缝洞型油气藏室内试井模拟实验

针对塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油气藏,运用相似理论,在室内采用大型中间容器模拟溶洞,填砂细管模拟裂缝,设计了单溶洞、单缝单洞、串联双溶洞和串并复合溶洞室内实验模型,并使用高精度压力监测仪和流量计分别记录节点压力与气体流量,根据计算机采集的压力恢复数据,绘制压力恢复试井的双对数曲线。实验结果表明,双对数曲线大致反映了3个流动过程,即前期井储效应过程、裂缝流动过程和溶洞流动过程,其中凹子反映了压力波在溶洞内的来回扰动过程。因此,该室内模拟实验能够准确反映流体在裂缝和溶洞中的流动情况,从而为现场试井解释提供可靠依据。     

大尺度溶洞型油藏压力响应特征

由于多重连续介质模型无法有效模拟大尺度溶洞与地层流动过程,需要建立新的缝洞型油藏试井解释模型研究非均质缝洞型油藏流体流动规律。将溶洞简化为一个等势体,内部压力处处相等,溶洞外流体流动满足达西定律,利用溶洞质量守恒建立了含大尺度溶洞缝洞型油藏数学模型,基于直接边界元方法对数学模型进行了求解。绘制了溶洞压力导数曲线及井底压力双对数曲线和井底压力导数曲线,研究发现,溶洞在井底压力导数曲线双对数图上反映的是一个先上凸后下凹的特征,溶洞半径越大,井底压力曲线上凸下凹幅度越大;溶洞离井距离越大,井底压力导数曲线上凸出现的时间越早。相同溶洞半径情况下,离井距离越小溶洞压力导数峰值越大;相同溶洞离井距离情况下,溶洞半径越大,压力导数峰值越小。     

串珠状缝洞型碳酸盐岩储层压力变化特征研究

目前的缝洞型碳酸盐岩储层模型建立主要以多重介质、渗流、管流或渗-管流结合等理论为基础,但是当储层内具有大尺度溶洞时,多重介质、渗流理论不能准确表征宏观缝洞储集体。当储层内具有大开度裂缝时,其内部流体流动特征与平板流特征更为接近。因此,需要建立以裂缝平板流与宏观非均质性理论为基础的储层模型。根据气体物质守恒方程与流体力学方程,推导了更接近于真实大型裂缝中气体流动特征的平板流动模型,建立了串珠状缝洞型碳酸盐岩气藏储层的宏观非均质数学模型,并通过数值方法求解出该模型定产量生产时井底压力与各溶洞压力数据。绘制出了溶洞压力导数半对数曲线和井底压力双对数曲线。压力导数双对数曲线可以分为4段：井筒储集反应段、裂缝反应阶段、溶洞反应阶段和边界反应阶段。随后,分别研究了各类缝洞参数对压力导数双对数曲线形态特征的影响。研究表明,不同的缝洞参数会影响压力导数双对数曲线上相应阶段的形态特征。     

井打在大尺度裂缝上的缝洞型油气藏试井模型

大尺度的碳酸盐岩缝洞型油气藏,常规试井分析的方法受到实际地质特征的限制,简化的模型有时不能满足求解要求。针对此问题,建立了基于线性流考虑缝洞特征尺度的井打在裂缝上的边缝洞试井解释模型,利用拉普拉斯变换和改进的Stehfest数值反演(AWG)求解并在MATLAB中编程绘制了双对数典型曲线。通过对典型曲线进行敏感性分析,得到其规律如下:溶洞半径主要影响了裂缝过渡段和溶洞响应阶段,其半径越大,在裂缝过渡段压力导数曲线形态不变但向下平移,其溶洞响应段波谷越深;储容比在更大程度上决定了溶洞弹性膨胀能量的大小,同时也影响了流体从裂缝中流入井筒的启动时间即流速,储容比越大,井储和表皮效应阶段启动时间越早,溶洞响应段波谷越深;裂缝系统渗透率与裂缝和溶洞系统渗透率之和的比值决定了流体在裂缝中的流动能力,其值越小,典型曲线向右平移,井储和表皮效应阶段的启动时间越晚。通过VB编程,利用该模型的典型曲线对塔里木油田某井的现场数据进行了拟合,其拟合效果较好,对特征参数的解释结果也比较符合该井的实际地质资料。     

变井筒储存的三重介质油藏试井解释方法研究

建立了由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成的三重介质油藏的试井解释模型 ,采用Laplace变换进行求解 ,并给出了考虑变井筒储存和表皮效应的压力计算方法。讨论了介质间窜流、弹性储容比及变井储参数对压力响应的影响。在半对数曲线上出现 3条直线和 2个台阶 ,双对数导数曲线表现为 2个下凹部分 ,分别表示裂缝系统和基质孔隙系统向溶洞系统的窜流。提出了利用遗传算法进行自动拟合的试井解释方法 ,并编制了实用软件。实例分析结果表明了该方法的可靠性和实用性     

