裂缝-孔隙型双重介质油藏流体窜流规律

从数值计算和物理模拟两个方面研究了裂缝-孔隙型双重介质油藏的渗流规律问题,根据双重介质渗流的微分方程,建立裂缝孔隙之间窜流的数学模型,给出了其在拉氏空间中的通解.运用Stehfest数值反演方法,得到实空间的解,通过数值计算研究压力的动态特征,分析了储容系数和窜流系数对压力响应的敏感性;同时在室内模拟研究了流体在双重介质中的窜流规律.试验结果表明:在双重介质流体窜流规律的研究方面,数值计算与物理模拟试验结果具有很好的一致性.这说明在一般情况下可利用近似解析解进行压力分析,使得近似解析解可在具体试井分析中使用,为油藏工程和渗流力学试井分析提供了一种新的方法.     

渗流力学发展值得重视的几个方面

 渗流是多孔介质内的流体运动.渗流力学研究多孔介质内流体运动的规律及其应用.渗流力学分为理论渗流力学、计算渗流力学(数值模拟)和实验渗流力学.     

基于N-S方程的储层渗流与孔眼管流耦合分析

为了实现储层渗流与孔眼管流全耦合模拟分析,应用多孔介质渗流力学、流固耦合理论,建立了应力作用下油藏流固耦合数学模型,依据流体动力学管流理论用Navier-Stokes方程控制井筒和孔眼中流体流动;采用多重物理量耦合分析软件COMSOL Multiphysic对所建的模型进行数值模拟分析,实现了对四个偏微分方程组的全耦合求解,对模拟结果的研究表明孔眼末端压降和应变最大,该处岩石容易失稳,模拟结果证明所建模型和求解方法是有效的。     

基于N-S方程的储层渗流与孔眼管流耦合分析

为了实现储层渗流与孔眼管流全耦合模拟分析,应用多孔介质渗流力学、流固耦合理论,建立了应力作用下油藏流固耦合数学模型.依据流体动力学管流理论用Navier-Stokes方程控制井筒和孔眼中流体流动;采用多重物理量耦合分析软件COMSOL Multiphysic对所建的模型进行数值模拟分析,实现了对四个偏微分方程组的全耦合求解,对模拟结果的研究表明孔眼末端压降和应变最大,该处岩石容易失稳,模拟结果证明所建模型和求解方法是有效的.     

油藏热流固耦合模型及应用

针对变温变形油藏的耦合渗流规律这一亟待研究的课题,综合分析油藏中流体力场、固体力场、温度场之间的耦合关系和三场耦合的力学机理与结合点,认为油藏中热效应与流体孔隙压力导致岩石变形;岩石变形与流体渗流导致温度场变化;岩石变形与热效应导致储渗特性和孔隙流体压力的改变从而影响流体渗流,以上三种效应是同时发生的.建立了一个反映变温变形油藏实际的热-流-固耦合模型,利用此模型进行了几项对热采油藏地层损害和石油生产有着重要影响的参数、指标的计算与分析.     

储层渗流与大孔道管流耦合分析

假定射孔中流体流动为管流,储层渗流遵从达西定律,基于流固耦合力学原理,建立储层渗流和射孔内流体管流的耦合模型,储层流体渗流和大孔道管流之间通过压力和流量关系进行耦合,并运用COMSOL Multi-physics软件进行数值模拟,为疏松砂岩油藏开发等提供理论指导。     

井筒问题的耦合渗流及应力分析

如果不考虑岩石变形和流体扩散的耦合作用,孔隙介质油藏的常规渗流模型对流体的扩散解释是合理和准确的。随着油藏越来越多的开采,流固耦合作用对流体扩散的影响是越来越显著,因此必须用多孔弹性理论来研究井筒问题的耦合渗流及应力。本文推导了流固耦合作用下的孔隙压力、裂缝压力以及井壁围岩应力在Laplace空间的解析表达式,给出了一个模拟实例。     

降压开采对低渗储层渗透性的影响

笔者将渗流力学与弹塑性力学相结合,考虑地下流体和岩土骨架之间的相互作用,建立低渗透油藏流固耦合渗流数学模型,并给出数值计算方法及渗流场与变形场耦合分析的方法.通过数值模拟,对一五点井网首先进行衰竭式,而后进行注水开发的过程进行了数值模拟.分析了实施降压开采对储层渗透性能的影响,提出了一些新的认识.     

