特低渗油藏考虑启动压力梯度的物理模拟及数值模拟方法

从流体在低渗透多孔介质中的渗流机理出发,通过室内基础实验和基础理论研究,以及物理模拟和数值模拟方法,运用流体边界层理论,分析了由于启动压力梯度的存在而使得低渗储层产生非达西渗流的机理和规律,建立了描述低渗油气非达西渗流模型,并对特低渗长庆油田某区块一个菱形反九点注采井网进行了实例模拟计算。结果表明,启动压力梯度的存在不但降低了低渗透、特低渗透油田的开发指标,而且还增加了开采难度。增大注入率、缩小井距可以在某种程度上降低启动压力梯度的不利影响。     

特低渗油藏考虑启动压力梯度的物理模拟及数值模拟方法

从流体在低渗透多孔介质中的渗流机理出发，通过室内基础实验和基础理论研究，以及物理模拟和数值模拟方法，运用流体边界层理论，分析了由于启动压力梯度的存在而使得低渗储层产生非达西渗流的机理和规律，建立了描述低渗油气非达西渗流模型，并对特低渗长庆油田某区块一个菱形反九点注采井网进行了实例模拟计算。结果表明，启动压力梯度的存在不但降低了低渗透、特低渗透油田的开发指标，而且还增加了开采难度。增大注入率、缩小井距可以在某种程度上降低启动压力梯度的不利影响。     

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。     

启动压力梯度对压裂井生产动态影响研究

低渗透油藏往往不遵循达西定律,具有启动压力现象,常规的方法难以实现该类油藏的高效开发．通过室内实验,研究了大庆肇源油田不同渗透率岩心启动压力梯度,建立了启动压力和渗透率关系式,并应用黏度和渗透率组合参数来判断流体的渗流形态;应用数值模拟的方法研究了启动压力梯度对压裂油井日产量、累积产量、含水率、采出程度、地层压力分布等的影响．结果表明,启动压力梯度对压裂油井各项生产参数的影响很大．因此,在低渗透油藏的开发过程中不能忽略启动压力梯度的影响．     

启动压力梯度对压裂井生产动态影响研究

低渗透油藏往往不遵循达西定律,具有启动压力现象,常规的方法难以实现该类油藏的高效开发.通过室内实验,研究了大庆肇源油田不同渗透率岩心启动压力梯度,建立了启动压力和渗透率关系式,并应用黏度和渗透率组合参数来判断流体的渗流形态;应用数值模拟的方法研究了启动压力梯度对压裂油井日产量、累积产量、含水率、采出程度、地层压力分布等的影响.结果表明,启动压力梯度对压裂油井各项生产参数的影响很大.因此,在低渗透油藏的开发过程中不能忽略启动压力梯度的影响.     

超前注水区块非线性渗流数值模拟

流体在超低渗透油藏中渗流偏离达西定律,符合非线性渗流规律,据此研制了超低渗透非线性渗流数值模拟软件。本文建立了考虑非线性弯曲段影响的渗流数学模型,并结合矿场实际和室内岩心数据建立了大45超前注水区块地质模型,然后根据此模型进行了数值模拟。结果表明,超前注水区块开发过程中压力梯度大部分位于非线性弯曲段,非线性渗流区域占据主导地位;现有井网条件下,超前注水区块剩余油饱和度高,储层大部分区域水驱未能波及,储层动用效果较差,没有建立有效的驱动压力体系;对现有井网的预测表明,现有井网适应性较差,需要通过井网调整或加密措施进一步完善井网系统。通过对不同开发方案的优选,认为角井直接转注为最优方案。     

考虑压力敏感效应和启动压力梯度的低渗透气藏水平井产能研究

低渗透气藏由于普遍具有低孔、低渗的特征,导致其气水渗流具有非线性特征和流态的多变形,进而储层流体的渗流不再遵循经典的达西定律。结合岩石本体有效应力相关理论,在前人的基础上,推导了低渗透气藏水平井产能公式,该公式综合考虑了压力敏感效应和启动压力梯度的影响,更加接近于实际气藏,更能准确的对低渗透气藏水平井产能进行评价。实例计算表明:在低渗透气藏水平井产能分析中,必须考虑压力敏感效应和启动压力梯度;且随着压力敏感系数和启动压力梯度的增大,水平井产量降低。水平井产能随着生产压差的增大而增大,但气井产能指数却是先快速上升,然后再缓慢降低。因此对于低渗透气井而言,存在一个生产压差的最优值。     