变井筒储存的三重介质油藏试井解释方法研究

建立了由基岩系统、裂缝系统和溶洞系统组成的三重介质油藏的试井解释模型,采用Laplace变换进行求解,并给出了考虑变井筒储存和表皮效应的压力计算方法。讨论了介质间窜流、弹性储容比及变井储参数对压力响应的影响。在半对数曲线上出现3条直线和2个台阶,双对数导数曲线表现为2个下凹部分,分别表示裂缝系统和基质孔隙系统向溶洞系统的窜流。提出了利用遗传算法进行自动拟合的试井解释方法,并编制了实用软件。实例分析结果表明了该方法的可靠性和实用性。     

塔中碳酸盐岩水平井酸压效果评价研究

塔中奥陶系缝洞型碳酸盐岩油气藏近年来投产井中,多数井均采用水平井结合分段酸压完井投产模式,对于水平井分段酸压实质性效果以及酸压后储层渗流特征,仍缺乏相应评价研究.本文通过模拟酸压过程井底压力变化,利用裂缝净压力拟合分析,判断人工裂缝沟通天然缝洞体特征.利用分段酸压各段酸压完时井底压力与累计注入量关系,识别水平段有效沟通几个天然缝洞体.结合压力恢复不稳定试井双对数曲线特征诊断,评价酸压后储层渗流特征.最终评价出酸压未沟通、沟通大型、沟通小型和沟通亏空天然缝洞体4类模式,并建立分段酸压各段井底压力与累计注入量典型模型,归纳出酸压后2类水平井试井双对数曲线特征:曲棍球棒状(沟通天然缝洞)和典型水平井曲线(未沟通天然缝洞).为评价该区块水平井是否发挥能控制多套缝洞体井型优势以及后续措施提供理论指导.     

大尺度溶洞裂缝型油藏试井新模型

针对常规试井模型解释结果与大尺度缝洞型油藏地质特征不相符问题,以一个缝洞和两个缝洞为例,建立了拟稳态条件下的流动方程,采用Laplace变换和逆变换,得到实空间的解析解。研究结果表明：单个缝洞与封闭均质油藏中一口油井条件下拟稳态流动阶段的试井曲线相同;两个缝洞条件下压力导数曲线在早期为开口向下的抛物线,在双对数图版上,压力-时间双对数曲线在早期和晚期都表现为斜率为1的直线段,早期末出现了与常规双重介质模型相似的凹形曲线段,晚期没有水平直线段。将模型用于塔河某缝洞单元做试井分析,解释结果与地质模型一致。     

井打在溶洞外的缝洞型油藏数值试井模型

 缝洞型碳酸盐岩油藏多发育大尺度的溶洞和裂缝, 非均质性极强。这类油藏不能使用常规的连续介质理论描述。根据缝洞型碳酸盐岩油藏的特征, 结合地震、地质等资料, 建立了井未钻遇溶洞的缝洞型碳酸盐岩油藏数值试井物理数学模型。利用有限元方法对模型进行求解并绘制了试井样版曲线, 对影响井底压力动态的主要因素进行了分析。研究表明: 当井打在洞外时, 由于洞内的渗透性远优于洞外地层, 压力导数曲线后期出现明显下掉, 溶洞的尺寸主要影响压力导数曲线的下掉幅度。模型解释结果与实测数据对比分析表明, 该试井模型具有较高的预测精度, 能够为碳酸盐岩油藏的试井分析提供理论指导。     

缝洞型油藏离散介质网络数值试井模型

针对多重介质试井模型不符合缝洞型油藏网络状分布、非均质性极强的地质特征,建立了新的试井模型,将大尺度溶洞（流体主要的储集空间）视作零维模型,裂缝、孔洞发育的条带状地层（沟通溶洞的渗流通道）作为控制流体流动的一维模型,从而构成离散介质网络（DMN）模型。用有限差分法建立了缝洞型油藏离散介质网络油水两相数值试井模型,对渗流通道的储渗性能、大尺度溶洞的容积和距测试井的距离等因素对测试井压力响应特征的影响进行了研究。结果表明：缝洞型油藏试井压力导数曲线上类似“凹子”的特征是由大尺度溶洞向渗流网络的窜流造成的。实例分析表明,新模型解释结果与缝洞型油藏地质特征一致。     

