蒸汽吞吐井不稳定解析模拟新方法

本文提出了一种新的蒸汽吞吐井解析模型，它将常规能量平衡方程与径向流方程解一起用来预测生产过程中的动态。根据稳态２下径向流的典型解给出了高温区的流体流动。但是根据无际大径向含水层中微可压缩流体的流动方程的不稳定解，可知随着低温区原油的移动，高温区外边界压力是随着时间变化的。     

不同剪切率下含蜡原油触变性的描述式

评价含蜡原油管道停输再启动安全性的核心工作之一,是管道再启动压力的计算,而要获得准确的计算结果,则有赖于可靠的触变性数学表征.对4参数双曲模型进行改进,给出一个描述含蜡原油触变性的6参数关系式,该关系式计算较简便,能够描述含蜡原油在不同剪切率下的触变行为.对4种含蜡原油在24个温度下的触变性实验数据进行拟合表明,最低相关系数为0.847 2,最高相关系数为0.993 0,总平均相关系数为0.939 1.     

赫-巴模式在原油管流测量中的应用

测量管输原油的流量和压降,一般不能判别原油开始流动时是否发生屈服。采用综合性较好的赫巴(H-B)流体模式本构方程直接描述原油本构方程,不需要判断原油流变性质。基于5个假设,分析某原油管流流变性,确定H-B屈服值、稠度系数和流变指数。用细管式流变仪实测该原油流量与压降的关系数据,绘制τω-γ.ω流变曲线,通过最小二乘法线性回归实验测量数据,确定该原油本构方程,得到其H-B流体模式半解析式,计算出其流变参数,验证其流态。在确定原油流变参数时,半解析式法较做图法更加精确。由于H-B模式的精确度高,在矿场中应用广泛。准确把握原油流动规律,能够更好地实现原油的经济输送。     

低速非达西渗流试井模型的一种新的求解方法

流体流动边界不断向外扩展是低速非达西渗流压力降落试井模型的特点。针对这种情况，建立了基于低速非达西渗流规律的固定边界试井模型，并用幂级数求解法求得模型的解析解，在计算压力降落试井标准曲线时，根据流体从静止到流动所需的启动压差确定不同时刻对应的流动区域半径，再用固定边界模型解析解计算井底压力与时间的对应关系，以此作为动边界模型试井曲线的一种数值逼近。应用这种特殊求解方法进行分析计算，发现了低速非达西渗流试井模型的一些重要动态特征。     

储层流固耦合的数学模型及其有限元方程

利用有限元方法,建立了一个描述可变形饱和储层中流体流动的数值模型。该模型由一组完全耦合的控制方程组成,包括岩石骨架的平衡方程和流体在多孔介质中流动的连续性方程,模型中采用了基于Mohr-Coulomb屈服面的弹塑性本构关系。利用有限元方法得到了控制方程中未知的位移和流体压力在几何域上的耦合解。用全隐式数值格式对上述方程在时间域上进行求解,得到了完全耦合的有限元离散方程,并研究了该数值模型的稳定条件。该模型在石油工程中有广泛的应用,为可变形饱和油藏流固耦合渗流的数值模拟奠定了理论基础。     

含气原油油包水乳状液黏度测试试验研究及相关验证

描述一种在加压(1-100bar)和控温流动条件下利用一个空轮形流动模拟器测量乳状液黏度的方法。当模拟器轮子旋转时,其中的液体以旋转相反的方向运动,作用在轮轴上的扭矩通过校正模型转换成流体的黏度而被测量出来。这个方法已应用到北海油田压力100bar、含水率0-90%的一些含气原油油包水乳状液的黏度测试中。测试表明,该方法对较小仪器中含气原油体系油包水乳状液黏度测试非常有效。尽管所研究的原油很不相同,黏度差异也很大,但相对黏度作为含水率至少达60%的函数,所显示出的变化并不大,通常可用典型曲线来表示。实验中得到的相对黏度与一个随温变化的Richardson型关系式进行了对比。另外三个关系式分别由Mooney、Pal和Rhodes(P&R)及Pal提出。通常,若偏重测量数据,P&R的关系式给出了最佳拟合,与Mooney关系式很接近,但对于低介质含水率来说,Ronningsen关系式与以上相当,这个关系式测量不需作任何校正。在实际作业设计目标中,虽然在低介质含水率时可能有点保守,但在高含水率时比较乐观它提供了一个相当精确有效的测量流体黏度的方法。所发现的Pal最新关系式对校正点的选择非常敏感,因此,对低含水率或高含水率都很不准确。     

普遍守恒原理在多孔介质中的应用

将普遍的守恒原理引入了 多孔介质流体力学中,得到了质量守恒方程的一般表达式,并用油气、油水两相渗流和变形介质中岩石固相的质量守恒方程进行验证。结果表明,该通用方程能描述多孔介质流体在不同流动条件下的单相流、多相流和变形介质中流动的渗流特征。而且,引入质量密度后,该方程形式简单并易于理解和应用。此外,对渗流逮度的定义进行了改正和完善,并证明了多相流中真实速度与渗流速度的关系。     