超前注水区块非线性渗流数值模拟及经济评价

流体在超低渗透油藏中渗流偏离达西定律,符合非线性渗流规律,据此研制了超低渗透非线性渗流数值模拟软件.建立了考虑非线性弯曲段影响的渗流数学模型,并结合矿场实际和室内岩心数据建立了大45超前注水区块地质模型.然后根据此模型进行了数值模拟.结果表明,超前注水区块开发过程中压力梯度大部分位于非线性弯曲段,非线性渗流区域占据主导地位.现有井网条件下,超前注水区块剩余油饱和度高,储层大部分区域水驱未能波及,储层动用效果较差,没有建立有效的驱动压力体系.对现有井网的预测表明,现有井网适应性较差,需要通过井网调整或加密措施进一步完善井网系统.通过对不同开发方案的经济评价和优选,认为角井直接转注为最优方案.     

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。     

超低渗透油藏非线性不稳定渗流特征研究

启动压力梯度和介质变形是油气在低渗透储层中渗流规律偏离达西定律的主要原因。基于超低渗透岩心非线性渗流实验,建立了在低速情况下渗流定律数学模型和同时考虑启动压力梯度及介质变形的超低渗透油藏非线性不稳定渗流数学模型。由于不稳定渗流数学模型的解法复杂,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界也会随时间的变化而发生改变。为简化计算,在前人研究基础之上利用油藏压力分布近似表达式,研究了超低渗透油藏非线性不稳定渗流压力分布特征,并讨论了不同非线性因素对不稳定渗流的影响结果。     

惠斯通电桥在水电模拟实验中的应用

水电模拟实验是油田开发物理模拟常用工具,油气藏渗流场中等压线的测定一般采用直接测压法。电压波动会给测定结果带来误差。介绍了用测定等压线的方法,电桥的应用可大大降低电压波动的影响,提高实验精度。     

非结构网格下两步压力校正算法的潮流模拟

针对非结构网格下的潮流数值计算,采用有限体积法离散基本方程,对流-扩散项离散采用幂率格式,交叉扩散项引入超松弛校正方法,水位校正方程应用Rhie-Chow动量插值思想和SIMPLEC类算法导出.采用两步压力校正法将交叉扩散项单独考虑,以提高模型对高度畸变网格的适应能力.计算结果表明,该处理方法可提高压力欠松弛系数,并能有效改善复杂区域潮流模拟的健壮性.通过对黄浦江感潮河段潮流的模拟,表明该模型的预测结果与实测资料吻合良好,模型对潮流的模拟结果是可靠的.     

混凝土材料SHPB主动围压实验的数值模拟

文章利用LS-DYNA软件,采用混凝土HJC动态本构模型,对Φ74mm分离式变截面霍普金森压杆主动围压实验做了数值模拟;通过在试件径向施加恒定压力的方法模拟主动围压的作用,试件单元的压力时间历程曲线显示该方法可以获得恒定、均匀的围压值,即该方法可以对SHPB主动围压实验进行合理的模拟;利用上述主动围压模拟方法对混凝土材料主动围压下的力学性能进行了研究,模拟时采用弥散较小的三角形速度波加载,并利用波形良好的入射波、透射波重构了混凝土的应力应变曲线,重构结果显示混凝土材料在围压作用下力学性能发生变化,混凝土峰值应力、峰值应力对应的应变、韧性都随围压的增大而增加,与理论结果相符。     

