了80.32%;B的波动范围从2.97×1014 Pa·s2·m-7减少到2.43×1013 Pa·s2·m-7,降低了91.28%;裂隙开度的相对标准偏差RSD与惯性系数B和临界水力梯度Jc之间均存在相似的幂函数关系,据此建立了计算渗流从线性转换为非线性的临界点的预测公式。     

低渗透气藏低速非线性渗流数值模拟研究

大量实验表明,低渗气藏流体在低速渗流时不仅要克服启动压力梯度,而且还受到气体滑脱效应的影响.基于低渗气藏的这一渗流特征,建立了考虑启动压力梯度和气体滑脱效应的低渗低速非线性渗流数学模型及其有限差分方程,并编制数值模拟软件,对比研究了四种情况:(1)不考虑启动压力梯度和气体滑脱效应;(2)仅考虑启动压力梯度;(3)仅考虑气体滑脱效应;(4)考虑启动压力梯度和气体滑脱效应.数值模拟结果表明:情形(3)的累计产量最高,情形(4)次之,情形(1)第三,情形(2)最低.这一结果说明启动压力梯度和气体滑脱效应对低渗气藏的生产影响很大,由此证明了模型的正确性和适用性.     

孔隙裂隙介质多场耦合数值计算进展

对近年来提出的多场耦合数值方法展开梳理与总结,从简单的热-力两场弱耦合到复杂的热-水-气-化学多场强耦合,从连续体的多场耦合作用到连续-非连续体的多场耦合计算。按照场数量增多、耦合作用增强、连续到非连续的逻辑逐渐深入讨论。本研究对多场耦合数值计算今后的发展作了展望。     

低渗透气藏气体渗流速度修正式

渗流的基本规律达西定律,是100多年前法国水利工程师达西提出的,他是通过液体实验得到的.对于气体渗流来讲,存在着滑脱效应,特别是在低渗、低速和低压时,滑脱效应更为显著.在考虑了气体渗流的特点后,结合分子扩散理论得到了考虑滑脱效应的气体渗流速度方程,为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础.     

低渗气藏非达西渗流实验及影响因素分析

通过室内物理模拟气体驱替岩芯实验和对实验数据的分析,验证了气体在低渗气藏中的渗流存在滑脱现象,即克林肯贝尔效应,遵循非达西渗流规律;并对低渗气藏非达西渗流现象的影响因素做了定性分析,从而为准确确定非达西系数数学表达式奠定了基础.     

低渗储层油测渗透率与气测渗透率关系的实验研究

气测渗透率与油测渗透率一般都存在一定的差异,对低渗储层尤其明显。通过实验测定了鄂尔多斯盆地Hq、Zb、Hs等3个区块岩心的气测渗透率与油测渗透率。实验结果表明,渗透率越低,气测渗透率与油测渗透率的差距越大;致密储层、超低渗储层、特低渗储层以及一般低渗储层的气测渗透率与油测渗透率的差距明显不同,因此该差距可以作为划分储层的一个界限;气测渗透率与油测渗透率的差距与黏土矿物、润湿性、比面等因素显著相关。     

低渗气藏非线形方程新模型的适定性

研究了低渗透气藏中气体滑脱效应问题,利用气体滑脱现象对气测渗透率的影响,建立了低渗透多孔介质气体渗流规律的非线性抛物型偏微分方程、非线性边界条件的数学模型,论证了其适定性,得到了该模型解的存在、唯一及稳定的理论证明,为数值计算奠定了基础。     

核磁共振在低渗透油藏气驱渗流机理研究中的应用

对于超低渗透油藏和特低渗透油藏,注二氧化碳开采已成为提高原油采收率的重要技术手段之一。本文利用核磁共振,研究了超低渗透油藏和特低渗透油藏气驱的渗流机理。利用吉林油田岩样,设计了不同原油混相气驱、非混相气驱岩心注入工艺实验。从微观的角度分析了二氧化碳气驱混相驱、非混相驱驱油效果与驱油机理。研究表明：二氧化碳混相气驱和非混相气驱都能提高岩样的驱油效率。从孔隙结构可以看出气驱驱走了岩心大部分大孔隙中的可动流体,并有一部分原油进入小孔隙成为不可动流体;相对于非混相气驱,混相气驱可动流体的采出程度高是混相气驱提高采收率的根本原因;注采压差的提高,增加小孔隙中不可动流体的采出程度是在混相气驱的基础上进一步提高采收率的有效方法。由此可以看出在低渗透油藏采用注二氧化碳气驱提高采收率的方法在理论上是可行的。     

杏北低渗透油藏应力敏感性评价

通过对大庆外围低渗透岩样的应力敏感性实验数据分析发现,低渗透率油层应力敏感性受储层本身渗透率和有效应力影响较大,应用乘幂关系可较好地拟合渗透率与有效压力关系。根据实验分析推导出受应力敏感性影响下的渗透率与井底压力关系式、油井产量与井底压力关系式,绘制了杏北低渗透油层应力敏感性曲线。通过数值模拟研究超前注水技术开发低渗透油藏的效果并优化相关技术指标。     

低渗透油气藏用阳离子型乳液表面活性和润湿性研究

以自制的一种长链阳离子表面活性剂(SFC111)和低界面能物质(SFC115)构建出阳离子型乳液,研究其作为低渗透油气藏用表面活性剂性能。通过粒度仪考察乳液在水中的分散性,通过接触角测定仪考察经乳液处理前后岩心的接触角,通过旋转滴界面张力仪测试表面张力;通过计算得到乳液在20、70 ℃的热力学参数。结果表明,质量分数为0.5%的乳液在20 ℃时D₅₀=420.8 nm,70 ℃时D₅₀=728.0 nm;清水在岩心表面上的接触角从10°最大可增至120°;70 ℃下乳液可将清水的表面张力降至24 mN/m,表现出良好的防水锁性能。乳液符合langmuir吸附理论,其热力学结果表明,随着温度的升高,乳液表面吸附量降低,乳液表面分子所占面积减小,吸附层厚度降低。     

多孔介质内部大圆球绕流的分析

对多孔介质内部大圆球绕流问题进行理论分析．首先根据基本假设写出简化的基本方程组，然后求出多孔介质内部大圆球绕流问题的解析解，最后对解析解进行分析和讨论．     

低渗透油藏注气提高采收率评价

伴随油气田勘探工作的深入，原油中难采低渗透量发现所占比例越来越大。由于渗透率低，一方面注水和其它提高采收率方法使用受到限制，另一方面气源大量发现，给注气源大量发现，给注气提高采收率提供了可能，并显示出突出的优势。通过分析低渗透油藏的特点、国内外低渗透油藏注气实例，针对我国实际情况，提出了一套评价低渗透油藏注气可行性的技术路线和内容，以及注气中应当注重的问题和建议，对低渗透油藏开发可行性评价有很好的指导意义。