缝洞型油藏井组注气体示踪剂解释模型研究

针对常规砂岩油藏注气体示踪剂解释方法基于储层连续介质假设,不适用于大尺度缝洞离散组合的缝洞型油藏问题,考虑了气体示踪剂在大尺度溶洞区中径向迁移扩散及裂缝中一维迁移二维扩散的传输方式,引入了井间分配系数、相间分配系数及裂缝分配系数,建立起缝洞型油藏注采井间气体示踪剂解释物理和数学模型,求解模型并绘制了气体示踪剂浓度理论采出曲线。对该模型进行了参数敏感性分析,探索了溶洞大小、裂缝条数与长度、扩散系数、注气速度及示踪剂注入量对产出曲线的影响规律。研究表明,溶洞越大,浓度曲线峰值出现时间越迟;裂缝长度增加,峰值滞后,条数增多,峰值越多。对塔河油田TK425井组注气体示踪剂实测响应曲线进行了拟合解释,计算了溶洞区体积及注采井间裂缝流道。缝洞型油藏注气体示踪剂解释模型能够有效判断井间连通性,计算地层参数,认识储集体分布情况,为井组注气提高采收率提供理论支撑。     

模拟裂纹的弯曲弹簧模型比较

合适的裂纹模型模拟能够真实反映梁裂纹的力学机理.首先分析了4种模拟裂纹的弯曲弹簧模型,然后以自由梁为例计算了4种弯曲弹簧模型下的固有频率值,并与实验结果进行对比.分析了4种弯曲弹簧模型模拟裂纹损伤的相对误差,结果表明,4种裂纹模型均可靠,能很好地模拟梁的裂纹损伤.弯曲弹簧模型III模拟裂纹的相对误差最小,建议采用此弹簧模型模拟裂纹损伤.     

动力扰动下岩溶隧道突涌水渗流-应力-损伤试验研究

为探究不同距离下充水溶洞对岩溶隧道突涌水灾变演化的过程,基于扫描电子显微镜 SEM 对研究区的灰岩进行微观结构表征分析,再采用岩石破裂过程分析软件 RFPA2D-Flow 建立数值模型,模拟不同距离溶洞对隧道开挖的影响。试验结果表明：通过 SEM 观察发现,灰岩矿物内部晶体颗粒分布不均匀,形状不规则,存在溶蚀孔隙较为发育。隧道在开挖扰动过程中,不同距离下溶洞对隧道围岩破坏过程影响显著,当相对距离 1 m 时,溶洞周围围岩单元损伤最严重,2 m 时次之,处于临界状态,3 m 时最小。整个开挖过程大致可分为三个阶段：压密阶段、裂缝扩展阶段、失稳破坏阶段。根据 AE 计数与 AE 总能量的趋势变化,可以清晰反映出在隧道突涌水的灾变演化情况。研究成果对富水岩溶隧道突涌水的防预和处治提供给理论指导。     

致密砂岩气井的应力敏感效应渗流模型

 常规气藏的压裂气井生产时一般包括线性流动和径向流动阶段,椭圆流动被认为是过渡阶段而往往被忽略.致密砂岩气藏的渗透率极低,具有较强的应力敏感性,压力传播速度较慢,各个流动阶段在时间尺度上被延长,椭圆流动将持续很长一段时间,成为致密砂岩气井的重要流动阶段.目前试井分析中,常规模型与实际压力双对数曲线往往有较大差距.为精确描述致密砂岩气井的流动特征,运用保角变换方法建立椭圆系坐标下的渗流模型,采用应力敏感系数表示储层的应力敏感特征,通过摄动方法和变量分离,将拉普拉斯空间下的控制方程转换为马丢方程和变型马丢方程从而求解.通过分析理论曲线发现:应力敏感效应增加了拟井底流压降,并使得拟压力导数曲线末端上翘,产生假边界现象.该模型能够更加准确表达致密砂岩气井的渗流特征,对致密气试井具有较好的研究意义.     

瞬变电磁探测地下洞体的可行性分析

针对工程建设中常见的地下洞体,从理论和实际应用两方面分析了用瞬变电磁法进行洞体探测的有效性及地下洞体瞬变电磁响应的物理过程和响应特征,给出了地下洞体的数学模型以及球坐标下地下洞体在阶跃电流激励下的瞬变电磁响应表达式。利用瞬变电磁法,对某煤矿的地下采空区进行了探测,其解释结果与钻探资料吻合得很好,证明了在工程勘察中利用该方法探测地下洞体的可行性和有效性。     

超声速轴对称双锥进气道流场数值模拟研究

超声速轴对称双锥进气道流场数值模拟的控制方程为雷诺平均可压缩纳维尔．斯托克斯（Navier-Stokes）方程，数值格式为二阶迎风格式。对弹用双锥进气道流场进行了数值模拟，得到了清晰的流场结构。数值计算结果显示：进气道在来流马赫数为2．5时有较高的总压恢复系数，但是流量系数较低，来流马赫数为3时总压恢复系数有所降低，但流量系数增加较快，此时进气道仍然工作正常。说明双锥进气道能够满足冲压增程炮弹的使用要求。