缝洞型油藏流体流动数学模型及应用进展

缝洞型碳酸盐岩储层由于储集空间多样、非均质性强,流体流动规律复杂,使得常规的连续介质模型及相应的油藏数值模拟和试井研究方法不能完全适用.从储层介质和流体流动的角度,结合油藏数值模拟和试井分析方面的研究现状,回顾了当前此类油藏流体流动数学模型及应用的现状和发展趋势;系统论述了从等效的双重介质方法、三重介质方法,推广的多重介质方法,到非连续介质方法,再到连续介质和非连续介质结合的方法的适用条件和优缺点;指出双重介质、三重介质及推广的多重介质模型是目前研究和应用的主流,但是存在大的、分布相对不连续的溶洞、裂缝时,需要结合非连续介质场理论的离散裂隙网络模型,并考虑缝洞型油藏中溶洞内流体的真实运动规律,这方面的研究和应用还很不成熟.     

缝洞型油藏裂缝-溶洞中流体运动特征研究

用数值计算和实验的方法研究单个裂缝-溶洞中单相流动问题.从流体运动基本方程出发,建立裂缝溶洞之间流动的数学模型,采用投影差分格式求解,得到流体在缝洞模型中流动时流场的分布规律,给出压力和速度的空间分布.数值模拟和实验表明:当溶洞足够大,裂缝到溶洞中流动与"射流"相似.     

塔河碳酸盐岩缝洞性油藏单井递减规律研究

塔里木盆地塔河油田的下奥陶统缝洞性碳酸盐岩储集层中的次生裂缝或溶蚀孔洞是其主要储集空间和渗流通道.为更好地认识此类油藏的开采特征,根据储集体内缝洞之间的组合关系与含水上升规律特征,从缝洞性储集体的类型角度分析油井的递减规律特征.结果表明:钻遇裂缝溶洞型储集体的油井一般见水前高产稳产,见水后递减幅度最大;钻遇溶洞裂缝型储集体的油井产量中等,见水后产量递减幅度较小;钻遇裂缝基质型储集体的油井对开发贡献很小.     

油水两相流Darcy-Stokes模型

塔河油田缝洞型油藏的溶洞可分为微小溶洞溶孔和大溶洞,部分大溶洞未被充填,未充填的大溶洞内部不存在多孔介质,流体流动属于自由流动,流动规律符合Navier-Stokes方程,油藏存在自由流动区和渗流区,流动规律符合Darcy-Stokes耦合模型.针对塔河油田的流体特征,将现有的用来描述单相不可压缩流体流动的Darcy-Stokes模型扩展到油水两相的微可压缩流体,并根据未充填溶洞内压力差异小这一特征,对油水动量守恒方程进行简化,所得到的动量守恒方程在形式上与不可压缩流体的相同,但流体密度和粘度仍然是关于压力的函数.模型中引入了Beavers-Joseph-Saffman边界条件,并将该条件扩展到两相流.将Darcy-Stokes模型应用于数值试井,结果表明,尽管采用双重介质渗流模型和Navier-Stokes模型都可以得到很好的拟合效果,但是后者的解释成果更接近三维地震解释所预测的地质模型.     

