碳酸盐岩气藏气体单相渗流特征实验研究

针对碳酸盐岩气藏含水条件下的渗流机理与常规气藏相比表现出的不同的非线性渗流特征问题,以X气藏4块全直径岩心为研究对像,以渗流理论为基础,在常温常压条件下开展渗流机理实验测试及分析,掌握碳酸盐岩气藏的非线性渗流特征及影响因素。研究结果表明:碳酸盐岩含水气藏气体渗流普遍存在4种渗流特征:阈压效应、滑脱效应、达西渗流和高速非达西渗流;随岩心含水饱和度增加,气体渗流表现出阈压效应增强、滑脱效应减弱、高速非达西流效应增强的特点。     

低渗透气藏低速非线性渗流数值模拟研究

大量实验表明,低渗气藏流体在低速渗流时不仅要克服启动压力梯度,而且还受到气体滑脱效应的影响.基于低渗气藏的这一渗流特征,建立了考虑启动压力梯度和气体滑脱效应的低渗低速非线性渗流数学模型及其有限差分方程,并编制数值模拟软件,对比研究了四种情况:(1)不考虑启动压力梯度和气体滑脱效应;(2)仅考虑启动压力梯度;(3)仅考虑气体滑脱效应;(4)考虑启动压力梯度和气体滑脱效应.数值模拟结果表明:情形(3)的累计产量最高,情形(4)次之,情形(1)第三,情形(2)最低.这一结果说明启动压力梯度和气体滑脱效应对低渗气藏的生产影响很大,由此证明了模型的正确性和适用性.     

低渗气藏中考虑滑脱效应的界限探讨

气体滑脱效应所受的影响因素很多,其对低渗气藏渗流的影响也已引起广大学者的重视,目前在考虑滑脱效应界限问题上做了初步的研究,如渗透率、孔隙压力界限,但深度仍然不够,且存在一些分歧.在含水饱和度对气体滑脱影响方面的研究更少,为更精确地研究低渗透气藏渗流规律及滑脱效应对生产的影响,应提出更为明确的考虑渗透率、孔隙压力和含水饱和度的综合界限指标.     

页岩气藏双渗透模型解的结构

根据页岩气渗流理论，针对解析吸附、扩散、滑脱以及渗流等复杂的渗流问题，分别从仅考虑基质孔隙滑脱效应、考虑基质微孔隙滑脱效应和气体扩散2种因素以及综合考虑基质微孔隙应力敏感、滑脱效应和气体扩散3种因素共同作用的3个角度出发，建立以考虑解析吸附为前提的页岩气渗流方程；结合3种外边界条件(封闭、定压、无穷大)、初始条件和内边界条件，构成页岩气渗流模型。通过无因次变换和Laplace变换，将该页岩气渗流模型非线性形式转化为常微分方程的定解问题，得到该模型在Laplace空间下的解，并对其进行深入研究与分析，发现该模型的解式之间具有相似结构。这不仅极大地便利了试井分析软件的编制，而且避免了繁琐冗长的计算过程，提高了计算效率，对页岩气产能模型的建立也具有指导意义。     

一种新的低渗透气藏产能方程

综合分析滑脱效应、启动压力梯度效应和高速非达西效应,依据渗流力学原理建立稳定渗流条件下综合考虑三种效应影响的低渗透气藏产能方程.应用该方程对不同滑脱系数和不同启动压力梯度下的流入动态曲线进行比较.在相同井底流压下,随着滑脱效应影响因子的增大,气井产能逐渐增大；随着启动压力梯度的增大,气井产能逐渐减小.     

萧山黏土非达西渗流性状的试验研究

针对传统固结理论不能考虑非达西渗流的不足，研究了渗流速度与水力梯度的非线性关系，总结出4种非达西渗流模型来研究在加载条件下土的渗透性的变化规律.利用GDS高级固结仪对萧山黏土试样进行了固结渗透联合试验，设定了多级常水头渗透试验并整理出渗流速度、水力梯度等相关试验结果，分析了非达西渗流模型的土性参数.试验与分析结果表明，三参数模型、幂指数模型和非线性分段模型这3种非达西渗流模型的拟合效果较好；折线渗流模型简单实用，在特殊情况下可以简化为线性渗流模型或达西定律.4种非达西渗流模型对于萧山黏土的渗流特性研究都是适用的.     

