任意形状复合油藏压力动态的边界元分析

油气藏形状对井底压力动态响应有着显著的影响，常规的解析方法只能计算规则形状油气藏的井底压力响应。该文建立了任意形状复合油藏不稳定渗流的数学模型，并将区域分割法与边界元方法相结合，研究了任意形状复合油藏不稳定压力响应的计算方法，应用杜哈美原理考虑了表皮效应与井储系数对井底压力动态响应的影响。绘制并分析了复合油藏的典型曲线，通过分析指出油藏的边界性质会影响典型曲线后期形态，而内区形状的也可能掩盖复合油藏典型曲线的特点。     

基于PEBI网格的离散裂缝油藏数值模拟研究

离散裂缝网络模型主要从裂缝的几何形状以及流动机理上对裂缝进行表征和描述,可以比较精确地描述裂缝特征及油藏的非均质性。该文结合油藏边界及裂缝的真实分布状态,将油藏划分为若干子区域,在每个子区域上布网格节点进行Delaunary三角剖分与Vornoni网格剖分,得到了PEBI网格。为了满足质量守恒,利用有限体积法进行了求解,对网格域和计算域之间的误差进行了修正。结合离散裂缝的数学模型及传导率计算法则,实现了高精度的离散裂缝油藏数值模拟,研究了大裂缝的分布、长短、与注采井的贯穿状况等因素对水驱油的推进方向、速度、见水时间、采出程度的影响规律。结果表明PEBI网格能准确地表征裂缝特征,再现裂缝的分布,正确地模拟裂缝影响下的水驱开发规律。     

考虑弥散尺度效应与不动水体的反应性溶质运移动力学模型及半解析解

将弥散度概化为运移距离的渐进函数,并考虑土壤孔隙中存在的不动水体以及溶质的吸附和降解,建立了考虑弥散尺度效应的溶质运移两区模型(TRMS,Two-Region Model with Scale-dependent Dispersion),通过Laplace变换和de Hoog数值反演方法求得了模型的半解析解,并运用混合拉普拉斯变换有限差分法验证了半解析解的准确性。通过TRMS与弥散度为常数的两区模型(TRMC,Two-Region Model with Constant Dispersion)之间的比较,分析了弥散尺度效应对溶质运移过程的影响,并利用算术平均方法计算了TRMS的等效弥散度,最后应用TRMS和TRMC模拟了长度为1250cm的一维非均质土柱中的溶质运移过程。结果表明:TRMS的等效弥散度反映了弥散尺度效应的影响,可以近似作为区域弥散度的平均值,采用等效弥散度时,TRMC描述的穿透曲线与TRMS的模拟结果基本一致;TRMC的模拟结果与非均质长土柱的浓度实测值存在较大偏差,而TRMS的模拟精度有了较大程度的提高,能够更好地模拟非均质长土柱中溶质的不规则运移过程,说明本文建立的TRMS能够较好地模拟非均质介质中溶质在较大尺度上的运移过程。     

岩溶地下水系统演化的数值模拟

为了研究岩溶地区泉域系统演化过程及对泉流量进行预测,耦合了渗流模型和岩溶动力模型,对均质和非均质2种条件下泉域系统进行了溶蚀演化模拟。从模拟结果上可以看出,均质含水系统初期水位变化较小,中后期下降明显,而非均质含水系统初期下降明显,中后期水位稳定;在张开度方面,非均质模型在相同时段内张开度的最在值却比均质系统要大4~5 cm。2个泉域系统的泉流量都经过了初期较小,中后期迅速增大的过程,只是增大的时间和每个时间点的泉流量不同,非均质系统增大时间更早,流量更大,分别用指数函数和多项式函数来拟合了均质和非均质系统泉流量过程曲线。研究结果为岩溶地下水系统演化模拟提供了一个新方法,同时也为岩溶地区地下水资源评价研究提供了科学依据。     

不同数学模型模拟非均质土壤溶质大尺度运移的对比分析

利用长度为1250cm的非均质土柱中NaCl运移的试验资料,分别应用对流-弥散方程(CDE)、两区模型(TRM)、对流对数正态传递函数模型(CLT)、分数微分对流-弥散方程(FADE)和连续时间随机游走理论(CTRW)等数学模型对长土柱中溶质的运移过程进行模拟,对比各个模型的模拟结果,并从模型机理上分析模拟结果差异的原因,探讨各种模型描述非均质土壤中溶质大尺度运移的适用性。结果表明:CDE、CLT和FADE难以描述非均质土柱中的不规则穿透曲线,但FADE对穿透曲线尾部的模拟精度比CDE和CLT有所提高;与CDE、CLT和FADE相比,两者的模拟结果与实测值吻合更好,在穿透曲线尾部CTRW的模拟值略大于TRM的模拟结果;两者不仅较好地描述了穿透曲线的提前穿透和拖尾等不规则特征,而且捕捉到了非均质土柱中溶质不规则运移程度随着尺度增加而减弱的变化趋势。尽管TRM和CTRW均能很好地模拟长土柱试验所研究的饱和非均质土壤中保守性溶质的一维运移问题,但对于复杂的溶质运移问题的模拟,TRM和CTRW各有其优缺点。     

