基于裂缝形态和产能的水平井分段压裂优化研究

根据低渗透油藏的特点,基于固体应力平衡和多相流体流动,建立了水平井水力裂缝分段优化的模型.采用有限元模拟和油藏模拟研究了在避免复杂水力裂缝的前提下,水平井水力裂缝优化的影响因素.研究发现,水平井筒与最小水平地应力方位存在夹角时,分段水力裂缝出现弯曲转向,多个弯曲裂缝之间的相互干扰形成复杂的裂缝形态;当水平井筒与最小地应力方位的夹角过大时,尽量增加裂缝分段的距离,以避免相互干扰;油井累积产量随着裂缝间的距离增加而减小;油井累积产量随裂缝长度增加而增加.     

电加热油藏采油物理模拟研究

根据方程分析法 ,结合工程判断 ,导出了一套电加热油藏采油物理模拟相似准则。建立了低压三维电加热油藏采油物理模型系统 ,提出了进行电加热油藏采油物理模拟的实验方法。在此基础上 ,对单井电加热油藏采油进行了物理模拟实验研究。研究结果表明 ,单井电加热油藏能够在油藏中建立起稳定的温度分布 ,有效地提高油藏温度。油藏温度是井筒径向距离的函数 ,温度沿径向距离近似地按指数规律衰减。对于有一定冷采产量的稠油油藏 ,选用周期性加热采油生产方式 ,其经济效益较好 ;对于冷采产量很低或没有冷采产量的稠油油藏 ,宜选用周期性焖井预热采油生产方式 ,并根据油藏特点和产出液情况优化焖井预热时间和生产周期。在相同的加热时间内 ,加热电功率大 ,油藏温度高 ,但并不是越大越好 ,当功率达到一定程度以后再提高加热功率 ,油藏温度增加并不明显。在电加热油藏的采油生产过程中 ,电加热功率不稳定 ,随生产时间变化。油层电导率低时 ,输入电能利用率高 ,加热效果好。     

电加热油藏采油物理模拟研究

根据方程分析法,结合工程判断,导出了一套电加热油藏采油物理模拟相似准则。建立了低压三维电加热油藏采油物理模型系统,提出了进行电加热油藏采油物理模拟的实验方法。在此基础上,对单井电加热油藏采油进行了物理模拟实验研究。研究结果表明,单井电加热油藏能够在油藏中建立起稳定的温度分布,有效地提高油藏温度。油藏温度是井筒径向距离的函数,温度沿径向距离近似地按指数规律衰减。对于有一定冷采产量的稠油油藏,选用周期性加热采油生产方式,其经济效益较好;对于冷产量很低或没有冷采产量的稠油油藏,宜选用周期性焖井预热采油生产方式,并根据油藏特点和产出液情况优化焖井预热时间和生产周期。在相同的加热时间内,加热电功率大,油藏温度高,但并不是越大越好,当功率达到一定程度以后再提高加热功率,油藏温度增加并不明显。在电加热油藏的采油生产过程中,电加热功率不稳定,随生产时间变化。油层电导率低时,输入电能利用率高,加热效果好。     

低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律

 油气藏改造时受地层复杂地应力的影响,压裂形成的垂直裂缝通常关于井筒不对称或裂缝左右两翼不在同一平面。针对垂直裂缝的特征,基于不稳定流理论,应用势理论、势叠加原理和数值分析方法,推导出低渗油藏垂直裂缝井产量动态预测模型,并利用实例分析了油井产量动态递减规律。结果表明,低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律表现为油井初期产量较高,油井产量递减速度较快,而中后期油井产量进入缓慢递减阶段;裂缝非对称率对油井产量变化的影响较小,在开发初期,不共面夹角对油井产量变化的影响较大,油藏非均质性强弱对油井产量变化影响显著;裂缝长度越长,裂缝导流能力越大,油井产量越高,产量递减速度越快;随着裂缝长度和导流能力增加,产量增幅逐渐变小。     

侧钻水平井技术在辽河稠油挖潜中的应用

锦7块东兴隆台油藏为典型的边底水稠油断块油藏,采用蒸汽吞吐开发。目前已进入高周期,高含水,低油汽比的吞吐采油后期。该油藏利用侧钻水平井技术成功地提高了稠油薄层中的采收率,对同类油藏的高效开发有指导意义。     

