双相组分孔隙介质波场数值模拟

孔隙介质理论的研究以往常用试验分析方法,本文详细介绍了双相组分孔隙介质理论,基于宏观上等效的一系列体积分数加权平均组分分量方程,得到双相组分孔隙介质整体弹性矩阵与所有组分弹性矩阵之间的体积分数及耦合系数加权关系,得出各弹性参数的表达式;结合弹性波动力学中的Cauchy、Navier和本构三个方程,得到弹性波在等效后的组分孔隙介质中传播满足的波动方程,应用交错网格有限差分法求解该波动方程;采用不同孔隙度双相组分孔隙介质模型波场数值模拟,精确得到了混合波场;总结了双相组分型弹性孔隙流体介质中地震波传播的特点和规律。     

特低渗透储层渗流特征的理论研究与分析

本文根据特低渗透储层的渗流特性,利用相似理论,对常规中、高渗透层渗流所用的阻力系数进行修正,使得修正的综合阻力系数与雷诺数在特低渗透储层中有很好的相关性.并根据这种相关性,推导出特低渗透储层的渗流基本方程,确定在特低渗透储层流体渗流由线性渗流向非线性渗流过渡的临界雷诺数,为特低渗透储层渗流的理论计算提供指导.     

弹性波作用下渗流多孔介质微粒运移分析

弹性波作用下渗流多孔介质微粒运移分析是对目前静态流体或稳态多相渗流中微粒运移/捕集的补充,通过分析弹性波对微粒剥离运移捕集过程的影响,建立弹性波作用下微粒运移模型,得到对微粒运移效果和储层物性变化的影响规律。由推导得到的弹性波作用下微粒剥离临界速度可知,当微粒与孔喉半径的比值越小时弹性波导致的振荡附加力影响越大,临界速度与流体粘度、微粒/孔喉半径比成负相关,与基质胶结程度、结构力、微粒半径、微粒密度成正相关。弹性波作用下微粒运移模型需同时考虑多孔介质渗流速度的变化,此时微粒剥离释放速率增加,但随着波衰减和时间延长而降低,微粒在孔隙表面沉积滞留速率先上升后下降,喉道堵塞的速率有所上升,说明弹性波作用下微粒的剥离和悬浮能力增加,但亦增加了微粒在微细孔喉"架桥"堵塞的可能性。研究结论对岩石物理学和工业化波动处理涉及的储层物性研究具有一定指导意义。     

凝析油气体系流固耦合相平衡计算新方法

在分析了孔隙介质内表面吸附、毛细凝聚、毛细管压力等界面物理化学效应和应力变形对孔隙介质中流体相态影响的现象学特征和影响机制的基础上,通过在大尺度空间常规流体相平衡热力学模型中引入界面物理化学效应的影响,同时通过高才尼卡尔曼方程将毛细管半径与孔隙介质储渗特性的应力敏感性研究成果相关联,建立了同时考虑储层应力变形和界面物理化学效应影响的微孔隙尺度条件下的低渗特低渗凝析气藏多相流体流固耦合露点压力、pT相图及定容衰竭相平衡热力学计算模型。该模型的初步应用表明,其相态模拟计算结果能更为合理地解释孔隙介质环境中的凝析油气体系相态特征实验研究结果。     

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.     

页岩气渗流机理研究进展及发展趋势

页岩气在复杂孔渗空间的流动属典型的多尺度多场耦合流动。开展页岩气渗流机理研究,有助于揭示页岩气藏中流体运移机制,为后期建立数学模型、开展数值模拟研究及产能评价与预测奠定理论基础。在调研国内外相关文献的基础上,并结合近期已开展的工作,从页岩孔隙结构特征、吸附解吸规律、含气量测试、应力敏感性、储层流体运移等实验内容以及分子动力学方法、直接蒙特卡洛方法和格子Boltzmann方法等微观流动机理模拟方法两方面进行归纳总结,阐述了页岩气渗流机理的研究进展,指出气体吸附程度对渗流规律的影响研究、页岩气多尺度介质流动机理实验评价装置研制、页岩气藏气水两相流动实验与理论研究是未来的发展方向。     