缝洞型碳酸盐岩油藏井钻遇溶洞试井的解释模型

缝洞型油藏油气分布受多次成藏、不同后生作用破坏改造和储集空间非均质性等因素影响,常会造成油气运移聚集差异较大、油藏物性平面分布极其不均匀等状况。常规解析解试井分析理论受模型简化的限制,一般不能满足该类油藏渗流问题的求解需要。提出了井钻遇溶洞的试井解释模型,建立了相应的数学模型,并采用Laplace变换和Stehfest数值反演算法进行了求解。分析了溶洞储能比、溶洞大小对压力响应的影响,分析了其规律:溶洞半径越大,早期曲线斜率越大。溶洞相当于扩大了井径,增加了井筒储集系数;溶洞储能比越小,溶洞反映越明显;不同储能比早期曲线平行,而且溶洞储能比越小,截距越大。还提出了井钻遇溶洞油藏的试井解释方法,并编制了实用软件,利用模型对塔河油田某井进行了解释,解释结果与地质模型和钻井数据一致。     

复合致密油藏变导流能力压裂井不稳定压力动态分析

针对压裂缝的导流能力沿缝长发生变化这一特点，综合考虑压裂改造区与原始储层区域的渗透性差异以及应力敏感效应的影响，该文建立了复合致密油藏压裂井不稳定试井模型。采用Laplace变换、Pedrosa变换和摄动变换等方法对模型进行了求解，绘制了不稳定压力响应双对数典型曲线，分析了裂缝变导流能力、应力敏感效应和径向非均质相关参数对典型曲线的影响，以及从地层流入压裂缝不同部位的流量分布特征。研究结果表明：复合致密油藏压裂井不稳定压力双对数曲线可划分为7个典型流动阶段；裂缝变导流能力主要影响早期压力动态和裂缝中流量分布，变导流情况下的不稳定压力及压力导数曲线位置更靠下，早期裂缝中流量分布从裂缝中部向端部呈现先递减再略微递增的特点；应力敏感效应会导致晚期不稳定压力及压力导数曲线呈现一定程度的上翘；径向非均质相关参数主要影响中晚期不稳定压力动态。该文所建立的模型可为致密油藏压裂井不稳定压力动态分析提供理论依据。     

低渗透油藏非线性渗流理论及数值模拟方法

针对低渗透油藏非线性渗流理论与数值模拟方法方面存在的大量问题,从毛细管模型出发,推导了低渗透油藏非线性渗流新模型,详细解释了新模型中特有的物理参数内涵;并由此建立了低渗透油藏非线性单相渗流理论,与相对渗透率引入渠道流假设一致,将单相非线性新模型推广到两相渗流中,建立了能够同时考虑启动压力梯度、非线性渗流弯曲段连续变化的数值模拟方法。根据所建立的低渗透油藏单相稳态和非稳态渗流理论以及数值模拟方法,开展了达西、拟启动压力梯度和非线性模型的油藏动态对比计算。结果表明:低渗透油藏主要受非线性渗流控制,仅井点的少数网格存在拟线性流动,非线性模型计算的结果介于达西和拟启动线性模型之间。     

稳态条件下土壤溶质运移的两区模型及其解析解

给出了稳态水流条件下，非均质土壤中考虑水动力弥散尺度效应以及不动水体存在时，一维溶质运移的两区模型。并在初始浓度为零，半无限一维空间内第一类边界条件下，推导出了可动区和不动区溶质相对浓度的解析表达式。给出了利用Matlab软件包计算相对浓度的计算方法，并对一假设试验情形进行了计算，从计算结果可以看出：该模型的模拟结果符合土壤中溶质运移的规律。最后，用特征有限元法对模型进行了数值计算，从而验证了所得解析解的正确性。     