基于数值模拟的径向井压裂布孔方案

目前多径向井压裂的裂缝形态尚无合适的评价指标,缺乏针布孔方案设计的理论依据,限制了该技术的发展。结合某低渗稠油油藏实际参数相应的地层模型,分析不同布孔方案下裂缝形态的变化规律,并提出"最大缝控面积"理论作为布孔方案优化的依据;在明确裂缝形态的基础上进行产能模拟,并对"最大缝控面积"理论进行验证。结果表明,多径向井压裂可形成沿各径向井扩展的主裂缝;多径向井应沿水平最大主应力方向对称布孔,且在水平面内应均匀分布;优化后的布孔方案为四径向井所形成的裂缝正交且与水平最大主应力方向呈45°夹角。研究结论为现场径向井压裂联合蒸汽吞吐技术开采低渗稠油油藏提供理论依据,对该技术的推广应用具有重要的指导意义。     

薄层稠油油藏过热蒸汽吞吐技术优势解析

在过热蒸汽开发稠油油藏提高采收率机理分析基础上,利用数值模拟技术对1-3m、3-5m和5m以上薄层稠油油藏实施过热蒸汽吞吐的开发效果进行了对比和分析。通过对比普通湿蒸汽、高温湿蒸汽和过热蒸汽的增油能力、节约蒸汽效果及油藏特征,分析了稠油油藏过热蒸汽吞吐的技术优势。研究结果表明,过热蒸汽吞吐的增油能力明显高于普通湿饱和蒸汽吞吐和高温湿蒸汽,但当过热度超过20℃后,增油幅度变缓;相同产油量时,过热蒸汽要比湿饱和蒸汽节约大量蒸汽。这是因为过热蒸汽携热量大,比容高,可以有效萃取稠油中的轻质组分,有效扩大波及体积,增加洗油效率。     

复杂结构井蒸汽吞吐影响因素及优化研究

利用复杂结构井技术开发稠油油藏,可提高稠油油藏的动用程度,注汽开采时优势更明显,可有效增加波及范围,从而大幅度提高采收率。目前对复杂结构井产能预测模型的研究远落后于矿场实际应用,预测结果与实际生产效果出入较大,尤其是对复杂结构井注蒸汽热采,考虑多因素条件下很难求得解析解。根据某油田已实施的多口复杂结构井蒸汽吞吐实际数据,利用灰色关联方法,以初期产能作为参考序列,油层厚度、渗透率、复杂结构井长度、井距、夹角、注汽参数等作为比较序列,最终依据关联度计算公式得到不同影响因素的关联度,并对复杂结构井开发效果的影响因素及其程度进行评价,得出影响复杂结构井蒸汽吞吐效果的主控因素,并针对主控因素进行了优化研究,为稠油油藏利用复杂结构井进行蒸汽吞吐开采提供了必要的技术参考依据。     

裂缝性稠油油藏幂律流体蒸汽吞吐水平井压力动态分析

根据天然裂缝性油藏发育特征、稠油幂律特性以及水平井蒸汽吞吐开采过程中的流体分布特点,分蒸汽波及区和稠油区分别建立了双重介质幂律流体复合油藏水平井的渗流数学模型:蒸汽波及区内的流体为牛顿流体,符合达西定律;稠油区内为幂律流体,为非达西渗流。采用Laplace变换、Fourier有限余弦积分变换等方法对该模型进行解析求解,得到了井底压力的拉氏空间解,并利用Stehfest数值反演方法将拉氏空间解转换为真实空间解。研究表明:裂缝性稠油油藏幂律流体蒸汽吞吐水平井的压力动态复杂,最多会出现9个不同的流动阶段;当压力在牛顿流体区域(内区)内传播时,径向流动阶段压力导数曲线为水平线;在幂律流体区域(外区)内传播时,径向流动阶段的压力导数曲线为互相平行的倾斜直线,直线的斜率由幂律指数决定。     

复杂断块油田中高含水期油水渗流规律研究

针对冀东油田主力油层2个区块天然岩心的3个不同含水阶段,研究复杂断块油田进入中高含水期后储层物性的变化及油水渗流规律。用分形维数表征孔隙结构参数,采用分段拟合回归分析大孔隙与小孔隙的物性差别,绘制含水率与含水饱和度、驱替效率、无因次采油指数采液指数的关系曲线。分析结果表明:随着注入水的增加,孔隙度渗透率增大,稠油油藏孔隙度增加幅度更大,岩石的亲水性增强,大小孔隙的分形维数均减小,岩心非均质性变弱;随着含水率增加,驱替效率增加,高含水阶段增长变缓;无因次采油指数随着含水率的升高而下降,当至高含水期时,稠油油藏采油指数急剧下降,稀油油藏采油指数趋于稳定;稠油和稀油油藏的无因次采液指数均急剧上升,进入水洗阶段,稀油油藏适合整体提液,稠油油藏应在含水80%前提液。     