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。     

双重介质分形油藏井筒耦合模型及数值模拟研究

针对双孔介质地质特征和油气的实际流动过程,同时考虑油藏的分形特征以及油藏和井筒耦合流动的影响,将双重介质分形油藏渗流与井筒管流作为整体进行研究。建立了双重介质分形油藏中非牛顿幂律流体径向渗流与井筒耦合流动模型。并采用Douglas-Jones预估-校正法求得模型的数值解,最后探讨压力动态变化规律,绘制压力图版。     

基于流-固耦合的压裂裂缝形态影响因素分析

压裂裂缝形态易受储层物性、地应力、施工参数及压裂液黏度的影响.基于多孔介质流-固耦合的基本方程,根据损伤力学基本理论,利用cohesive黏结单元模拟压裂过程中裂缝起裂、扩展造成的损伤,以此建立水力压裂垂直裂缝扩展的三维有限元模型.模型可以对垂直缝扩展进行动态模拟,定量描述压裂过程中裂缝长度、高度、宽度.通过模拟发现:①储隔层弹性模量差值较小、施工排量过大、储隔层最小水平主应力差值较小均可能造成泥岩穿层,裂缝长度急剧下降,严重影响压裂效率;②渗透率对裂缝长度的影响最大,高弹性模量、低渗透的储层容易造长缝,但是高弹性模量、高渗透或高滤失的储层裂缝长度较短;③弹性模量对裂缝宽度的影响最大.     

天然气水合物渗流特征及其描述

天然气水合物渗流是一个多相多组分非等温的物理化学渗流过程,这个过程包含了相变、能量变化以及储层介质的物理性质的变化。提出了天然气水合物藏孔隙度、渗透率、饱和度等参数的定义方式。应用渗流力学理论,结合水合物开采方式,对其渗流过程进行了描述,建立了天然气水合物藏开采的基本数学模型,并探讨了目前天然气水合物渗流研究存在的问题,为下一步天然气水合物藏的物理模拟和数值计算提供了理论基础。     

疏松砂岩油藏出砂状况模拟技术研究

在系统研究影响油藏出砂因素的基础上,采用人工神经网络BP模型,首先从理论上研究了引起地层砂粒运移的最低地层流体流速———门限流速预测方法,并建立了实际日产量较大时的地层最大出砂半径计算模型;然后,结合岩石力学、渗流力学等知识,建立了引起岩石结构破坏的临界井底流压的计算模型,并推导了当实际井底流压小于临界井底流压,因岩石结构破坏而引起大量出砂时,出砂半径的计算公式,同时,给出了防砂工艺设计中抑砂剂用量和固体防砂剂用量的计算式,避免了防砂剂量设计的盲目性。现场应用表明,建立的计算模型可明显提高防砂措施的成功率和有效期。     

疏松砂岩油藏出砂状况模拟技术研究

在系统研究影响油藏出砂因素的基础上，采用人工神经网络BP模型，首先从理论上研究了引起地层砂粒运移的最低地层流体流速——门限流速预测方法，并建立了实际日产量较大时的地层最大出砂半径计算模型；然后，结合岩石力学、渗流力学等知识，建立了引起岩石结构破坏的临界井底流压的计算模型，并推导了当实际井底流压小于临界井底流压，因岩石结构破坏而引起大量出砂时，出砂半径的计算公式，同时，给出了防砂工艺设计中抑砂剂用量和固体防砂剂用量的计算式，避免了防砂剂量设计的盲目性。现场应用表明，建立的计算模型可明显提高防砂措施的成功率和有效期。     