三重介质复合油藏压力动态特征研究

建立了三重介质复合油藏试井解释模型,采用数值方法对模型进行了求解。讨论了地层的内外渗透率比、内径的大小以、窜流系数、弹性储容比、外边界条件以及表皮系数等参数对于这种类型油藏压力响应动态的影响。表明：当油藏内外区的渗透率不同时,类似于在井的周围存在封闭边界或者定压边界;内区的大小决定着反应外区渗透率影响的压力响应出现的早晚;窜流系数影响着窜流阶段出现的早晚;弹性储容比影响着导数曲线上“凹陷”的深度和宽度;而外边界的影响则由于油藏内外区渗透率的差异而和普通的三重介质油藏不同;表皮系数对压力动态的影响与内外区域渗透率比对压力动态的影响也有着很大的差别。     

两维单相不稳定流边界单元法

本文用边界单元法对油藏内两维单相不稳定渗流进行了数值求解，并将得到的结果与有限差分法的结果进行了比较，是令人满意的。     

有限元法数值试井分析中第三类边界条件的处理方法

建立了单相流体在不稳定渗流条件下的有限元方程.重点介绍了当外边界有断层存在,且断层上有一定的流体通过时的处理方法.将井壁视为内边界,在空间上用三角形单元对求解区域进行剖分,在时间上采用向后差分离散.通过求解有限元方程得到了无因次压力、无因次流量的变化规律.通过对边界上参数不同的模型进行比较分析验证了方法的正确性.结果表明,用有限元法研究第三类边界条件的数值试井问题是可行的.     

A FINITE ELEMENT AND BOUNDARY ELEMENT METHOD OF NUMERICAL SIMULATION OF TWO DIMENSIONAL AND TWO PHASE FLOW

ＡＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＡＮＤＢＯＵＮＤＡＲＹＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＯＦＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＷＯＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬＡＮＤＴＷＯＰＨＡＳＥＦＬＯＷＦａｎＪｉａｎｇ；ＱｕＤｅ－ｂｉｎ；ＺｈａｎｇＺｉ－ｘｉａｎｇ（Ｑｉｎ...     

考虑坝体柔性的重力坝坝面地震动水压力计算

为了准确模拟地震作用下重力坝坝面动水压力,采用比例边界有限元与有限元的无缝耦合理论,提出了一种考虑坝体和库底柔性的坝面动水压力计算方法。该方法采用比例边界有限元的理论,可仅离散坝水交界面实现半无限库水的高效高精度模拟,且能方便考虑库水的可压缩性以及库底和岸坡的吸收作用;采用有限元离散坝体结构,通过作用在大坝迎水面上的动水压力实现对大坝-库水系统的求解。算例计算结果表明,该方法计算得到的重力坝坝面动水压力与已有文献计算结果吻合较好;坝体柔性削弱了坝面动水压力;坝面动水压力随库底反射系数的减小而减小。     

两维两相流数值模拟的有限元与边界元解法

两维两相流数值模拟是油藏数值模拟领域内需要进一步研究的课题。本文针对多孔介质内两相流体的平面渗流问题，给出了一种精度较高的边界元方法和三角剖分的有限元方法联立求解方法，得到好较好的结果，为两维两相流数值模拟研究提供了又一途径。     

松月水库加高工程温控仿真分析

结合松月水库实际情况,在确定的加高结构型式和混凝土性能试验的基础上,选用不同的温控措施,采用有限元计算方法对松月水库加高工程进行温控仿真分析,为工程施工提供可行的浇筑方案和温控措施.     

水库水温计算的有限元解法

用基于加权余量法的有限单元法对一维水库水温模型的控制方程进行离散,并且将形函数作为权函数,得到计算水库水温的伽辽金有限元方程。根据工程实践,库底边界条件可取为绝热边界条件。考虑到水面掺混作用,水面边界满足太阳辐射和水面蒸发等条件。通过对龙滩工程水库水温的计算结果表明,用有限元法计算水库水温有较高的精度和可靠性。     

低渗透油藏渗流的差分法数值模拟

针对低渗透问题，给出了无量纲化的渗流控制方程、初始条件以及边界条件，并使用差分方法进行数值模拟。计算结果使用Gringarten-Bourdet图版进行井底压力分析，给出了一种计算动边界位置的方法，并详细讨论了动边界变化情况。     

汤浦水库东主坝渗漏分析

汤浦水库是虞绍平原目前唯一的饮用水源,东主坝为大型混凝土面板堆石坝,坝下存在较严重渗漏现象。本文通过对大坝观测资料、渗水量与水位关系和渗水量回归分析,利用有限元方法,对大坝渗透破坏现象进行初步分析,为运行管理提供参考。