应用井-地电位测量技术判断油层高渗透带方向

提出了一种新的确定高渗透带的方法--井地电位测量方法,它是在地表测量由套管流入地层中的电流在非均匀电性变化的地下介质中形成的电位分布,来求得地下介质的电阻率分布,从而研究高渗透带的分布.介绍了该方法的理论基础、测量原理和模拟计算方法,并重点介绍了井地电位测量数据的成像处理方法和实际应用.采用该方法在大庆油田采油三厂北三区的两口井中进行了矿场试验,试验结果表明采用该方法确定的油层高渗透方向与开发动态吻合程度较高,该方法具有较高的可靠性.     

井-地电位成像技术及其在孤东八区剩余油分布研究中的应用

利用传输线理论讨论了套管供大电流时井眼、套管内和套管外水泥环及地层中的电流分布。介绍了井-地电位测量技术的方法及原理，重点分析了井-地电位测量数据的成像方法。利用井-地电位测量技术取得了孤东油田八区26-J9井区的野外实测电位数据。用数值模拟和反演成像方法对实测电位数据进行了处理，得到了26-J9井区目的层的电阻率和剩余油饱和度分布。对本区构造、岩性及反演得到的电阻率数据分析可知，近南北方向有一条渗透性较好的优势通道，注水水洗及聚合物驱较为充分，剩余油饱和度相对较低；在高渗透带的两侧非均质性严重，水洗不充分，这是今后注聚合物封堵和调整挖潜应考虑的因素。与测试、生产动态和其他开发地质资料对比表明，井-地电位测量资料的结果与其他监测资料吻合较好，剩余油平面分布和层间分布与智能测试结果一致，显示了井-地电位测量技术的良好应用前景。     

井-地电位成像技术及其在孤东八区剩余油分布研究中的应用

利用传输线理论讨论了套管供大电流时井眼、套管内和套管外水泥环及地层中的电流分布。介绍了井地电位测量技术的方法及原理 ,重点分析了井地电位测量数据的成像方法。利用井地电位测量技术取得了孤东油田八区 2 6 J9井区的野外实测电位数据。用数值模拟和反演成像方法对实测电位数据进行了处理 ,得到了 2 6 J9井区目的层的电阻率和剩余油饱和度分布。对本区构造、岩性及反演得到的电阻率数据分析可知 ,近南北方向有一条渗透性较好的优势通道 ,注水水洗及聚合物驱较为充分 ,剩余油饱和度相对较低 ;在高渗透带的两侧非均质性严重 ,水洗不充分 ,这是今后注聚合物封堵和调整挖潜应考虑的因素。与测试、生产动态和其他开发地质资料对比表明 ,井地电位测量资料的结果与其他监测资料吻合较好 ,剩余油平面分布和层间分布与智能测试结果一致 ,显示了井地电位测量技术的良好应用前景     

分布式高精度井地电位接收机的研制技术

井地电位测量技术是研究地下剩余油空间分布十分有效的方法.介绍分布式井地电位接收机的技术特点.针对接收机中的关键技术基于FPGA的高精度多通道同步采集技术、分布式控制的CAN总线局域网络构建作详细阐述,并提供在大庆油田现场实际测试绘制的电位差分布图,证明设计系统的可靠性和一致性.     

质子交换膜燃料电池氢气渗透电流及电子电阻检测方法

该文根据燃料电池在线性电位扫描下的响应特征,建立了等效电路模型,以区分电池内部的电化学过程,包括氢脱附、双电层电容充电、电子内部短路以及氢气渗透。基于该模型,改善了线性电位扫描的分析方法,消除了扫描速率对结果的影响,并解析得到了氢气渗透电流和电子电阻。根据模型假设,详细阐述了恒电流扫描测量氢气渗透电流和电子电阻的分析方法。在一个34cm~2的单体电池上应用两种方法进行测量对比,结果表明:线性电位扫描得到的氢气渗透电流为1.19mA·cm~(-2),电子电阻为479Ω·cm~2;恒电流方法得到的氢气渗透电流为1.25mA·cm~(-2),电子电阻为413Ω·cm~2。该模型可用于分析燃料电池各种电化学测量过程,线性电位扫描方法和恒电流方法为燃料电池不同场合的测量和分析提供了参考。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表“理论合成数据”来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表"理论合成数据"来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