VTI介质修正声学近似qP波波动方程与模拟

各向异性介质中纵横波通常耦合在一起传播,纵横波解耦是地震波传播理论研究的重要内容。经典的声学近似通过设置垂向qSV波速度V_S0为0来解耦qP波场,但是存在退化qSV波等问题。本研究将垂向qSV波速度V_S0考虑成波数k_x、k_z和各向异性参数ε、δ的函数,对声学近似进行修正,推导了VTI介质修正声学近似qP波频散关系和波动方程。VTI介质修正声学近似qP波波动方程包含椭圆项和非椭圆项两部分,因此采用混合有限差分/伪谱算法进行求解,即采用有限差分法求解椭圆项、伪谱法求解非椭圆项。频散关系分析和数值示例表明,基于修正声学近似的qP波波动方程不包含退化qSV波,是纯qP波方程,与弹性波方程模拟结果吻合较好,且具有较高精度;该方程在ε≥δ和ε<δ的VTI介质中均是稳定的,并且精度高于声学近似模拟结果。     

饱和多孔弹性材料中加速度波的传播

讨论多孔介质中加速度波的传播问题,采用Ｂｏｗｅｎ的模型描述由线弹性可压缩固体骨架和可压缩流体组成的饱和多孔介质,并且本文将孔隙度的演化修正为与固体和流体速度的散度相关联。然后用改进的控制场方程研究两相多孔介质中加速度波的传播,结果表明在该种介质中存在两种加速度波。最后考察了均匀弱间断情况下加速度波的波幅演化规律。     

致密油藏储层改造区域渗流时间尺度分析

基于致密油藏具有低孔低渗、储层非均质性、各向异性等特征,建立致密油藏储层改造区域(SRV)渗流模型。模型考虑因孔隙、裂缝迂曲分叉以及流动截面随空间变化,导致流体在介质中运移时间较长,进而储层压力梯度影响后续的流动,即时间滞后效应;对渗流模型在拉普拉斯空间中采用有限元方法求解,实现对井底流动压力的时间尺度分析,有效描述储层渗透率、孔隙度以及孔隙、裂缝的几何形态对井底流动压力的影响。结果表明:储层强烈的非均质性是导致多个时间尺度共存的原因;通过流动的时间滞后效应,对孔隙、裂缝微观几何形态进行尺度升级,时间滞后效应使早期井底流压降低,迂曲、分叉的水力裂缝可减慢压力的传播,进而促使SRV中的流体更早地采出;窜流的不平衡效应对晚期渗流影响较大,同时可减弱远井地带对井底流动的影响,并且能够更好地描述SRV、水力裂缝之间的渗流差异;定产量生产可以减弱远井低渗地带对井底流动压力的影响。     

气饱和土中弹性波的传播特性

为分析气体对干土中弹性波传播特性的影响,基于Biot理论推导了两相介质平面波动解,以及孔隙流体自由流动和孔隙无渗流两种极限情况下的波速公式.通过数值算例,分析了气饱和土中弹性波速度与衰减特性,并与水饱和土中的计算结果进行了比较.结果表明,低频下气体对干土中波传播的影响不大,但由于气体的高动粘滞性,高频时气体的作用不可忽略;气-固耦合作用比水-固耦合作用要弱得多,气饱和土体中P1波速度比在水饱和土中显著降低,P2波速度则有所提高,而衰减则刚好相反.     

储层多孔介质中烃类液体非平衡吸附实验研究

油气体系在地层多孔介质中储集和渗流,与储层多孔介质形成一个相互作用的系统.由于储层岩石孔隙小、比表面大,部分流体将吸附于孔隙表面,形成吸附相,进而影响流体相态和渗流规律,尤其在低渗透多孔介质中,吸附现象更为严重.在分析研究多孔介质中液烃吸附特点的基础上,进行了真实岩心中三元烃类液体混合物的吸附实验研究.研究结果表明,对于低渗透储层,吸附的影响不能忽略.     

论多孔介质中流体流动问题的数值模拟方法

简要介绍了多孔介质中流动问题的数值模拟方法及其发展现状 ,对各种方法的优劣及适用范围进行了评价。对多孔介质纯流体耦合流动区域的数值模拟方法及发展现状进行了综合对比。多孔介质模型方法可以用于多孔介质中流体流动问题的数值模拟 ,并且非常适于进行多孔介质纯流体耦合流动区域的数值模拟。     

振动提高石油采收率机理研究

振动采油方法是一种很有前景的新型提高石油采收率的方法。从流体流动性能、储层孔渗性能变化、流体-岩石边壁相互作用演化等方面论述了振动提高石油采收率的机理。基于以上机理,建立了振动-渗流耦合数学模型,通过算例分析了振动对产液量等的影响。     

