致密油藏体积压裂水平井变窜流系数模型研究

水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发致密油藏的有效手段。该文针对水平井经过压裂后在主裂缝周围形成的微裂缝密度随着到主裂缝的距离递减变化的特点,基于双重介质模型建立了窜流系数随着到主裂缝距离变化的体积压裂水平井线性流动模型,通过引入Airy函数及Laplace变换求得了模型的解析解,运用Stehfest数值反演技术得到了在实空间中的解,最后对定产量生产时的井底压力动态及定井底流压生产时的产能动态进行了分析。研究结果表明:井底压力及产能动态曲线可分为4个流动阶段,基质形状假设为球形及柱状对结果影响不大;窜流系数最大值越大,总系统线性流就发生得越早,双线性流阶段无因次产能就越大;窜流系数最小值越大,双线性流发生的时间越早,而且持续的时间越长,总系统线性流阶段无因次产能越大。研究结果可为致密油藏压力及产能动态的合理分析提供科学依据。     

底水油藏水平井水脊高度的计算

开发底水油藏水平井最大的问题就是底水脊进。底水脊进现象的存在制约了水平井的有效开发.该文利用镜像反映和势的叠加原理,给出底水油藏水平井稳定渗流情况下不同时刻和临界条件下底水脊进高度和水脊面距井轴的侧向距离的解析解,同时结合矿场实例给出实际优化水平井最佳井筒位置,其结果和方法对底水油藏水平井油藏工程设计和理论研究具有一定的指导意义。     

分段变密度射孔水平井底水入流规律研究

分段变密度射孔是目前水平井开发底水油藏非常重要的一类完井方式,而底水脊进模型的分析计算是进行完井优化的理论基础。该文以分段和变密度两类射孔方式下的水平井为研究对象,在稳态产能模型的基础上,结合活塞式驱油原理,建立了精细考虑每个孔眼中的流体流动、井筒压降及避射段影响的底水脊进模型,刻画水脊形态,研究底水突破模式。研究结果表明改变沿井筒方向上射孔密度的分布,可以调节入流剖面形状,跟段密的射孔类型能使入流剖面较均匀,可以用来延长底水突破时间;而水平井筒上布置避射段,单个生产段的底水突破模式与单个水平井类似,并可以进行出水层段的封堵。     

地震作用下含软弱夹层的顺倾岩质边坡加速度放大效应探究

基于ＦＬＡＣ３Ｄ数值软件，建立含软弱夹层的顺倾岩质边坡模型，合理考虑地震波输入方式、模型边界条件、网格尺寸和力学阻尼，探究地震作用下含软弱夹层的顺倾岩质边坡加速度放大效应和软弱夹层区域加速度放大系数的变化规律，探究和分析软弱夹层的负效应。研究结果表明:在软弱夹层区域，加速度放大系数增加的速度更快；软弱夹层厚度越厚，软弱夹层位置越低，放大效应越明显；当软弱夹层倾角相差不大时，软弱夹层位置变化不大，此时软弱夹层倾角变化对加速度放大效应的影响较软弱夹层位置变化更为显著，即软弱夹层倾角越大，放大效应越明显；当软弱夹层倾角相差较大时，软弱夹层位置变化也较大，此时软弱夹层位置变化的影响更为显著，即软弱夹层位置越低，放大效应越明显。     

裂缝参数对压裂水平井产能影响规律分析及重要性排序

基于等效井径模型、裂缝内线性流动模型、井筒变质量流动模型,运用势叠加原理,建立了压裂水平井油藏渗流与井筒管流耦合模型.研究分析了裂缝参数对其压裂水平井产能影响规律,并运用灰色关联因素分析方法,给出了裂缝参数对其产能影响的重要性排序方法,解决了压裂水平井裂缝参数重要性排序问题.同时该耦合方法可以推广应用到多分支复杂结构井的油藏渗流与井筒管流的耦合.     

