考虑岩石变形的火山岩气藏数值模拟研究

随着油气勘探技术的提高,在我国东部松辽盆地深层发现了具有广阔前景的火山岩气藏,具有岩石类型多,岩性复杂,岩性岩相变化快,储层微裂缝较发育,物性差,非均质性强,应力敏感性强的特点.针对火山岩气藏地质条件的复杂性,通过实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征及其对渗透率和气井产能的影响.建立了考虑岩石裂缝变形的双重介质气藏数值模拟模型,并利用该模型进行了岩石裂缝变形对开发效果影响的模拟研究,为火山岩气藏的有效开发提供了一定的科学依据.     

基于流固耦合理论的土石坝稳定性分析

基于多孔介质的渗流特性和土的非线性本构关系,研究了渗流场与应力场的耦合效应;根据弹性力学和渗流理论建立流固耦合数学模型及有限元格式;利用大型有限元分析软件ABAQUS对燕山水库土石坝建立非线性耦合模型,并对其进行流固耦合分析,计算结果表明:坝体中渗流与应力的相互作用是不可忽视的,考虑耦合作佣将对土石坝的稳定性产生不利影响.     

煤层气热-流-固耦合渗流的数学模型

在煤层气的开采过程中，煤体变形与流体流动是相互耦合作用的。由于甲烷气的解吸热效应，煤层气的渗流又是一个非等温过程，因此对渗流场、变形场及温度场耦合作用下煤层气的渗流规律进行研究具有重要的意义。本文综合利用流体力学、岩石力学和传热学理论，给出了考虑温度场、流体渗流场和变形场作用下的水－煤层气两相流体渗流理论，并给出其耦合求解的方法，通过数值模拟的方法，研究了温度铲应对煤层气开发的影响。     

应力敏感气藏产能方程研究

针对应力敏感气藏开发存在变渗透率的问题,定义了新的考虑应力敏感的拟压力,并从气体多孔介质渗流力学理论出发,建立了考虑应力敏感影响的气藏二项式产能方程,讨论了该方程参数的计算方法,最后进行了实例分析,讨论了储层应力敏感性对应力敏感气藏产能评价的影响。研究表明：考虑气藏渗透率应力敏感性时预测的气井绝对无阻流量值比渗透率为常数时预测的结果低,预测偏差幅度与储层应力敏感性大小相关,该研究对深入了解应力敏感气藏的产能评价及其开发动态预测有一定的实际意义。     

两相热渗流与多孔介质耦合作用研究

基于连续介质力学及流固耦合力学的基本理论,在黑油、岩石多相热渗流理论模型的基础上,建立了非混溶饱和两相热渗流与变形多孔介质耦合作用的数学模型,对流因耦合热效应进行了讨论,将所推证数学的模型方程做进一步处理与简化,给出模型方程数值分析的数学格式,并进行了一般情形下的模拟。     

考虑冻融效应的岩石损伤统计强度准则研究

从岩石微元强度服从Weibull分布的角度出发,运用损伤力学理论,考虑冻融与荷载的耦合作用,建立了岩石总损伤模型,并开展红砂岩冻融循环力学特性试验,验证了模型的合理性.在此基础上,根据岩石应力应变曲线的极值特性,利用多元函数全微分的方法建立了考虑冻融效应的岩石强度准则.研究表明:模型参数与岩石变形破坏参量的理论关系,可反映冻融损伤的内在机制与所选物理量的一般变化规律,增强了准则的适应性;所建强度准则的理论曲线与试验曲线吻合度较高,并能够反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征,且考虑了岩石的损伤特性;与其它强度准则相比,该强度准则能反映不同冻融次数下各极限状态的应力应变与岩石参数之间的关系,可为寒区岩土工程结构稳定性评价提供一定的参考.     

