页岩气储层压裂水平井三线性渗流模型研究

具有天然裂缝发育及纳米级孔隙的页岩气储层渗流具有多种模式,压裂水平井开发模式已成为页岩气藏主要 开发模式,渗流数学模型的建立与求解具有很强的理论意义和现实价值。借鉴已有的三线性渗流模型思路,重新设计 了模型的构成,并建立了包括解吸吸附的渗流数学模型,借助无因次化及拉普拉斯变换推导出单井压裂水平井页岩气 藏的产能公式和井底压力公式,最后,应用得到的结果进行了单井生产过程中影响因素的分析。通过研究与应用表 明,由该简化模型得到的公式能方便而且准确地计算并预测页岩气的产量变化,而且对于压裂设计也可提供设计参数 的优化分析方法。     

低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律

 油气藏改造时受地层复杂地应力的影响,压裂形成的垂直裂缝通常关于井筒不对称或裂缝左右两翼不在同一平面。针对垂直裂缝的特征,基于不稳定流理论,应用势理论、势叠加原理和数值分析方法,推导出低渗油藏垂直裂缝井产量动态预测模型,并利用实例分析了油井产量动态递减规律。结果表明,低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律表现为油井初期产量较高,油井产量递减速度较快,而中后期油井产量进入缓慢递减阶段;裂缝非对称率对油井产量变化的影响较小,在开发初期,不共面夹角对油井产量变化的影响较大,油藏非均质性强弱对油井产量变化影响显著;裂缝长度越长,裂缝导流能力越大,油井产量越高,产量递减速度越快;随着裂缝长度和导流能力增加,产量增幅逐渐变小。     

堤(坝)基层状粗粒土发生渗透变形的颗粒运移规律

堤(坝)基常出现强弱互层的土层结构,具有代表性的主要由强透水砂砾石层、弱透水细砂层和强透水砂砾石层组成,渗透时各土层微观的颗粒运移规律对于揭示堤(坝)基渗透变形和破坏机理至关重要。采用三维颗粒流程序并结合"反演模拟法",准确对颗粒细观参数进行了标定,有效的模拟了该多层堤(坝)基渗透变形的发展过程,获得了堤(坝)基渗透变形过程中的颗粒运移特点及颗粒流失情况。结果表明:渗透破坏主要发生在上部砂砾石层中,随着渗透破坏的持续发生,逐渐影响下部土层,该层中细颗粒在粗颗粒孔隙间移动而后逐渐流失,属于典型的管涌破坏。中间细砂层在上部砂砾石层管涌破坏后,其颗粒最先在管涌口正下方Z4区发生流失,其余区域颗粒流失相对较晚,且颗粒流失量均随着计算时间步的增加而增加,导致细砂层出现小范围的变形。随着计算时间的增加,上部砂砾石层的下沉量是逐渐增加的,当上部砂砾石层细颗粒流失达到一定程度,堤(坝)基发生破坏,将对上部建筑物产生重大危害。为从微观角度认识多层堤(坝)基流渗透破坏提供了一定参考。     

煤层中双重孔隙介质渗流理论的应用

 考虑煤层气稳定解吸和不稳定解吸特征,提出了两类窜流方式不同的双重孔隙介质煤层不定常渗流模型——双重孔隙介质煤层拟稳态和不稳态窜流不定常渗流模型.用有限体积法对其求解,并分析了两类模型在不同地质参数情况下的特征曲线.结果表明,稳定解吸和不稳定解吸现象的存在都延缓了煤层中压力波的传播;解吸系数的增大使煤层压降变缓,且在压力和压力导数曲线上表现为边界距离的增大.对于不同的煤层,当窜流系数过大或过小,或煤层储能系数过大时,计算得到的理论曲线不能表现出双重孔隙介质特征.这与现场测试资料曲线较难出现双重孔隙介质特征一致,从而找到了现场煤层测试难以出现双重介质特征问题的根源.     

基于示踪方法的土石坝绕坝渗漏探测

通过在钻孔中投放放射性同位素,对地下水渗流场进行标记,然后探测其浓度变化,利用同位素单孔稀释法得到钻孔中地下水的渗透流速,确定地层中的强渗漏带。利用温度示踪方法可以判别是否存在库水渗漏,其依据是库水与坝后地层温度分布规律不同,库水底部为低温,而地层温度随深度增加而上升,从而使当地地下水也具有随深度增加的趋势。若钻孔附近存在低温库水渗漏,则在钻孔温度分布曲线会出现拐点或低温谷。将此异常点作为孔中库水和当地地下水的分界点,根据所探测的渗流速度就可以分别计算出两部分的渗漏量。以某土石坝为例,利用同位素综合示踪方法进行了绕坝渗漏的判别和计算,为采取防渗加固措施提供依据。     

接触冲刷渗透破坏的室内试验研究

为了研究接触面法向作用力对心墙于基岩的冲刷破坏的影响,通过自行设计的接触冲刷试验仪实现了法向力的模拟,开展了室内试验研究,针对完整地基进行了9组近17个试样的接触冲刷试验。根据试验数据,分析了接触冲刷破坏的发生规律,及填筑条件、围压、渗流出口侧反滤保护对接触冲刷破坏的影响。所获得的实验成果为双江口工程的渗流控制设计与科研提供的基础依据资料。     

考虑渗流作用的非止水支护土压力计算

为了得出渗流作用下基坑中采用非止水支护结构土压力计算新方法,采用理论分析侧向圆弧渗流对土压力的影响,得到土压力的渗流等效系数,并采用算例结果分析的方法对土压力进行验证。研究结论表明,对于现行设计规范的土压力计算中没有考虑渗流的作用而又相似的基坑工程提供了可参考的土压力计算,并有助于新土压力计算理论的形成。     

地下结构抗浮设防水位和浮力计算

大量地下车库、下沉式广场等地下建筑的兴建,使抗浮问题非常突出。针对地下结构设计时抗浮设计水位的确定和水浮力计算问题,分析了地下水赋存状态与渗流特性、基础埋深与地下水层关系,介绍了设防水位的合理选取及水浮力实用计算方法,最后给出了工程算例。     

地下水渗流场可视化动态模拟与应用研究

针对地下水模拟系统缺乏动态处理和时空分析能力,基于有限元数值计算理论方法,以虚拟环境中可视化技术为支撑,提出了地下水渗流场可视化动态模拟的体系架构.设计了虚拟开采井条件下的流场仿真模拟和水位动态模拟算法,并通过建立流场的拓扑结构和特征提取、以及区域布点、质点途经单元的流速计算等,实现复杂流场的连续流线生成与动态跟踪模拟.以北京市平原区地下水渗流场为例,表明所提出的方法能够有效而准确地实现地下水渗流场三维动态模拟与可视化显示.     

河道、滞洪区洪水演进数学模型

采用有限体积法建立了适应河道、滞洪区复杂情况的洪水演进一、二维衔接数学模型构造了适合河道洪水计算的一、二维河道型网格和滞洪区二维地面型网格,网格具有多点、多面,既镶嵌又衔接的特点阻水建筑物对洪水演进速度影响较大,所以,将其模化成特殊通道,提出了洪水演进过程中渗流所造成的水体损失的计算模式．将该模型应用于大清河滞洪区,讨论了洪水边界条件,确定了模型糙率,率定了模型渗流参数．结合大清河“96．8实测洪水资料”进行了洪水演进数值模拟,分别对河道的水位、流量和滞洪区来水时间进行了模型验证,验证结果基本吻合．