越流含水层中抽水井附近非达西流动模型的数值解

该文研究了以Forchheimer定律为基础的越流含水层中抽水井附近非达西流问题,获得了该条件下水位降深的数值差分解,分析了非达西流、越流和井储对水位降深的影响.结果表明:在不考虑井储影响时,抽水初期越流补给对水位降深影响较小,不同越流补给情况下的水位降深曲线相互重合;抽水后期,越流补给强度越大,水位降深越小.考虑井储影响后,在抽水初期不同越流补给和非达西流动条件下的水位降深曲线相互重合且在双对数坐标下为一直线,含水层的水位降深规律与不考虑井储情况下一致.非达西流动剧烈程度对水位降深的影响与越流补给强度有关.当越流补给较小时,紊动越剧烈(即非达西流动越明显),抽水初期的水位降深越小,而在抽水后期的水位降深越大;当越流补给较大时,整个抽水过程中紊动越剧烈水位降深越小.     

基于不同倾角的压裂水平井试井解释

基于源函数理论,采用镜像映射和叠加原理建立了压裂水平井中裂缝呈不同角度时地层中任一点的压力计算公式,并通过Laplace变换和Stehfest数值反演得到了考虑井筒存储和表皮系数影响的水平井井底压力解.对影响水平井井底压力的因素进行研究表明:裂缝倾角对各向同性地层中的压力影响主要表现在线性流到径向流的过渡阶段;而对各向异性地层中的压力影响主要表现在早期,裂缝的倾角越大,定产量生产所需压差越大,压差变化幅度也越大;裂缝对地层的穿透程度只影响水平井各流态出现的时间,穿透程度越大,相应流态出现的时间便越晚;同时,只有当裂缝的间距达到一定距离时才能出现第一径向流,且间距越大,第一径向流持续的时间越长.     

水平井分段注采产能模型研究

该文针对面积较小或井场开采条件受限的油气藏提出了采用水平井的分段注采的开发方式,它利用水平井的长井段优势,在一定注采管柱条件下实现水平井分段注采,以达到维持地层能量的目的.利用势能叠加原理推导出了定压边界时不同水平井的井段长度、注采封隔间距下的产能模型,并给出了定注入段的注入压力与生产段的生产流压下的产能关系及沿程流量分布,若要保持注采平衡,只需要给定注入压力和生产井流压中的一个即可由注采平衡为约束条件通过迭代进行求解另外一个压力;研究结果表明,注水井对生产井的跟端和趾端干扰不同,生产井流量分布不对称,且井段越长干扰程度越大;注采井段封隔间距对流量分布具有一定影响,封隔间距越大注入段对生产段的干扰越小;当总井长度一定时,产量与注采压差呈正比关系,且随着生产井段长度增加产量逐渐增加,因此对大位水平井进行配产配注时,需要充分考虑注采压差的限制.     

阶梯水平井生产段油藏渗流与井筒变质量管流的耦合模型

随着油气勘探和开发技术的迅猛发展，阶梯水平井作为水平井的一种特殊井型，日益在国内外油田得到广泛应用。基于势叠加原理和镜像反映原理，推导出了薄互层油藏中阶梯式水平井生产段的空间势分布；采用微元线汇理论和动量守恒定律建立了薄互层油藏阶梯水平井生产段沿程压降计算模型。推导出了裸眼完井方式下阶梯水平井生产段油藏渗流与井简变质量管流耦合的数学流动模型，并提出了相应的数学解法。     

低渗稠油油藏水平井储量有效动用界限研究

低渗透稠油储层具有明显的启动压力梯度,该文首先基于分析低渗透油藏弹性能量开发中的不稳定渗流过程,得到拟稳态条件下直井开发渗流方程的基本解;再利用保角变换方法,建立考虑启动压力梯度影响下,水平井在三维空间上压力分布的计算模型。考虑技术和经济因素,提出了低渗透稠油油藏衰竭开发下水平井储量有效动用界限,包括满足渗流速度要求的最大动用范围以及满足经济极限累计产油量要求的最小动用范围,并建立了相应的计算方法。研究结果表明,对于低渗透稠油油藏,要综合考虑技术和经济条件的要求,在满足水平井储量有效动用界限的基础上确定开发井距,才能对此类油藏进行有效开发。通过X-DEH油田开发实例,研究了不同储层物性和开发条件下,水平井在水平平面动用半径和垂直平面动用厚度的变化规律,结果表明该方法具有很好的可操作性。     