多孔介质热流固耦合有限元分析

探讨了应用有限元分析软件ADINA进行多孔介质热流固耦合的分析方法。以石油生产中的热力采油为例,对多孔介质热流固耦合问题进行数值模拟。分析了在热力采油过程中由于注蒸汽以及流体流动等因素对储油层的影响。对开采选址与提高石油产量有一定的参考意义。     

电场作用下多孔介质中单相流体的渗流速度

研究了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响。根据渗流力学和电渗理论,推导了外电场作用下多孔介质中单相流体渗流方程,建立了有限元数值模型,采用有限元方法进行了数值模拟。计算结果与实验结果拟合很好,二者之间的相对误差在5%左右。在此基础上探讨了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响,结果表明:在压力保持不变情况下电场可以将流体渗流速度增大1~7.5倍;相同电位梯度情况下,压力梯度越大,渗流速度之比越小。     

基于孔隙介质理论的地震反射特征分析

在地层中传播的地震波特征受到岩性、孔隙结构、含流体性质等因素的复杂改造作用,孔隙介质理论可以更有效地模拟和分析储层的地震反射特征。将实际介质等效为固体基质和孔隙流体组成孔隙介质,按岩石物理建模方法,建立含流体储层弹性参数与物性参数之间的定量关系,根据孔隙介质的Zoeppritz方程详细讨论了几个典型储层物性参数变化对反射波AVO特征的影响,并将其与按球面波理论正演模拟计算的归一化振幅的AVO特征进行对比分析,发现孔隙介质理论的反射系数与归一化振幅更为接近,尤其是在入射角较小时。泥质含量和孔隙度可导致储层AVO类型发生变化,而孔隙流体性质变化引起AVO截距发生变化,但AVO类型基本不变。孔隙流体性质对AVO特征的影响相较于泥质含量和孔隙度要小得多。本文的方法为利用地震数据进行流体识别提供了更为可靠的理论依据。     

Experimental study on moving boundaries of fluid flow in porous media

Researches on the boundary shape of fluid flow in porous media play an important role in engineering practices, such as petroleum exploitation, nuclear waste disposal and groundwater contamination. In this paper, six types of artificial porous samples （emery jade） with different porosities are manufactured. With the background of slow flow in porous media, laboratory experiments are carried out by observing the movement of five types of fluids with different dynamic viscosities in various types of porous media. A digital video recorder is employed to record the complete process of the fluid flow in the porous media. Based on the digital photos of the moving boundaries of fluid flow in porous media, the average displacement and fractal dimension of the moving boundary are estimated for different combinations of porosity and dynamic viscosity. Moreover, the evolution behavior of the average velocity and fractal dimension of the moving boundary with time is known. The statistical relations of the average velocity, the fractal dimension of the moving boundary and the porosity of porous media and the dynamic viscosity of fluids are proposed in this paper. It is shown that the front shape of the moving boundary of fluid flow in porous media is an integrated result of the porosity of porous media and the dynamic viscosity of fluids.     

低渗透气藏气体渗流速度修正式

渗流的基本规律达西定律,是100多年前法国水利工程师达西提出的,他是通过液体实验得到的。对于气体渗流来讲,存在着滑脱效应,特别是在低渗、低速和低压时,滑脱效应更为显著。在考虑了气体渗流的特点后,结合分子扩散理论得到了考虑滑脱效应的气体渗流速度方程,为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础。     

渗流方程的渗透率自适应权重网格粗化算法

为了提高渗流方程的计算速度和精度,将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀非稳态渗流方程的网格粗化算法中。对于渗透率或孔隙度变化异常的区域,采用精细网格直接求解其压力分布;而在其他区域,采用不均匀网格粗化的方法计算其压力分布。用自适应权重网格粗化算法计算了三维非均匀非稳态渗流场的压力分布。结果表明,三维非均匀非稳态渗流方程的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区域的压力分布规律非常逼近精细网格算法的解,在其他区域的压力分布规律非常逼近粗化算法的解。与采用精细网格算法相比,其计算速度大大提高。     

ASP三元复合体系驱油微观机理研究

为了深入研究碱/表面活性剂，聚合物三元复合体系的微观驱油机理，利用平板夹砂模型和微观仿真模型，通过显微观察和录像的手段，直接观测流体在孔隙介质内的流动形态以及驱替过程中发生的现象。试验发现：三元复合驱具有很强的洗油能力，无论亲水介质还是亲油介质，三元复合驱均具有很强的使残余油变形的能力，使油藏流体流动性增强。从而提高水驱开发的波及系数。