一种新的非线性渗流数值模拟模型

针对当前数值模拟软件只能近似等效模拟启动压力梯度,且模拟结果准确性不高等问题,为了准确描述流体在多孔介质流动时视黏度的变化规律,引入了油相视黏度与流动修正系数,建立了可模拟稠油非线性渗流特征的新型数值模型。研究结果表明：1)新模型将非牛顿流体与牛顿流体渗流规律的不同转变为由于流动修正系数的不同造成的,当流动修正系数变为1时,该方程就退化为牛顿流体的方程形式;2)通过对日产油、地层压力、含水率等开发指标预测对比发现,2种模型预测结果趋势基本一致,验证了模型的稳定性和准确性;3)利用机理模型对渗透率级差、原油黏度、井网形式、井距以及采液速度开展单因素分析,结果表明存在启动压力梯度时,会对水驱油过程产生一个附加渗流阻力,致使驱替过程非活塞现象严重,驱油效率降低,波及范围减少,层间矛盾突出,采出程度下降,含水率上升,开发效果变差。     

缝洞型油藏离散数值试井解释方法研究

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏主要是裂缝和溶洞组成的缝洞型储层,非均质性极强,基质系统不具有储渗能力,地层流体以管流或管流一渗流耦合流动为主。传统试井解释方法基于多重连续介质模型和解析渗流理论,难以对储层特征和流体流动规律正确描述。离散数值试井解释方法通过连续性特征分析,把溶洞和裂缝视为离散介质进行处理,把缝洞型储层等效为粗细溶洞相间的组合模式,并对粗细溶洞中的流体流动进行管流公式和等效渗流公式描述,建立8种试井地质模型,对径向流、线性流和储罐流分别进行有限差数值方法求解,绘制典型曲线并分析各流动阶段压力特征。通过T762井实例应用分析,其解释结果能更好地描述缝洞型油藏特征并指导开发。     

一种复杂介质中渗流描述的广义方法

实验研究和现场实践表明,流体渗流的非线性和流态的多变性是复杂介质储层中的主要特征。根据实验渗流曲线的非线性特征,并结合微分原理,提出了一种广义的渗流描述法。文中详细地介绍了该方法的原理和一般步骤,以及使用过程中应当注意的问题。该方法不但可以描述流体渗流的非线性,而且还能方便地确定出流体在任一流速或者任一压力梯度下的渗流方程,从而可以有效地描述渗流过程中流体流态的多变性。     

大落差管道中原油流动规律的研究

通过分析大落差管段中流体的受力情况与流动状态,指出大落差管段中流体可能存在三种流态：非满管变速不稳定流、非满管匀速稳定流和满管匀速稳定流.为了能够模拟原油在大落差管段经受的剪切历史和热历史,导出了三种流态下油温和流动参数的变化规律及计算公式,为改性原油流经大落差管段的稳定性研究提供了理论基础和试验方法.并利用某一管线的大落差管段和有关原油的物性参数进行了计算,结果比较合理.     

井眼周围可变形储层流-固耦合数学模型

基于该储层模型假设,运用岩石力学和渗流力学的有关理论和方法,建立了流-固耦合变形的本构方程、几何方程、平衡方程和渗流方程,导出了可变形储层的流-固耦合渗流与变形基本模型.该模型不仅考虑了介质变形对流体质量守恒和孔隙流动压力对介质变形平衡的影响,也考虑了变形对流体流动的影响以及岩石力学性质的动态变化特征.该模型可用于研究井眼周围储层的变形及渗流规律.     

弹性油藏中多相渗流的流-固-热耦合数学模型

基于对油藏中三大物理场（流体力场，固体力场及温度场）的系统分析，综合运用渗流力学，岩石力学，热力学理论，建立了一个全新的油藏渗流的流－固热耦合模型，该模型假设岩石骨架是可变形的，油藏内热量按热力学定律自由传递，孔隙流体压力和热应力会导致岩石骨架的变形；反之，岩石骨架的变形又会导致储渗特性和孔隙流体压力的改变，还会导致温度场的改变。建立了安全耦合的流体渗流方程、岩石变形方程和温度场方程，三者之间互含耦合项，互不独立，只能联立求解。给出了模型的数值求解思路。该文所建立的模型实现了油藏中渗流、变形，变温三者间真正意义上的耦合，较之已有的油藏渗流模型更能反映油藏的实际，是对油藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展，能广泛运用于石油工程许多领域，该模型同时也为编制流－固－耦合应用软件提供了理论依据。     

应用RBF神经网络智能识别油气水多相流流型

传统的流型识别方法对汉型特征没有一个量化的评价指标,只能由识别采用模糊的语言描述每种工况的特征,在很大程度上信赖于每个识的主观判断,很难实现流型的在线自动识别。为了克服传统流型识别方法的缺点。本在实验室采用机油、空气和水作为工质来模拟现场的水平管内的油气水多相汉流动,采用压阻式压差传感器对水平管内的油气水多相汉流动的压差进行测量,得到反映油气水多相汉流动波动特性的压差信号。运用分形理论中的重     

