吉木萨尔页岩储层孔隙结构表征及空气可注入性实验研究

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜矿物定量评价(QEMSCAN)、微米CT扫描技术及AVIZO可视化软件先进的数学算法,构建了新疆吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层的三维数字岩心,开展了不同类别页岩储层的微观孔隙结构表征研究。在此基础上,辅以高温高压物理模拟驱替系统进行了不同类别页岩储层的空气可注入性实验研究,并探讨了裂缝对于空气注入能力的影响。结果表明,研究区页岩储层的矿物分布及孔隙结构特征差异显著,层理分布呈现明暗交互的纹层状排布,孔隙结构主要以连续带状或孤立状分布,孔隙结构连通性差,非均质性较强。向页岩储层注入空气可与原油接触发生低温氧化反应(LTO),具有较好的膨胀降粘,增强流动性作用,空气注入能力的变化过程可划分为注入指数降低、注入指数上升、注入指数稳定3个阶段,升高注采压差能有效改善空气注入效果,缩短注采周期。裂缝可有效降低注采压差,减小基质内油气渗流阻力,提高页岩储层的空气注入指数,但突破时间相对变快,在合理生产压差下,结合空气泡沫等调剖体系进行适当的压裂改造有助于提高空气注入效果。该研究成果可为页岩储层注空气的高效开发提供借鉴。     

基于支持向量机结合遗传算法的天然气水合物相平衡研究

天然气水合物(以下简称水合物)具有高储气率和高可靠性等优点,在天然气储存及运输方面具有广泛的应用前景,同时水合物的存在也会给输气管道带来堵塞等严重影响,因此对水合物的生成研究具有重要意义。为此,对Ⅰ型水合物在无添加剂条件下的静态生成规律进行了研究。首先基于水合物动力学实验装置进行一系列实验,然后利用支持向量机(SVM)结合遗传算法(GA)建立了水合物生成预测模型(SVM+GA)。据此将实验中得到的温度和压力数据进行预测和优化处理,并对上述数据进行非线性拟合,得出了相平衡曲线及其方程,计算得出了常温下生成水合物的相平衡压力为33.5 MPa,常压下生成水合物的相平衡温度为237.1 K。将分别由SVM+GA模型、Chen-Guo模型和vd W-P热力学模型所得到的数据与经典的实验数据进行了对比,其平均相对误差分别为2.678%、1.447%和3.249%。结论认为:SVM+GA模型具有较高的计算准确度,比Chen-Guo模型和vd W-P热力学模型更为简便,可为水合物开发研究提供更多的数据。     

基于支持向量机-CV的天然气水合物生成预测

天然气水合物的生成过程是一个多组分、多物态的系统,存在着复杂的结晶成核过程,需要考虑压力、温度、促进剂、搅拌速度等因素的影响,不但涉及动力学问题还涉及热力学问题,对其生成很难进行精确预测。基于支持向量机理论,结合实验数据,建立支持向量机预测模型来进行天然气水合物生成时的相平衡压力预测,采用平均平方误差、平方相关系数,以及平方绝对百分比误差和平均绝对误差等四种误差公式对预测精度进行评估, 结果分别为8.37008×10^-5、99.8976%、0.5424%、1.9900%,还对源数据进行了归一化([1,2])预处理以及利用交叉验证方法对核参数g(4)和惩罚因子c(1.4142)进行了优化。模拟结果显示,由支持向量机预测模型得到的相平衡压力与实际实验获得的相平衡压力基本一致,预测效果较理想,证明该模型具有较高的准确性和可靠性。     

管输过程中天然气水合物沉降规律计算研究

天然气水合物具有气含率高、污染低、储量大等优点,具有良好的发展前景,因此对天然气水合物进行研究很有必要。以海底输送管道为研究背景,在多相流模型的基础上,建立了基于有限体积法的天然气水合物气-固两相流问题的数学模型,并进行了数值计算与分析,得出了直径差(管径与通流直径之差)与距管道入口距离之间的关系。设定管道入口流速和管径规格为定值,通过直径差分析了管道中水合物的堆积位置。计算结果表明,在其他条件不变的情况下,随着距管道入口距离的增加,直径差的变化规律符合Gauss曲线函数,并对此进行了拟合,得到了Gauss函数方程,利用此方程在给定管道位置的情况下能计算直径差。最后,通过改变管径大小进行了模拟和分析,得知Gauss函数方程也适用于不同管径的管道,可为预测水合物在管道中的堆积位置以及提高天然气水合物输送效率提供理论依据。