一个低渗透气藏数学模型数值求解法

低渗透气田在我国分布极广,开发此类气田具有重要的现实意义。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,提出了一种数值求解方法。通过分析与计算,结果表明：该算法具有高精度、稳定性好、适应性强等特点,为低渗透气体渗流研究提供了理论依据。     

低渗气藏非线形方程新模型的适定性

研究了低渗透气藏中气体滑脱效应问题,利用气体滑脱现象对气测渗透率的影响,建立了低渗透多孔介质气体渗流规律的非线性抛物型偏微分方程、非线性边界条件的数学模型,论证了其适定性,得到了该模型解的存在、唯一及稳定的理论证明,为数值计算奠定了基础。     

低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程

已有的煤层气渗流研究基于达西定律,而实验表明低渗透介质气体渗流为非线性流。采用实验、理论与计算相结合的方法建立低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程。实验结果表明,低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流曲线是从较低压力梯度下的凹形曲线至较高压力梯度下的直线,是连续变化的曲线,直线延长线不通过坐标原点,存在拟启动压力梯度。根据该普遍特征,建立了非线性渗流运动方程。其参数量纲与物理意义清楚,运动方程计算的理论曲线与实验结果吻合很好,达西定律是运动方程的特例,运动方程可运用于低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流理论及开发计算研究。     

低渗气藏非达西渗流实验及影响因素分析

通过室内物理模拟气体驱替岩芯实验和对实验数据的分析,验证了气体在低渗气藏中的渗流存在滑脱现象,即克林肯贝尔效应,遵循非达西渗流规律;并对低渗气藏非达西渗流现象的影响因素做了定性分析,从而为准确确定非达西系数数学表达式奠定了基础.     

变形介质气藏渗流理论研究的发展及研究意义

变形介质气藏的开采过程是流固藕合渗流过程。常规气藏渗流理论由于没有考虑气藏开采过程中岩石骨架的变形，因此不能准确分析气藏中流体的运动状态。变形介质气藏渗流力学理论正为了解决这一问题而发展形成的。早期主要以研究储层岩石的孔隙度、渗透率与压力之间的关系为主要目的，引入有效应力概念后，建立了线弹性变形下的渗流模型，后又发展到考虑非线弹性变形和塑性变形下流固耦合渗流力学模型，到目前为止，已开始综合考虑渗流、应力和温度场三者之间的关系，并建立了相关的耦合模型。我国变形介质渗流力学理论的研究起步较晚，是在国外理论研究的基础上发展起来的，20世纪90年代以来，随着油气田开发理论的发展，许多国内学者开始对变形介质渗流力学理论进行了深入的研究，并取得了一些研究成果，对我国现阶段主要气藏的开发具有重要的指导作用。     

嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场分析

嵌入不透水球体的复合多孔介质广泛存在于地下水渗流领域,由于不透水球体的影响,多孔介质中的水在流经不透水球体时发生绕流,且距离球体越近绕流现象越明显。为求解该复合介质的渗流场和等效渗透系数,在球坐标系下采用非线性Brinkman-extended Darcy方程,以无穷远处单向来流均匀和球面不滑移条件作为边界条件,求解出球体周围渗流流速与压强的解析解。分析该解析解表达式可知,此复合介质渗流场流速和压强分布与多孔介质基质的渗透率和地下水动力粘滞系数有关。在此基础上对渗流场流速进行积分,求出了Darcy流平均流速,并将平均流速表达式与Darcy公式表达式进行对比,得出等效渗透系数表达式,并且理论证明球体与多孔介质的相对尺寸是影响复合介质等效渗透系数的最主要因素。最后以一定级配的砂作为多孔介质基质,用直径分别为4cm、6cm、8cm的三种有机玻璃球体作为不透水球体,自制试验装置,开展了嵌入不透水球体复合多孔介质的常水头渗流试验。试验中控制多孔介质基质的压实度来保证其渗透系数基本不变,改变填充在多孔介质基质中的不透水球体进行渗流试验,对每一个不透水球体分别进行三组试验,取平均值作为试验结果。试验结果与理论计算的等效渗透系数值误差较小,验证了所推求嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场的正确性。     

往复式多孔介质燃烧器温度分布的试验研究

研究了往复式多孔介质燃烧器在热态试验条件下的温度分布，分析了当量比、空截面流速、
切换半周期对多孔介质中温度分布的影响，以及切换半周期对燃烧器出口温度的影响。随着系统周期性地
运行，多孔介质中的温度呈动态周期性变化。在当量比为0.3～1.4时，随着当量比的增大，多孔介质中的
温度先上升后下降。在切换周期和当量比一定时，随着空截面流速的增大，多孔介质中的温度随之升高；
在当量比和燃气质量流量保持不变时，随着切换半周期的增大，多孔介质中的温度先升高后降低，最后基
本保持不变，而燃烧器出口温度随切换半周期的增大而升高。与单个多孔介质燃烧相比，往复式多孔介质
中的温度整体分布较均匀。     

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。     

稠油拟启动压力梯度测定实验方法及应用

根据多孔介质中单一流体的渗流规律及物质平衡原理,在考虑稠油微可压缩特性与非线性渗流特征基础上,建立一维稠油非线性渗流理论模型,以此为理论基础设计了两种非稳态渗流测压方式测定稠油拟启动压力梯度的实验方法。通过拟合恒流量注入过程与停止注入过程的多孔介质注入端测定的压力变化,从而计算出不同温度时稠油的拟启动压力梯度值。对比理论计算与稳定实验测定拟启动压力梯度的误差可知,关闭注入端测定注入端压力变化而求得的稠油拟启动压力梯度更精确,其原因是由于停止注入实验方法只需进行压力测量而无需考虑流量测量的问题,因此该方法实验简单易操作、实验时间短、计算精度高。