考虑裂缝变形的地下储气库数值模拟研究

在Warren-Root双孔模型的基础上,考虑了枯竭裂缝性油藏型储气库运行过程中,压力反复升降使介质发生不完全可逆变形对储气库孔隙度和渗透率的影响,建立考虑介质变形的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算.算例分析表明:随储气库运行时间的增加,考虑变形的储气库压力和注气井井底流压逐渐升高、孔隙度和渗透率逐渐降低;而未考虑变形的储气库压力在一定范围内波动,注气末井底流压基本保持不变;在模拟储气库运行4年后,考虑变形计算的储气库压力比未考虑变形储气库压力高1.2 MPa,注气井井底流压高2.96 MPa,孔隙度是原始孔隙度的0.96,渗透率是原始渗透率的0.87,由此可见裂缝性油气藏型地下储气库的地层变形不能忽略,建议在天然气地下储气库矿场应用和理论研究时考虑裂缝变形对储气库的影响.     

裂缝性油藏酸液滤失模型研究

酸液在酸压裂缝内流动时,有少数较大的岩石孔隙或天然裂缝首先受到过量酸液的溶蚀而迅速增长形成蚓孔,使滤失主要在蚓孔内发生.因此研究天然裂缝性油藏酸液滤失,必须考虑酸蚀蚓孔的影响.基于裂缝性油藏酸压中酸液的流动反应特性,建立了酸蚀蚓孔的增长模型、酸液在蚓孔内流动反应模型和滤失的酸液在地层中流动模型,提出了便于现场应用的裂缝性油藏酸压滤失计算方法;就影响蚓孔增长及滤失的裂缝净压力、蚓孔密度和酸液粘度等因素进行了实例计算分析,对于现场酸压施工中有效控制酸液的滤失具有重要的意义.     

稠油油藏水平井热采吸汽能力模型

目前在利用水平井进行稠油注蒸汽热采时,都认为蒸汽在注入过程中是均匀扩散到地层中的,简单的利用Max-Langenheim公式计算加热区面积.通过对地层的吸汽能力进行研究,得出了稠油油藏水平井热采的吸汽能力模型,该模型不仅考虑了热传递的影响,还考虑了蒸汽内能和摩擦损失能量的影响,并利用该模型开发了一套稠油油藏水平井热采分析软件(HHTS).用所开发的软件对辽河油田冷42块油藏进行了计算,为稠油热采和水平井热采参数设计提供了理论参考依据.实际研究表明,蒸汽在注入过程中并不是均匀扩散到地层中,而是呈现某种数学分布,注汽速度与油藏参数、地层的吸汽能力和蒸汽的物性参数有关,即蒸汽的注入压力和注入流量并不是相互独立的变量,两者之间存在着一种数学关系.     

质子交换膜燃料电池流场及气场系统优化设计

将各气场部件作为一个完整的系统考虑,分层次进行气场均匀性设计.首先对外置型空气进气箱结构进行优化设计,使得各单电池的进口流量均匀性得到较大提高;然后对气场的流道型式(直型、蛇型、交指型、单进口、多进口)、尺寸和流动方式(顺流、逆流)以及扩散层的厚度、孔径、孔隙率和分布形态对气场均匀性的影响以统一模型描述,利用CFD软件对流道形式、流道截面尺寸和扩散层孔隙度与孔径等参数进行优化设计,认为计算的3种几何模型中直流道催化层表面氧气浓度分布相对比较均匀;流道宽度减少流道条数增多、扩散层孔隙率和孔径适当减小等都可使得催化层表面氧浓度分布均匀性提高.研究结果对燃料电池气体扩散场的设计具有一定参考意义.     

等效连续介质模型在低渗透油藏的适应性分析

形成裂缝网络的裂缝性油气藏可用Kazemi模型、Warren-Root模型和De Swaan模型进行描述,而没有形成裂缝网络的局部裂缝发育油藏就不适合应用这3种模型.针对低渗透油藏存在的局部裂缝特征,利用平行板理论、张量原理和等值渗流阻力原理,建立了裂缝区的等效连续介质模型,在等效连续介质模型的基础上,建立了低渗透油藏三维数值模型,并用黑油模拟程序进行实例计算.研究结果表明:等效连续介质模型可以应用到具有局部裂缝的低渗透油藏数值模拟和动态预测中.     