基于混合PEBI网格的复杂井数值模拟应用研究

针对笛卡儿正交网格在描述复杂井型以及复杂油藏边界时存在的局限性，提出了综合运用径向网格、笛卡儿网格和六边形PEBI网格的混合PEBI网格计算方法。该方法中，在直井区域采用径向网格，可实现网格体积由小到大的变化；在复杂井区域采用笛卡儿网格，可充分把握井筒附近的流动状态；在油藏区域采用六边形PEBI网格，可，更好地逼近复杂油藏边界和断层的形态。应用结果表明，混合PEBI网格具有高度的灵活性，与有限差分五点格式相比，有效降低了网格取向效应，能够满足精细油藏数值模拟的要求。     

线性波中二维射流的大涡模拟

采用物理分步法对线性波中二维射流进行了大涡模拟（LES）．物理分步法将N-S方程剖分为对流、扩散及波动过程，对不同的物理过程分别采用适宜的方法进行求解．对流过程采用逆风-中心差分格式求解；扩散过程采用中心差分格式求解；压力方程采用SOR迭代法求解．LES模型模拟出了射流的成长过程及表面波的影响过程．表面波的影响使得射流轴线扭曲摆动，加强了射流与周围水体的动量交换．表明了LES理论对紊流细部结构具有独特的数值模拟能力，可望用以解决大量的工程实际问题．     

FLUENT的浆液远距离输送数值模拟研究

矿井灌浆管路系统是一个相对封闭的空间,浆液在流动过程中对管道的压力分布情况却难以掌握。因此,首先建立了一种浆液管道流动的数值计算模型,对其进行网格划分、边界条件设定和数值模拟计算流程,并对所建立的模型进行数值计算,得到浆液在管道中的变化特性;其次,针对静压灌浆和动压灌浆2种不同的方式对管道造成的影响程度,利用ANSYS FLUENT12.1分别对这2种不同方式时的压力场进行模拟,对比静压与动压灌浆时的管道压力分布特点和分析浆液在管道中流动过程的压力损失等情况,该模型可以较好的预测静压灌浆和动压灌浆时的管路中的压力分布状态,有助于分析管路输送过程中不同管路位置的压力变化及分布规律,模拟结果显示利用动压进行灌浆作业,可以起到显著的增压效果;最后,通过对比数值模拟计算和工业现场试验监测得到的数据,分析得出两者数据基本吻合。对比结果分析表明:该数值模型建立合理,对矿井远距离灌浆工作具有一定的指导价值。     

喷管通道内气体流动特性的数值模拟

分析了喷管通道内气体的流动特性，运用CFD软件Fluent模拟了Laval喷管在不同工况下的流场，数值模拟结果与相关文献实验结果基本一致，表明喷管通道内气体流场特性的数值模拟在实际工程应用中是可行的，为喷管的优化设计提供了有效的技术途径．     

高压匀质过程中油相液滴破碎的数值模拟

利用CFD(computational fluid dynamic)技术和PBM(population balance model)模型对高压匀质过程中油相液滴破碎的行为进行了数值模拟。得到了乳剂中油相液滴粒径大小随压力和湍流动能变化的关系,总结了粗略估计多次匀质之后液滴粒径的经验公式,并用实验对模拟结果进行了验证。结果表明,PBM模拟得到的液滴粒径随匀质压力变化的趋势与实验结果相一致,增大匀质压力获得的乳剂液滴粒径更小。     

水资源系统模拟中的自优化问题

水资源系统由于自身复杂性，数学规划方法难以推广，而模拟方法在许多领域得到成功应用。根据近年来人们期望模拟模型具有自优化功能的思路，提出一种模拟自优化的新方法，即根据控制论的反馈原理和方法，在模拟中引入反馈系统，通过对它的调整实现模拟模型自优化。实际应用表明反馈自优化方法大大扩展了模拟方法的功能，能够推广应用于水资源系统的其他领域。     

气力输送的数值模拟研究

对气相湍动能采用修正的κ-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,发展建立了气力输送的数学物理模型和计算方法,就垂直管中圆柱坐标系下二维悬浮稀相和密相动压气力输送过程进行了初步数值研究,所得结果(包括管压降、气固速度分布、一定输送量下最佳经济速度等)与文献实验结果吻合,为进一步用该法研究气力输送打下了基础.