断控缝洞型油藏注采井间油水界面预测方法

断控缝洞型碳酸盐岩油藏受大型克拉通内走滑断裂控制和改造,其纵向多发育为断裂复合储层体（裂缝-溶洞体）,该储集体既是油气运移通道,又是储层空间,其空间及配置关系复杂．为实现注水开发过程中油水界面和见水规律的准确分类及预测,并提供后续开发方案和对策指导,以单一溶洞下的油水界面运移特征为基础,利用物质平衡方程建立一种新的断控缝洞型油藏多溶洞连通下的油水运移数学模型,基于稳态逐步替换法形成了注采井间动态油水界面实时追踪预测方法．与常规数值模拟方法相比,该模型构建简易,计算效率高,综合考虑了油水密度差异和井-裂缝-溶洞间的复杂纵向配置关系,能够较为准确预测生产井的见水规律、各溶洞油水界面运移位置及剩余油分布等各项开发指标．研究结果表明,多缝洞开发单元受生产制度和缝-洞储层参数影响,油井生产期将出现3个阶段（纯油、油水同产和纯水期）;合理的采油速度与注水量可有效保持地层压力,兼顾采出程度和裂缝应力敏感效应;裂缝传导率越高,储层能量恢复越快,油水界面上升也变快;随着注采井间溶洞体积及裂缝传导率差异增大,油水同产期将变长．最后,对比Eclipse数值模拟器与本研究模型计算结果,分析溶洞体物性参数（渗透...     

缝洞型碳酸盐岩孤立溶洞注水替油实验研究

缝洞型碳酸盐岩油藏储层具有多重介质特征,储集体在空间分布上具有不连续性,油水关系复杂,流体渗流机理与砂岩油藏有本质的区别,造成油田开采难度大.注水替油是在油藏依靠自身能量无法达到自喷,并且在机抽都无法举升原油至地面的情况下,通过井口注入地层水,使得油藏能量提升,重新具有自喷能量的一种技术.针对缝洞型碳酸盐岩油气藏的注水替油开发技术还处于探索阶段,尚无普遍适用的成熟技术可以直接应用.从大量的开发实践看,对油田的动态预测和分析,应当在将油藏进一步细分为缝洞单元的基础上进行.为了研究缝洞型油藏流体流动机理及注水替油开采机理,找到一个适合缝洞型油藏合理开发的方法,针对孤立溶洞实际特征,建立物理模型,实验研究其生产动态特征,结合现场注水替油生产,从无因次产量、无因次井底流压、含水率变化曲线得出注采动态变化规律.     

塔河4区奥陶系碳酸盐岩油藏井间连通性分析

塔河油田奥陶系油藏为裂缝、溶洞型碳酸盐岩油藏,储层非均质性极强,开发的关键大于搞清楚油藏储层特性和流体的分布规律,分析井间储层的连通性和流体流动通道,并进一步划分缝洞单元.以塔河油田4区奥陶系油藏为例,介绍了6种井间连通性的分析方法.除了目前常用的压力系统分析、干扰试井、类干扰试井的方法外,还将动静态资料相结合提出了生产特征相似性等一系列方便有效的综合方法,认为S65单元共有12口井相连通.     

正交裂缝网络单相流动实验和数值模拟

为了研究正交裂缝网络模型中单相流体渗流运动特征,利用缝洞介质物理模拟实验装置进行了一系列单相流动实验.根据实验数据拟合得到了临界速度的经验关系式,给出了用临界速度确定破坏油田井壁线性规律时极限产量的方法,基于等效思路用有限元方法对非线性渗流进行了数值模拟.研究表明:低渗流速度下裂缝网络模型中渗流服从线性渗流规律,随着渗流速度不断增大,渗流曲线向压力梯度轴弯曲,呈现非线性渗流特征;渗透率与垂直裂缝密度的对数成线性关系;临界速度随垂直裂缝数增加而增大;非线性渗流的数值模拟结果与实验数据拟合较好,相对误差小于4.93%.流体在井底附近地带运动时能产生使线性渗流规律受到破坏的强惯性阻力.     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型

基于多重介质渗流的概念模型和数学模型,建立了缝洞型油藏三重介质数值试井模型.该模型是一般三重介质模型的推广,可以很好地反映缝洞型油藏的各种非均质特征,能灵活处理油藏中各种断层和边界,且允许产量的任意变化.采用基于积分的有限差分方法求解,得到三重介质油藏试井响应曲线,分析了其渗流规律:三重介质不同的渗透性致使在半对数曲线上出现两个台阶、导数曲线上出现两个下凹.分别计算了层状非均质地层模型、直线断层模型、变产量模型、复合模型等几个复杂模型的试井响应.该数值试井模型可以进一步考虑缝洞型油藏中具体的裂缝和溶洞,进而推广至缝洞型油藏的两相流试井.     