稠油油藏中含内热源多孔介质的传热研究

立足于稠油热采技术,通过研究分析储层中含内热源多孔介质的传热机理,建立相应的传热计算模型,给出稠油油藏多孔介质在内热源作用下的温度分布,从而了解温度对油层中原油(尤其是稠油)性质的影响。文中以火烧油层工艺为例,考虑了由生产井注入空气与油层(即含内热源多孔介质)中原油的燃烧放热反应这一因素。运用了数理方程、渗流力学、采油工程等方面的知识,建立了含内热源多孔介质一维传热模型,并对所建立的一维传热微分方程进行求解,得到油层多孔介质在内热源作用下的温度场分布。研究油层多孔介质内部温度场分布对原油开采有重要指导意义。     

低渗油藏非线性渗流规律数学模型及其应用

中国已探明未动用的2.4×10⁹t低渗透石油地质储量成为石油工业发展的重要潜力。低渗透非线性渗流是开发低渗透油气田所需解决的重要基础问题,也是现代渗流力学的前沿研究方向之一。根据实验结果,首次提出了低渗透非线性渗流规律的连续函数模型,为使低渗透非线性渗流的研究从定性分析到定量分析奠定了基础。基于此模型建立了低渗透非线性定常和非定常渗流数学模型。导出了非线性定常渗流压力分布和产量公式,运用影响半径的概念和平均质量守恒的方法导出了非线性非定常渗流压力分布和影响半径公式。根据实验得到的参数及建立的模型进行了算例分析,得出了非线性定常渗流压力分布、非定常渗流压力分布及影响半径发展的规律,并将其与按线性渗流规律计算的结果进行了对比,结果表明二者差别明显,在进行低渗透油气田开发计算时,应考虑非线性渗流的影响。     

部分交联聚丙烯酰胺悬浮液的触变性及屈服应力

通过流变学研究了部分交联聚丙烯酰胺PCPAM悬浮液的触变性及屈服应力。对PCPAM悬浮液施加阶跃剪切速率,从剪切应力的响应发现PCPAM悬浮液为触变性流体;采用稳态剪切测试研究了不同交联度、不同质量分数的PCPAM悬浮液的剪切应力与剪切速率关系,计算出触变环面积大小,表明PCPAM悬浮液为触变可控的弱触变性流体,并提出了PCPAM的触变机理。采用Herschel-Bulkley模型拟合测试数据,结果表明PCPAM为具有低屈服应力的剪切变稀流体,低交联度或高质量分数的PCPAM悬浮液屈服应力值高,且质量分数对PCPAM屈服应力值影响显著。此外,建立了PCPAM悬浮液在多孔介质里运移时的渗流模型。     

我国石油天然气输送管道现状与输送钢管的发展

简要回顾了我国石油天然气输送管道的发展历程。结合石油天然气工业的勘探开发，从原油天然气工业的发展论及原油天然气输送管道，成品油输送管道，液化石油气管道，煤浆及矿浆输送管道的发展。对发展我国的输送钢管作了论述。     

石油非达西渗流的新模式

为认识和了解多孔介质中渗流的基本规律,用无因次分析法对岩心的实验数据进行了分析,得出石油渗流的运动形态有5种:超低速、低速、线性达西、亚高速及高速紊流。并在无因次关系曲线上确定出这5种流态相互转化的临界值。归纳出5种流态的数学统一表达式,对超低速和低速2种新的运动形态从物理和力学角度进行分析,推导出启动压力梯度的表达式。通过对非达西渗流模型进行求解,分析出非达西对地下油气渗流的影响。     

聚合物驱油粘性流体渗流的分形研究

针对聚合物驱油两相渗流过程中的指进现象,建立了平面可视的渗流实验装置与实验方法和图像及数据处理方法.以驱替的波及面积为主要参数,建立了分维计算方法,并通过不同粘度的驱替液的驱油实验,确证油水两相的驱替渗流过程是分维的,同时得出了分维数是和聚合物驱替液粘度间的函数关系.由五点法井网注采模型上进行的实验现象表明,随着聚合物溶液浓度增加其粘度也增加,驱油时其前缘的推进也愈均匀.定量计算结果表明,随着聚合物溶液粘度增加,分维数也增大.如用不含聚合物的清水驱替时,分维数是1.563,当用1500mg/L的聚合物溶液驱替时,分维数是1.791;当聚合物浓度为4000mg/L时,分维数增加到1.956,且很接近于完全波及时的极限值2.0.这表明:用聚合物溶液驱油,驱替波及过的地方“破碎”程度减小,波及效果增加.这一实验和理论计算结果表明,用聚合物溶液驱油时,在扩大波及系数的同时,还可提高波及效果.从微观上讲,聚合物驱还可以降低残余油饱和度,提高洗油系数,其量和聚合物溶液粘度有关.