储层应力敏感对异常高压低渗气藏采收率的影响

异常高压低渗气藏由于其自身的地质特征,在衰竭式开发过程中表现出较强的储层渗透率应力敏感性,其对气藏开发效果影响显著,并对该类气藏采收率的标定带来较大的偏差。在非线性渗流力学基础上建立考虑储层应力敏感性的三维、气水两相渗流及数值模拟模型。利用室内岩心实验和气藏前期经济评价等参数,模拟计算不同采速和考虑与不考虑储层应力敏感性等多种情况下的气藏采收率,研究结果表明在该类气藏采收率标定中应充分考虑应力敏感性的影响,否则会使标定的采收率偏高10%左右;同时应力敏感性越强,其对气藏采收率的影响就越大。     

中国石油天然气集团公司项目“各向异性、变形介质油藏及流固偶合渗流机理研究”通过鉴定

西南石油学院负责完成的中国石油天然气集团公司项目“各向异性、变形介质油藏及流固偶合渗流机理研究”通过了由四川省科学技术厅组织的鉴定。该项目是中国石油天然气集团公司“油田开发应用基础研究”的子课题之一 ,主要针对碳酸盐岩储层存在裂缝特点而展开流体渗流规律的研究 ,突破了传统渗流理论研究的思想和方法 ;提出了考虑裂缝变形的碳酸岩储层流固耦合渗流理论 ;提出了考虑井眼周围应力与流体非达西渗流的流固耦合理论 ;提出了用分形理论来描述裂缝分布的理论及分形渗流理论 ;突破了传统连续介质场的思想 ,提出了碳酸岩储层流体渗流…     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响，给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论问题。     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响。给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论     

凝析油气体系流固耦合相平衡计算新方法

在分析了孔隙介质内表面吸附、毛细凝聚、毛细管压力等界面物理化学效应和应力变形对孔隙介质中流体相态影响的现象学特征和影响机制的基础上,通过在大尺度空间常规流体相平衡热力学模型中引入界面物理化学效应的影响,同时通过高才尼-卡尔曼方程将毛细管半径与孔隙介质储渗特性的应力敏感性研究成果相关联,建立了同时考虑储层应力变形和界面物理化学效应影响的微孔隙尺度条件下的低渗特低渗凝析气藏多相流体流固耦合露点压力、p-T相图及定容衰竭相平衡热力学计算模型.该模型的初步应用表明,其相态模拟计算结果能更为合理地解释孔隙介质环境中的凝析油气体系相态特征实验研究结果.     

砾岩油藏微观水驱油特征可视化研究：以克拉玛依砾岩油藏为例

多孔介质渗流的微观规律研究，又称为细观研究，指对不可见的孔隙孔道水平上的流动研究，它对揭示宏观渗流规律的本质，深入探求渗流过程的机理具有重要意义。由此研制出仿真可视化微观地层模型对砾岩油藏微观水驱油机理进行了较为深入的研究，得出了一些初步的认识。     

考虑临界流动饱和度凝析气体系的吸附模型

在凝析气藏的开发过程中,流体处于地下多孔介质中,由于多孔介质孔隙壁面的影响,毛细凝聚现象必然存在,从而不可避免地会对反凝析过程产生影响,从而影响整个凝析气体系的相态特征.在考虑凝析油临界流动饱和度的基础上,改进了凝析气在多孔介质中的气液混合吸附模型,在以往的吸附模型中加入临界流动饱和度对吸附的影响这一条件,使得新的吸附模型更具有真实性,能更好的模拟多孔介质中凝析气体系的相态问题,并且对一个真实凝析气藏的相态作了计算.采用新建立的模型计算多孔介质中反凝析饱和度比不考虑多孔介质吸附时要大,气相摩尔分数减小,液相摩尔分数增加.     