缝洞双重介质数值模型及渗流特征研究

按储层特征和渗流特征,将缝洞双重介质模型分为三类,从数学角度简化成两类模型,即裂缝-基岩型和裂缝-孔洞型.前者采用Woren-Root等常规双重介质模型,后者需要建立缝洞系统的窜流公式才能进行数值模拟计算.根据缝洞的组合特征以及裂缝中的压力分布特征,推导了缝洞介质的窜流计算公式,并以商业软件ECLIPSE为基础,通过修改特定的关键字,实现缝洞双重介质模型的等效模拟.在此基础上,研究分析了缝洞双重介质的渗流特征:当窜流系数较低,单相流的双对数试井曲线出现凹形特征;当窜流系数足够大,单相流的曲线形态与单一介质相似,不出现凹形特征,但油水两相流动可导致油井的含水率出现阶梯状.     

基于尺度解析模拟的HC375液力变矩器的流场分析与特性预测

针对传统的一维束流研究方法无法描述大功率液力变矩器工作腔内复杂的时变瞬态湍流的流动状态,采用多物理场耦合方法构建了一种介质流动与传热的动态耦合数值模型,并给出了液力变矩器瞬态仿真设计方法.通过定性和定量分析液力变矩器内部的流动结构发现,动态混合模型(Dynamic hybrid RANS - LES, DHRL)中的SBES(Stress -blended eddy simulation)方法能够充分识别工作腔内边界层的流动状态,可实现对多流域耦合复杂流动现象的精准捕捉.通过台架实验表明,采用DES模型和     

考虑滑脱效应的低渗透气藏试井分析方法

本文在考虑低渗透气藏气体渗流的滑脱效应下,建立了低渗透气藏气体渗流数学模型。找到了一种可以使该数学模型及其定解条件线性化的拟压力函数和拟时间函数。使用这种新的拟压力函数和拟时间函数时,低渗透气藏的渗流数学模型变成具有常规油藏渗流数学模型一样的形式,因此,当采用本文定义的拟压力函数和拟时间函数时,可以借助于成熟的油井试井理论来解释低渗透气藏气井试井数据。文中还探讨了由低渗透气藏气井试井数据计算相应的拟压力函数位和拟时间函数值的方法,探讨了滑脱系数对计算拟压力函数值拟时间函数值的影响等。通过矿场实例分析表明,本文方法效果较好,这为解释低渗透气井试井数据找到了一种行之有效的方法。     

油藏热流固耦合渗流问题的有限元方法

提出了一种有效实用的求解油藏热流固耦合渗流问题的数值计算方法。该方法以有限元法为主，结合有限差分法，用有限元法求解耦合温度场方程和岩石耦合变形方程，用有限差分法求解流体耦合渗流方程，发挥有限元法网格技术和单元划分灵活的特点及处理复杂的油藏边界优势，兼顾了有限差分法在流场分析方面的成熟应用，使复杂的热流固耦合数学模型得以完整求解，取得了单向有限元法或有限差分法难以取得的效果，是一种新型的油藏数值模拟方法。     

分形球向流有效井径模型及其解的相似结构

针对分形球向渗流油藏,将有效井径引入到内边界条件中,建立了以井底定产量生产、考虑二次梯度项的影响和三种外边界(无穷大、定压、封闭)条件下的新数学模型.对该模型先进行线性化,再利用Laplace变换,在Laplace空间中得到了线性化后模型的精确解.经全面和深入的分析发现,在三种外边界条件下的精确解之间具有相似结构,并作了进一步的讨论.这项研究不仅完善了渗流规律,而且扩大了微分方程解的相似结构理在分形油藏领域中的应用,对试井分析软件的编制也具有重要意义.     