利用探针法研究二次电子发射过程中介质材料的表面电位

为研究介质材料二次电子发射过程中表面电位的测量手段及相关规律,以拒斥场会影响二次电子出射为基础,提出了能够原位测量介质材料表面电位的探针法。首先,利用专业电磁仿真软件对探针法原理进行了研究,计算了探针附近电位分布和探针偏压对二次电子发射系数的影响曲线,此曲线拐点处对应的探针偏压即为样品的表面电位;其次,用铜样品进行了实验研究,验证了探针法测量样品表面电位的可行性;最后,将探针法应用于介质材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),对其表面电位进行了实验测量和研究。结果表明:栅网偏压和入射电子能量对PMMA表面电位有直接的影响,PMMA表面电位总是高于栅网偏压,两者呈线性关系;随着入射电子能量的增加,PMMA表面电位呈现先升高后下降的趋势。实验结果与理论分析相一致,验证了探针法测量介质材料表面电位的可行性。该方法操作简便、成本低廉,而且实现了原位在线测量,减小了实验中的不稳定性,对介质材料二次电子发射机理的研究有一定的参考价值。     

低渗透多孔介质变渗透率数值模拟方法

 根据流体在低渗透多孔介质中的渗流特征,建立了低渗透多孔介质数学模型,通过引入无因次渗透率变化系数描述低速非达西渗流规律,并基于黑油模型数值模拟系统,开发了低渗透多孔介质变渗透率数值模拟软件。采用矿场实际数据,分别使用达西渗流、考虑启动压力梯度为常数的拟线性渗流和变渗透率渗流模型,对五点井网进行模拟计算,对比分析了不同渗流规律下的油井产油量、含水率、含油饱和度及不同时间的地层渗透率分布。结果表明,变渗透率渗流模型计算的油井产油量、含水率和含油饱和度分布介于达西渗流和拟启动压力梯度渗流模拟结果之间,油水井附近地层渗流能力强,远离主流线地层渗流能力弱;井距越小,地层渗流能力越强;流体在低渗透多孔介质的渗流过程中,达西渗流仅发生在井筒附近小面积区域内,地层大部分区域发生变渗透率渗流,且占据了地层渗流的主导地位,变渗透率数值模拟方法弥补了其他方法未考虑渗透率变化因素的不足,变渗透率数值模拟软件能够更准确地预测流体在低渗透多孔介质中的流动特征。     

三维油藏流动电位数值模拟及油水前缘预测

根据流动电位产生的基本原理,建立三维油水两相流动条件下电场和渗流场的耦合数值模型并采用有限差分方法进行求解;以四分之一"五点法"井网为对象,模拟计算一注一采生产过程中井底的电位变化。结果表明:油水前缘的位置会出现电位的峰值,该峰值随注入水向生产井一侧移动,生产井底的电位会连续上升,当油水前缘距离生产井75 m时开始剧烈变化,因此对该效应的监测及分析能够实现油水前缘的远距离预测;注入水沿高渗透层的快速前进会引起电位异常,使高渗透层比低渗透层要高出5~15 mV,通过对该信号的强弱和随时间的变化规律的分析能够识别地层非均质性和注入水的不均匀推进,该方法具有成为新型动态监测手段的潜力。     

安全气囊织物动态透气性的数值模拟

将安全气囊织物视为多孔薄膜,基于Porous Jump模型对其动态透气性进行非稳态数值模拟,得到了测试管道中的流场分布情况,并最终得到安全气囊织物动态透气量.利用自行设计的安全气囊织物动态透气装置对其动态透气的数值模拟结果进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果吻合.     

注水开发后期河流相储层流动单元特征

在利用岩心资料划分流动单元的基础上,用岩心刻度测井资料建立了流动单元储层参数评价模型。利用该模型对储层空间流动单元进行划分和综合研究,结果表明,根据流动单元的渗流特征、储层质量、渗流能力及沉积微相等方面的特征,可将流动单元划分为7种类型。流动单元空间分布主要受沉积微相控制,剩余油主要分布于流动能力中等的Ⅴ—Ⅶ类流动单元中。在开发过程中,由于不同流动单元的变化程度不同,使不同流动单元之间的渗流能力相差较大。该研究结果揭示了在注水开发过程中高孔、高渗疏松砂岩储层不同流动单元的变化特征以及流动单元对微裂缝的形成、剩余油富集规律的控制作用,为高含水时期油田的控水稳油方案的制定提供了依据。     

聚合物在多孔介质中的分布和存在状态

从宏观上考察聚合物在地层的分布,微观上测定表征存在状态的各个参数,采用三管并联岩心和平板模型实验研究聚合物分布规律,通过物理模拟实验测定表征聚合物存在状态的参数,同时测定不同聚合物质量浓度下的静态吸附量和动态滞留量,采用双段塞法测定不可及孔隙体积及动态滞留量等参数,并改进实验数据的处理过程.结果表明:聚合物在纵向上主要进入高渗透层,平面上主要分布在主流线区域,两翼部分质量浓度较低;静态吸附量远大于动态滞留量,并且其比值随着聚合物质量浓度的变化而变化.     