流经缝隙的较大油雾颗粒行为的实验研究

对较大油雾颗粒流经缝隙后的粒径变化及其分布进行了分析.结果表明:缝隙长度为20 mm时,流经缝隙的较大油雾颗粒都发生了凝聚,且油雾颗粒凝聚后的平均粒径随着入口油雾压力、进气压力、缝隙径向间隙和空气流量的增大而逐渐减小;缝隙长度为60 mm时,流经缝隙的较大油雾颗粒大部分都在环形缝隙中凝聚,且油雾颗粒的凝聚效率随着空气流量的增大而逐渐增大;当空气流量一定时,油雾颗粒的凝聚效率随着缝隙径向间隙的变大而减小.     

深浅腔动静压轴承油膜特性

以用于某高精度数控车床主轴部件的深浅腔液体动静压轴承为研究对象,在对其进行理论建模与分析的基础上,采用计算流体力学软件对深浅腔动静压轴承油膜特性进行分析.分析不同的转速、供油压力、偏心率、油膜厚度和深腔夹角等因素对油膜承载力、进油孔流量和油膜温升的影响.结果表明:进油孔流量随主轴转速的增加先增大后减小,随主轴偏心率的增加逐渐减小;油膜温度随外部供油压力的增加逐渐减小且趋于平缓;油膜厚度在0.03mm左右时承载力和温升最合适;在深腔夹角为10°时,油膜的动压效果最明显,油膜承载能力最强.     

局部冲坑对导管架刚度影响的模型试验

采用缩尺4桩导管架风机模型试验研究冲坑对导管架刚度的影响。通过控制导管架基桩冲坑出现顺序及不同冲坑深度模拟冲刷过程,研究静力荷载作用下局部冲坑对导管架基础刚度、内力分配规律的影响以及冲坑分布、冲坑深度、冲坑出现顺序、冲坑坡度对导管架共振频率的影响。结果表明：荷载较小时,1.5D(D为桩径)深度以内的局部冲坑对导管架静刚度的影响较小,但冲坑对静刚度的影响随荷载增加而逐渐增大;当冲坑深度大于1D时,导管架共振频率开始出现下降趋势,此时任意基桩再出现更深冲坑都会引起共振频率的较大下降;当局部冲坑深度分别为1.5D和2D时,风机共振频率分别下降约3.2%和6.3%;当冲坑形状为圆锥形时,保持局部冲坑深度不变,改变冲坑坡度对导管架风机共振频率影响较小。     

滚石冲击下孔隙率和孔隙分布对空心砖缓冲性能的影响

采用大型摆锤冲击试验和LS-DYNA数值模型,研究了空心砖不同孔隙率(28%、42%、54%)和孔隙分布(2孔、8孔、18孔、32孔、50孔)对空心砖缓冲性能的影响。结果表明:滚石冲击力随着空心砖孔隙率的增大而减小, 54%孔隙率空心砖比28%孔隙率空心砖减小了23%滚石冲击力峰值和46%空心砖缓冲层传递力峰值;滚石冲击力和空心砖缓冲层传递力随着孔隙分布均匀化而减小,相比于2孔空心砖,50孔空心砖最大可减小46%滚石冲击力,传递力可减小31%;均匀的孔隙结构分布可以有效增大传递力扩散角,50孔空心砖比2孔空心砖传递力扩散角增大46%。     

基于正交实验法射孔参数优化设计数值模拟

射孔完井对油井产能的主要影响因素为孔眼密度、孔眼直径、孔眼深度和孔眼相位,基于油井产能最优对射孔参数进行优化设计是提高射孔井产能的关键技术之一。本文基于射孔井产能的半解析模型,应用有限元分析法对射孔井的产能进行数值模拟研究,并应用正交实验法对数值模拟结果进行分析。结果表明：随着孔深的增加,产率比增加,且在孔深较小时斜率较大,当穿孔深度超过钻井污染带深度时,曲线出现拐点,斜率变小、变平。随着孔径的增大,产率比增大,在实际射孔过程中,考虑到套管强度的问题,孔径应在保证套管强度的情况下尽可能取最大值。当孔密增大时,产率比随之增大,且随孔密的增大,其产率比上升趋势减弱。相位角增大时,产率比减小,相位角从60°变到90°时,产能有较大的提高,相位角在90°和180°之间变化时产能变化不大。通过比较极差值R来判断各个因素的主次关系。本文可为射孔参数的优选提供指导。     