致密油储层压裂水平井产能预测与敏感性因素分析

在体积压裂模式下,致密油储层发育多尺度的不同介质,导致其渗流机理复杂,产量预测难度大。该文针对致密油独特的储层特征,结合实际生产动态特征,分为多生产阶段、多渗流区域,考虑启动压力梯度、压敏效应等非达西因子的影响,遵循质量守恒与势能守恒原理,建立了致密油储层压裂水平井产能预测模型。根据实际生产数据,通过产能模型,可以进行历史拟合,并反演得到相关参数,最终实现单井产能预测。同时,以产能模型为技术手段,分析了压裂水平井在致密油储层中的开发动态,考虑的产能敏感性因素主要包括非达西因子、水平段长度、裂缝条数、裂缝半长、裂缝导流能力等。实例计算表明,启动压力梯度和压敏效应对产能的影响较大,且压裂水平井产量并不是随着各影响因素值的增加而线性增大,考虑投入产出比,均应该存在一个相对最佳值或者最佳值范围。     

水平井井筒内压力产量变化规律研究

对水平井生产系统进行分析,必然涉及到井筒中的流动问题,过去人们不考虑水平井井筒中的压降,这给水平井的生产系统分析带来较大的误差。本文考虑井筒摩擦和加速度对井筒压降的影响,同时考虑地层渗流和水平井筒流动,建立了水平井井筒流动与地层流动耦合的数学模型,以此获得了计算水平井井筒压降和产量分布的表达式,实例计算和分析了海上油藏一口水平井井筒的压力和产量变化规律。本文的研究为水平井的生产系统分析提供了理论基础。     

圆端形墩台尾迹水动力特性开缝控制三维数值分析

水流绕流水闸闸墩、导流墩等水工建筑物后产生旋涡分离流,其三维尾迹结构水动力特性复杂,对旋涡分离流进行流动控制,不仅是闸墩优化设计的需要,而且关系到工程运行的效率和工程安全。在验证三维水动力数学模型的基础上,对圆端形墩台开缝后的旋涡分离流和流动控制的三维水动力特性进行了研究,对比了无缝与开缝墩台方案下纵向、横向和竖向方向的时均流速分布,紊流动能以及紊流强度分布等水力学指标,探究了开缝墩台水动力特性。分析表明,墩台开缝后可以明显改善墩台后方的水流结构,开缝位置越靠近水深的中部位置,对墩后尾流旋涡的抑制越大,对绕流墩台绕流的控制越来越好,水深中部位置开缝最大程度的影响了开缝墩后的上部水流和下部水流,使得开缝对时均流速的影响最大,开缝对旋涡的抑制也最大最佳。为抑制墩后的旋涡对工程的不利影响,工程的设计中应首先确定墩台后的水深,开缝位置应尽量设置在墩台后水深的中部位置。     

二维强非均质含水层中渗透系数空间变异对污染物迁移的影响

对于强非均质介质,渗透系数的对数lnK的空间分布可表征为其增量遵从Levy稳定分布的非平稳随机场。本文利用改进的连续随机增量方法生成含水层lnK增量具有Levy稳定分布的统计特征的随机场;采用Monte-Carlo数值实验方法并结合MODFLOW与MT3DMS分别模拟研究区域内水流和溶质迁移过程,分析渗透系数强变异性对污染物浓度空间矩及宏观弥散的影响。结果表明:Levy指数α决定lnK的空间分布形状,宽度参数C则影响lnK的取值范围;污染物的质心位置与C、α的大小无关;C越大、α越小,污染物形状越不规则,污染物的扩散范围越大;且α越小,污染物具有明显的拖尾现象;纵向宏观弥散度随时间呈幂函数递增趋势。     

圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究

为进一步探索圆柱桥墩局部冲刷机理,分别从桥墩附近水流流速分布特性、桥墩冲刷特性以及冲刷与流速相互关系对圆柱桥墩顺水流向不同布置方式的局部冲刷水力学特征进行了模型试验研究.结果表明:两排10桥墩顺水流(桥墩轴向与水流方向夹角分别为90°,60°,30°,0°)均匀布置时,桥墩轴向与流向夹角越小,流速在桥墩上下游紊动越小,对下游影响范围越大,且流速越大,冲刷深度和范围越大.顺水流布置0°夹角时,冲刷程度最小,在相同流量下,冲刷稳定历时最短;垂直布置(90°夹角)时,冲刷程度最严重,所需冲刷稳定历时最长,且随着流量的增大,桥墩墩前冲刷坑最深位置逐渐向水槽中间偏移.     

第二类越流系统中抽水井附近非达西流近似解析解

该文研究了第二类越流系统中抽水井附近非达西流问题,主含水层中的水流假设为非达西流且方向为水平方向,弱透水层中的水流假设为达西流且方向为竖直方向,假设可以采用Izbash定律描述非达西流。利用线性化方法得到了非达西流情况下的近似解析解并给出了相应的计算算例,以及对计算结果进行了分析。研究结果表明:Izbash定律中的n值越大,在整个抽水时期的水位降深越小;Izbash定律中的k值越大在抽水初期水位降深越大,而在抽水后期水位降深越小;弱透水层的渗透系数在抽水初期对主含水层中的水位降深几乎没有影响,而在抽水后期弱透水层的渗透系数越大,水位降深越小。     

低渗透介质中3种井的非线性渗流流量

给出考虑起始水力梯度的低渗透介质中分别存在垂直井、垂直裂缝井及分支水平井时的非线性渗流量公式,讨论了非线性渗流参数(起始水力梯度)、供给边界、垂直裂缝井的裂缝半长、分支水平井井筒数等因素对流量的影响。结果表明:在其他条件相同时,非线性渗流使得垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量降低;供给边界距离越大,垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量越小;垂直裂缝井的裂缝越长,流量越大;井筒数越多,分支水平井流量越大。     

水下夯锤绕流阻力系数变化规律的数值模拟

基于LS-DYNA流固耦合数值模拟方法,针对多个工程常用锤型进行数值模拟对比,分析了水下夯锤绕流阻力系数变化规律。结果表明:夯锤底面静压强一定时,夯锤质量越大,其绕流阻力系数越小;夯锤在水中下落的过程中,速度随着落距的增加而增大,但增长的幅度逐渐减小并趋于稳定;夯锤的能量利用率随着落距的增加而减小,其中夯锤底面静压强一定时,夯锤质量越小能量耗散率越大。     

双圆柱在不同排列方式下绕流流态模拟

双圆柱绕流伴随着流动分离、旋涡生成与脱落、旋涡间相互干扰等复杂问题,其流动形态和流动特征受圆柱相对位置影响。使用FLUENT流体软件,选取间距比1.75,2.5和4,在二维层流模型下,模拟了双圆柱串列、30°夹角错置、60°夹角错置和双圆柱并列绕流,分析了双柱绕流流态、旋涡脱落形态、升力、阻力系数随圆柱相对位置改变而变化的规律,并对比已有的试验成果和模拟成果,为桥梁建设和圆柱绕流理论研究提供了基础数据。     

旋流阻塞复合式泄洪洞的水力特性（1）

对旋流阻塞复合式泄洪洞的体型设计进行探讨,并通过模型试验对其流态和水力特性进行了研究。阻塞对水流流态有明显的影响,水平旋流阻塞复合式洞的水流流态可划分为不完全旋流以及完全旋流2种基本流态。泄流能力由起旋器与阻塞共同控制,阻塞孔径对泄流量影响较大,但阻塞位置对流量影响不明显。如考虑阻塞的影响,泄流量计算公式的形式可不变。阻塞影响系数ξ与d/D的关系近似为线性关系。阻塞对通气孔的通气状态产生明显影响：不同阻塞设置位置相同时,阻塞孔径越大,通风量越大;相同阻塞设置位置不同时,越靠近下游,通风量越小。