潜油电泵试验台的总体设计

设计了一种大功率、双频率、高精度潜油电泵试验系统，分析了其测试原理，介绍了该系统电源的一次回路设计方法。应用结果表明，以低压真空断路器和空气断路器为中心，设计的低压供电部分，可满足试验系统频繁分和与保护的要求。采用多级测量电流互感器、电压互感器组成的测量系统，测量精度可满足电量B级的需要，使高压柜的设计大为简化。用普通变频器和专用正弦波滤波器、电抗器组成的60Hz电源，在一定的范围内，可作为潜油电机的试验电源使用。分组设置的液力流程，可满足多种试验泵性能试验的需要。该系统经过3年多的运行表明，试验精度可达B级试验台的要求。     

非均匀多孔介质渗透率尺度跃迁的Green函数方法

应用Ｇｒｅｅｎ函数方法研究了非均质多孔介质的尺度跃迁,对大尺度上的等效渗透率给出了级数形式的表达式。对于服从对数正态分布的渗透率分布,应用随机场理论和级数部分求和技术研究了渗透率的尺度跃迁,得到了等效渗透率的表达公式,其表达式包含了局部关联上的所有信息。对于三维无限区域上的等效渗透率给出了简单的估计,研究了这种方法在复杂情况下的推广应用问题     

红黏土三维孔隙结构建模与渗透性能分析

为探讨土的微观孔隙网络和渗流,通过高斯随机场二相化理论来表征孔隙介质基质与孔隙的方法,构建了满足真实土体孔隙率和孔径分布,且具有随机形态的三维孔隙模型。基于所建模型,采用数学形态学图像分析方法,提取与渗流有关的参数,并采用Kozeny-Carman方程计算了模型的渗透率,结果表明：与实验数据相比结果相近,验证了该方法的可行性。可见研究为孔隙介质微观建模与渗流分析提供了一种新的思路与方法。     

高压充填防砂过渡带对产能影响研究

在分析影响过渡带形成因素的基础上,采用室内实验方法测定了不同条件下形成的过渡带厚度和过渡带渗透率,并采用多元回归分析,建立了它们的计算模型并进行了验证;最后,根据渗流力学原理建立了更加完善的高压充填防砂井产能预测模型.通过现场应用表明,该模型提高了防砂井产能预测的准确性,可进一步提高防砂方法优选的科学性.     

多孔介质反应器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件(COSMOL Multiphysics)对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的自由和多孔介质流动和稀物质的传递内置模块,得到了多孔介质反应器内中各组分的浓度场﹑速度场及压力场分布。该模型验证了自由和多孔介质流体在固定床反应器中的耦合。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其后期的工业开发提供了理论依据。     

无纺土工织物在不同压力下孔径分布与透水性的研究

本文给出了针剌无纺土工织物在压力状态下的渗透性和孔径分布的试验成果,以及针刺无纺土工织物孔径随压力变化的曲;指出了低压力区孔径、渗透性随压力变化梯度大的共同规律;阐明低压区针刺无纺土工织物渗透变化大的机理;对水工建筑物中用织物排渗的透水性要求提出了建议.     

基于孔隙分布的幂律流体剪切速率算法

随着非牛顿流体在各领域的广泛应用,对非牛顿流体在多孔介质内所受剪切速率的计算变得日益重要。综述了多孔介质条件下幂律流体剪切速率的计算方法,分析了各剪切速率的物理意义,发现现有算法大部分未充分考虑孔隙结构对剪切速率的影响。通过毛细管束渗流模型的理论推导,提出了考虑孔隙分布的幂律流体数均剪切速率、体均剪切速率和黏均剪切速率算法。将该算法用于研究聚合物在高渗砂岩中的渗流规律,计算了低分子量聚合物在渗透率相近但孔隙结构不同的岩心内流动时的表观黏度。与传统算法的计算结果和实验测定结果相比较,论证本算法的准确性。