机头波纹度对全静压探头测孔压强的影响

准确掌握飞机机头波纹度对全静压探头周围绕流及测孔压强的影响规律,对于提高飞机高度测量系统自身精度及其误差分析具有重要意义。论文采用计算流体力学方法,开展了机头波纹度对全静压探头测孔压强的影响规律研究。针对单独探头构型,进行了数值模拟方法的验证。针对单独机头构型,研究了波纹度对探头预安装位置附近的空间区域压强的影响规律。针对探头与理论机头和波纹度机头的组合构型,研究了波纹度对全静压探头绕流及测孔处压强的影响规律。结果表明：文中数值模拟方法能够满足机头全静压探头流场的数值模拟要求;波纹度对探头测孔处压强系数的影响变化量随着马赫数增加而增加;当马赫数固定时,波纹度的影响在第一组测压孔处随迎角增大而减弱,而在第二组测压孔处随迎角增大先增加再减弱。     

弯管内成品油顺序输送混油数值计算

为了研究弯管对成品油顺序输送混油量的影响,采用volume of fluid（VOF）多相流模型,通过改变水平弯管的弯曲角度、曲率半径与竖直双弯管油品的输送顺序、方向及速度等因素,对水平弯管和竖直双弯管两种状态下成品油顺序输送进行三维数值模拟。结果表明：成品油在不同弯曲角度水平弯管中顺序输送时,随弯管弯曲角度增大,弯管处流场变化对混油段干扰加剧,混油量加大;在不同曲率半径水平弯管中输送时,随着弯管曲率半径增大,混油“双前锋”效应减弱,顺序输送过程中的混油段也相应缩短;成品油在竖直双弯管中顺序输送时,对于油品上行,汽油前行比柴油前行产生的混油量少,对于油品下行,相同输送顺序下结果则正好相反;当油品上行、汽油前行时,增大油品输送速度,紊流径向脉动加剧,油品间轴向扩散减小,混油段明显变短。     

碳酸盐岩孔洞模型中超声波传播特性

 以孔洞型碳酸盐岩的小岩柱为对象,采用二维超声波数值模拟与物理模型实验相结合的方法,从运动学及动力学角度,研究了多频率下超声波在不同尺寸、形状及分布的孔洞模型中的传播特性。结果表明,不连续分布的单孔洞,其尺寸变化对声波速度几乎无影响但与衰减系数呈正相关,在相同尺寸下随测试频率的增加声波速度有增加的趋势,衰减系数与频率间呈幂函数递增关系;圆形孔洞、方形孔洞对声波速度影响与孔隙度有关,孔隙度9%为临界值,低于9%时影响不敏感（可忽略）,高于9%时圆形孔洞对衰减系数的影响大于正方形孔洞的影响;椭圆形孔洞的影响与其纵横比有关,纵横比大于1时,随纵横比增加衰减系数的变化幅度较小,反之则衰减系数的变化幅度较大;随孔洞分布集中度的增加,声波速度呈线性规律减小,衰减系数呈线性规律增加。     

转速对贯流泵装置流道水力参数影响的数值分析

为了研究贯流泵装置进出水流道水力性能受转速的影响规律,以贯流泵装置为研究对象进行全流道的数值计算,通过将能量性能数值预测结果与物理模型试验结果对比,验证了数值模拟结果的有效性。在考虑水泵与进出水流道内流相互影响条件下定量分析转速对进出水流道水力性能参数的影响规律。结果表明:(a)不同转速时进水流道水力损失比与流量系数的关系曲线变化趋势基本相同。相同转速时,随着流量系数的增大,进水流道水力效率逐渐减小,流道出口环量先减小、后增大;相同流量系数时,进水流道出口面的平均环量随转速的增加而增加。(b)不同转速时,随着流量系数的增大,出水流道进口入流涡角相对值先减小、后增大。在相同流量系数时,随着转速的增加,出水流道的静圧比逐渐增加,出水流道进口面的偏流角分布基本相同。     

基于电模拟实验的多分支井产能研究

基于水电相似原理,设计分支井的电模拟实验.研究了分支数目、分支角度、模型电阻、注入井位置等参数对分支井产能的影响和各个分支对油井产能的贡献度.结果表明:产能随着分支角度和分支数目的增加而增大,但增加趋势逐渐变缓.分支井的分支与水平段间存在干扰导致每个分支的产能贡献度有差别;注入井位置对油井产量影响很大,选择合适的注采井网对多分支水平井的生产至关重要.实验结果为优化分支井的形态和注采井网提供了依据.