低渗透油藏产能主要影响因素分析与评价

影响低渗透油藏产能的因素众多而复杂,因此正确分析和评价这些因素,对于低渗透油田勘探开发有重要的指导意义。石油地质学、测井学、渗流力学和油藏工程等多学科结合,分析了影响低渗透油田产能和开发效果的主要因素,对各因素进行评价,并与油田实际生产情况进行了验证和比较。研究表明,储层产能宏观上受沉积微相和流动单元的控制。油层有效厚度及其渗透率是影响储层产能的主要因素,部署井位时,要确保有较大的油层厚度,否则,井的产量不但不高,而且无法保持稳产。对于渗透率各向异性的储层,部署开发井网时,要优选最优的井排距比和井网形式,确保油藏有较高的整体采收率。     

屏蔽式暂堵技术在狮子沟油田的应用

针对柴达木盆地狮子沟构造地层特性及裂缝性油气藏易于受到损害的情况,结合地层水矿化度较高,易与外来流体发生物理化学反应形成沉积物,阻塞油气通道,因此采用高矿化度钻井液,最大限度地接近地层水性能,减少对油气层的污染。根据已完成的狮子沟E13油气层损害机理研究,制定了屏蔽式暂堵保护油气层技术措施,筛选了钻井液配方。经过在狮子沟油田狮25-1水平井的现场应用,表明屏蔽式暂堵技术既满足了水平井施工要求,又有较理想的保护油气层效果。     

矢量场散度和旋度的物理意义

本文首先从流速场V(x,y,z)出发,详细地说明了任一矢量场A(x,y,z)散度和旋度的物理意义。以电学和力学中的简单例子,说明了散度和旋度的计算方法。     

储层注气引起地表变形的全场建模与分析

对储层注气引起地表变形的模拟分析,可用于储层工程灾害预测、指导设计监测岩层变形的倾斜仪安置阵列、校准现有地质模型等,是有效监测地表变形、实施施工过程历史拟合、反演与预测深部储层行为的基础。为对其提供有效的模拟分析,自主研发了用户可控的大规模网格化离散方法,将Eclipse储层模型自动转换并延伸成FLAC^3D全场地质模型,将Eclipse储层流动分析结果转换使其为FLAC^3D岩石力学分析所用,从而实现复杂地质结构储层流动与近远场岩石力学效应的单向耦合。基于此模拟了某大型咸水层二氧化碳封存项目注气一定时间后的地表变形。由于储层注气渗流过程引起的岩体变形在远场十分微小,必须进行高精度的数值计算,而常规模拟流程遇到逼近能力局限性等特殊问题,揭示了其原因并给出了解决方案;探讨了地质模型中储层下伏岩层的厚度对模拟精度的影响。     

直流电提高采收率技术研究

本文初步建立了外电场作用下缝洞介质内单相渗流的数学模型, 推导了有限元方程的数值模型。利用COMSOL Multiphysics软件研究了外电场作用下缝洞介质的渗流机理,给出了外电场作用下缝洞中速度分布,结果表明电场能有效增加缝洞中流体的速度。研究结论为采用直流电场方法提高缝洞介质的采收率提供了一定的理论基础,对于应用外加直流电场方法提高采收率也具有一定的意义。     

硬石膏胶结的低渗透砂岩油藏水敏性伤害的微观机理

为准确认识江汉油田硬石膏胶结的低渗透砂岩油藏压裂过程中水敏性伤害的原因,结合储层地质资料,并通过原位扫描电镜、X射线衍射、薄片分析等方法对目标油藏进行储层伤害微观机理研究.结果表明:储层中作为胶结物的硬石膏导致的水化膨胀和溶解再沉淀,砂粒脱落是引起压裂过程中水敏伤害的主要原因.因此可以在压裂液中加入合适的阻垢剂,防治石膏引起的储层伤害问题.