考虑页岩气扩散的多级压裂水平井产能模型

由于存在浓度差,在多级压裂水平井中,页岩气由基质孔隙同时向天然裂缝和人工裂缝扩散.基于三孔块状模型,考虑页岩气解吸、扩散、渗流,建立页岩气多级压裂水平井产能模型;应用拉普拉斯变换,获得拉氏空间产量解,结合stehfest数值反演,绘制页岩气典型试井曲线.结果表明,考虑双扩散页岩气的流动过程分为线性流、拟稳定窜流、由基质向天然裂缝扩散、由基质向人工裂缝扩散和边界控制流5个主要流动阶段;拟稳态扩散条件下,压力导数受孔隙体积倍数变化影响敏感;扩散系数越大,气体扩散越早;兰格缪尔参数越大,气体解吸和供气能力越强;压裂级数越多,窜流系数越大,天然裂缝向人工裂缝窜流越早.通过与实际生产数据拟合,验证模型合理性,研究结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、预测产能及优化压裂参数具有参考意义.     

页岩气渗流机制数学表征及Knudsen扩散影响分析

基于双重介质,建立基质和裂缝的运动方程。考虑基质和裂缝的黏性流及Knudsen扩散作用,采用Langmuir等温吸附方程表征气体分子在基质孔隙的吸附与解吸附作用。同时,通过Knudsen扩散的质量流量公式,分析孔隙半径、压力和温度变化对质量流量的影响。     

裂缝性砂岩油藏流—固耦合数学模型

本文考虑裂缝对砂岩油藏渗透率和岩土变形参数的影响，给出考虑裂缝影响下，油藏等效渗透率张量和等效岩土变形场参数的计算方法，从而建立油藏渗流和变形的等效连续介质模型。通过理论分析，给出渗透率与应变之间的耗合关系，建立油藏流固耦合的数学模型，并给出其计算的方法。对于认识裂缝性砂岩油藏的渗流规律有重要意义。     

单井蒸汽辅助重力驱启动过程动态预测模型

利用物质平衡和能量守恒原理,建立了裂缝性稠油油藏水平井蒸汽吞吐动态预测解析解模型,模型分为注蒸汽加热动态计算、油藏平均压力计算及产量计算三个部分,可以对单井蒸汽辅助重力驱的启动过程进行动态预测.以克拉玛依某油田为例进行了计算,结果表明,该模型能用于裂缝性稠油油藏单井蒸汽辅助重力驱启动过程的动态预测.     

CO2做低渗气藏储气库垫层的气水边界稳定性分析

将低渗透枯竭气藏改建为地下储气库的关键问题之一是气水界面的稳定性.为分析以CO_2做垫层气的低渗透气藏改建储气库在扩容建库和季节调峰时气水界面的稳定运移,根据枯竭气藏储层的特点,建立基于低渗透微裂缝储层的双重孔隙介质模型.以中原油田文23改建储气库的地下储层为研究对象,讨论扩容建库时CO_2垫层气的注入方式对气水界面稳定性的影响,以及储气库季节调峰时气水界面的运移特性.研究表明:在扩容建库阶段,CO_2连续注气驱水能快速扩容,但降低了气水界面和储层内压力场稳定性;间歇注气扩容方式在4个周期后扩容速率降低了4.8%,但更好地保证气水界面的稳定运移和储层内压力场的稳定;在季节调峰阶段,溶解态和超临界态CO_2的相互转换更好地保证气水边界和储层内压力场的稳定,同时提高储层空间利用率.     

天然气地下储气库垫层气与工作气混合的模拟研究

天然气地下储气库的建筑是调节城市用气不均衡性、平抑供气峰波动的最合理有效的手段之一,在储气库进行注采动态运行时,避免注入气与垫层气发生混合是关键技术问题,本文通过分别建立三维两相渗流模型和三维气体扩散模型,采用跳跃式的求解方法,首先求出库内各点瞬态压力分布,再根据达西定律确定出速度分布,最后通过求解三维气体扩散数值模型,可动态的确定垫层气的需求量和注采天然气所需的最佳储气压力,残存气与储存天然气的混合而导致的回采气体浓度的变化,为保证储库满负荷的优化运行提供科学依据。     

地下蓄能热扩散和传输的能流通量描述

通过对地下蓄能系统能量输入、存储和输出过程中的能量传输问题的研究,提出地下岩土蓄能能流通量的概念。通过衡量蓄存能量的扩散传输程度,定量分析判断地下蓄能过程的能流效应,为控制扩散提供了衡量参数和依据。在此基础上,研究了不同排列竖孔地下换热器群布置形式的能流问题以比较它们在保存土壤蓄能期间能流强度的差别。研究发现,孔群布置决定地下温度场形态,该温度场形态对能量输入、输出及蓄存的自由扩散传输程度产生明显的影响。     