Forming mechanism of hydrocarbon reservoirs in Yingshan Formation of Yuqi block in Akekule arch, Tarim Basin

The reservoir conditions, oil and gas charge history and accumulation phases were studied for Yingshan Formation of Yuqi block, and an oil and gas accumulation model was established by using the techniques of reservoir prediction, fluorescence thin section and fluid inclusion analysis under the guidance of the theories of oil and gas accumulation. The results indicate that the main rock types in Yingshan Formation are micrite and calcarenite. The carbonate reservoirs are of cave, fracture-pore and fracture types, and their physical properties are intermediate; there are at least four oil/gas charges, i.e. late Hercynian, Yanshanian, early Himalayan and middle Himalayan （Cenozoic）. The most important charge periods are late Hercynian, early Himalayan and middle Himalayan; the oil and gas accumulation model is self source-lateral expulsion of hydrocarbon--multistage accumulation, or hydrocarbon sourced from and preserved in the same old rocks-long term expulsion of hydrocarbon -multistage accumulation.     

某新型远程自主水下航行器建模研究

根据某新型远程自主水下航行器的组成和特点,通过对其进行动力学和运动学分析,基于经典的动量和动量矩定理,建立了该新型自主水下航行器的数学模型。该模型不仅可以用来模拟航行器的正常巡航状态,而且可以用来模拟航行器的悬停状态,可用于航行器的操纵性分析及控制系统的设计与仿真。     

分形复合封闭油藏的试井模型解

从分形复合储层的物理模型出发,对于内区和外区分别引进了分形维数及分形渗流网络连通状况的分形指数;建立了外边界封闭且考虑井筒储存和表皮效应下的变流率问题的试井分析数学模型;利用Laplace变换法,求得了无因次储层压力和井底压力的Laplace空间解,归纳出的通用公式简化了相应的分析软件设计。     

流体流变参数对低渗透油藏开发的影响和认识

低渗透油藏随着储层渗透率的减小,流体赖以流动的孔隙系统中微细孔隙体积的比例不断增大,使流体在流动中所受到的干扰更加严重,从而改变其渗流特性。本文运用流体流变学理论,研究测试流体流动通过特低渗透油藏的流变参数,建立径向渗流的数学方程,对比分析压力、产油量和含水率的变化规律,认为初始剪切应力对特低渗透油藏的开发有重要影响,并提出改善油藏开发效果的认识。     

川西北地区栖霞组白云岩储集层研究

根据川西北地区栖霞组野外及钻井岩心的宏观、微观及地球化学特征，结合物性资料，研究了该套地层中白云岩储集层的基本特征及主要控制因素，归纳并总结了这类储层的分布规律及形成与演化过程。认为栖霞组白云岩储集层以细晶白云岩、中-粗晶白云岩和颗粒白云岩为主；储集空间以次生成因的孔、洞为主，裂缝除具有一定的储集性能以外，更重要的是起到了连通孔隙的作用；储集空间组合类型以裂缝-孔洞型和裂缝-孔隙型为主。这类储集岩的形成与演化主要受到沉积和成岩作用的控制。     

流谱理论及其在网络防御中的应用

在网络数据处理和分析过程中,针对传统方法存在的观测量大、可解释性差、特征分离难度高等问题,提出了将网络流数据从原始"流"空间映射至"流谱"空间基本方法,满足网络行为的可解释性、可观测、可表达、可处置要求,从而能够更好地完成下游任务。基于高维目标低秩化的矩阵压缩原理,实现了对数据的低维描述,完成了原始网络流从"流"到数据特征矩阵的映射。通过矩阵论、信息论、度量空间相关理论,建立了多个尽可能同构表达的基底谱空间,完成特征矩阵在"谱"空间的可分离同构映射。通过"流谱"对背景网络流、网络威胁、恶意攻击、异常行为进行刻画,应用在网络防御中,提升了网络空间的防御能力,为网络空间防御体系提供了新的思路。