欠平衡钻井随钻储层评价技术研究与应用

在欠平衡钻井打开储层时,油气通过多孔介质渗流进入井筒,地面监测产量反映储层信息,通过建立两者之间的关系来实现随钻储层评价。分析了随钻过程储层渗流边界特点,建立和求解渗流数学模型,并耦合井筒多相流模型进行随钻解释。通过对现场监测数据分析处理,得到的储层评价结果与对应测井结果一致,实践证明该技术具有广阔的应用前景。     

煤储层流固耦合渗流的数学模型

在煤层气的开采过程中, 煤体的变形与其中流体的流动是相互耦合作用的, 并且煤层气—水两相渗流是普遍现象． 因此对煤层气 水两相流固耦合渗流规律进行研究具有重要的意义． 本文假设煤体变形为弹塑性小变形, 根据弹塑性理论建立其变形方程． 根据达西定律, 给出煤层气 水两相渗流方程, 耦合关系式用实验方法给出． 本文所建立的流固耦合数学模型为进行煤层气开采的计算机模拟打下了理论基础．     

疏松砂岩油藏流固耦合流动模拟研究

现有商品化黑油数值模拟器的数学模型未考虑疏松砂岩油藏因适度出砂导致油层孔隙度和渗透率大幅度提高的特征,忽略了介质形变对油藏开发动态的影响,导致疏松砂岩油藏开发方案设计和开发指标动态预测可能存在不可靠性.基于渗流力学和岩石力学理论,建立了一个疏松砂岩油藏耦合多相流渗流数学模型,模型考虑了应变引起的渗透率和孔隙度随地层压力变化的影响,采用显式耦合方法进行流固耦合处理.对耦合数学模型进行有限差分数值求解,改写了BOAST Ⅱ程序源码,并对某疏松砂岩油藏进行了流固耦合模拟实例研究.模拟计算结果表明:①考虑流固耦合和不考虑流固耦合计算预测开发指标存在较大差别;②前者预测的原油采出程度高于后者预测的原油采出程度;③由于疏松砂岩油藏普遍为高渗储层,使得两种模拟计算在前期差别比较显著,在后期差别逐步不明显.该理论和研究方法较好地解决目前常规油藏数值模拟对疏松砂岩油藏的不适应和局限性问题,为该类油藏合理开发提供一定的借鉴和指导作用.     

基于损伤力学的裂缝性储层流固耦合数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的变形规律以及其对生产动态的影响,采用塑性损伤模型和双重孔隙介质模型相结合的流固耦合数值模拟方法,模拟了裂缝性储层注采过程中的裂缝和产量变化.采用迭代耦合方法模拟流体渗流与裂缝变形的耦合力学行为,并使用损伤变量从数学上表征储层裂缝的渗透率.分析了裂缝性储层开采时的损伤演化,获得了裂缝渗透率和地层压力的分布变化.结果表明,开采过程中地层裂缝逐渐闭合且渗透率降低,对产量造成不利影响.裂缝渗透率降低是导致地层产量下降的重要因素,裂缝性储层数值模拟时应考虑裂缝渗透率变化对生产带来的影响.     

薄互层油藏中阶梯水平井产能评价模型研究

基于势叠加原理和微元线汇理论,建立了薄互层油藏中阶梯水平井生产段向井耦合流动模型,模型中考虑生产段油藏渗流与井筒变质量管流耦合作用和分支之间的干扰,并形成了考虑生产段耦合流动的阶梯水平井产能评价方法.采用所建立的耦合模型计算的双台阶水平井产能为64.26 m3/d,采用水平井解析公式计算的平均产量为76.27 m3/d.与该井60.19 m3/d的实际日产油量对比,耦合模型的计算误差为6.76%,而采用水平井解析解公式所产生的计算误差则高达26.71%.     

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.     

渗流的连续介质模型和基本方程的分析

在流体力学的流体连续介质模型的基础上，引进渗流体质点的概念，建立了一种新的渗流体连续介质模型．从新的连续介质模型出发，导出不可压缩牛顿流体在各向同性多孔介质中流动的渗流基本方程．