天然气地下储气库开发风险评价研究

在分析了天然气地下储气库开发风险因素的基础上，建立了基于人工神经网络(ANN)及模糊综合评价的天然气地下储气库开发风险评价模型，并进行了实例分析．分析结果表明，所建立的风险评价模型可以克服很多不确定性因素的干扰，更加直接、客观地进行风险评价，为天然气地下储气库开发决策提供依据．     

埋地管道泄漏油品扩散范围模拟计算

要对埋地管道不同位置泄漏时油品在土壤中的渗透扩散进行模拟分析,借助CFD软件建立土壤多孔介质中油水两相流的三维流动传质耦合模型。模拟结果表明:油品在地下、地表的渗透扩散范围受漏孔位置的影响明显。管道正上方泄漏时,地下泄漏范围最小而地表扩散面积最大;管道正左侧泄漏时,地下扩散范围及地表扩散面积大小介于正上方泄漏和正下方泄漏工况之间;管道正下方泄漏时,地下扩散范围最广,但地表扩散面积最小。泄漏1h后,地下、地表的油品扩散速率均趋于稳定,下孔泄漏油品的地下扩散速率比上孔泄漏大约10%,而3种泄漏工况的地表扩散速率大小几乎相同。     

轻质油品储罐蒸发损耗规律的研究

研究油品蒸发损耗的规律,对于有效地减少油品在储存和运输过程中的挥发,保障油品的质量、降低环境污染以及有效地预防因油气扩散而引发的爆炸事故具有重要的意义。利用CFD中VOF模型,采用UDF作为源项进行模拟分析,总结出不同风速、风向以及罐型条件下,罐内油气扩散情况。研究表明,风速对油品挥发有很大的影响,尤其以垂直于罐壁处的风向影响最为显著。根据模拟,总结出油品在不同条件下的蒸发损耗的规律,选择适合石化企业节能减排、规避风险的措施,可以有效地减少事故的发生,降低环境污染。     

不同油品管道泄漏的数值模拟

针对埋地管道输送不同油品发生泄漏问题, 采用有限容积法建立埋地管道周围土壤多孔介质的三维流动传质数学模型, 通过C F D软件分别模拟了汽油、 柴油、 原油管道下方发生泄漏后, 不同油品在地下及地表的扩散范围。模拟结果表明, 在泄漏时间相同时, 柴油在土壤中的扩散范围最大, 其扩散范围比汽油大2 0%左右, 而汽油和原油的扩散范围基本相等; 当泄漏时间大于2h时, 不同油品在地下、 地表扩散速率基本趋于稳定。泄漏油品扩散范围的模拟对被污染土壤的修复工作具有指导意义。     

黄河三角洲湿地地下水石油污染的数值模拟

以研究区抽水试验的参数作为初值,建立了相应的地下水流值模型;同时结合弥散实验所得参数建立了研究区污染物溶质运移模型,并利用模型数据差值分析对黄河三角洲湿地油气资源开发的生态环境机制进行探讨,通过水质模型预测,得出常规石油作业污染物在潜水含水层表层大量聚集,如不及时治理,污染物会向承压含水层运移。因此为了保护湿地,降低石油对湿地地下水污染及生态环境的破坏,需要地方政府和油田方面配合,加强沟通、协作和监管。     

Performance analysis for underground gas storage reservoir in depleted gas field

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有边水带油环气藏水侵量计算方法

准确预测水侵前缘的水侵速度和累积水侵量,对油气田的开发技术对策调整具有重要意义。结合渗流力学原理,针对有边水带油环的气藏建立了计算其水侵速度和水侵量的数学模型,该模型考虑了油环带渗流阻力的变化而引起的水侵速度的变化。通过论证和计算,得出了快速、实用的求解算法。利用所建立的数学模型,进行实例计算,证明该方法具有较强的可操作性。     

渗流对地下换热器能量动态蓄存控制的影响

针对地下水渗流旺盛地区的地下蓄能,提出全新的偏置加载控制模式。利用负荷量和温位的双重控制,可更加有效地提高地下蓄能的传热效率,提升蓄能区域的能量保持能力。通过分析可知,在输入能量基本一致的条件下,偏置梯级加载控制比环式梯级加载控制表现出更加明显的蓄能能力和保持潜力。对偏置式动态间歇蓄能方式的研究发现,短间歇蓄能方式在蓄能数量、平均温升和最高温度方面都比长间歇蓄能方式更有利于能量在埋管区域的蓄存、扩散和保持。