页岩气直井非稳态非线性渗流的数值计算及产能预测

结合我国南方海相页岩气藏的实际,针对页岩气藏的特殊孔隙结构及多尺度流动的特征,首先由Knudsen数判断出储层主体流态为滑移流,并指出页岩气在页岩多孔介质中的传输过程是一个等温过程.然后修正了Beskok-Karniadakis二阶近似模型,建立了致密页岩气直井平面径向非稳态非线性渗流问题的数学模型.进一步应用玻尔兹曼变换将问题简化,并给出了求解压力场的数值离散显式迭代格式.最后数值计算得到了内边界定压条件下直井的压力场随时间、空间分布曲线,预测了产量随时间变化的规律,并分析了解吸、滑移和扩散效应对产量的影响.     

页岩气非线性渗流的有限元模拟方法

基于考虑解吸、扩散和滑移作用的页岩气非线性渗流理论模型,构建了以压力为自变量的页岩气非线性渗流的三维有限元方程.通过一个忽略解吸效应的页岩气稳定渗流算例和一个考虑解吸附效应的页岩气非稳定渗流算例,求解井筒附近压力场,以及压力和气井产量随时间的变化,并与文献中的理论解进行对比,验证数值方法的合理性.结果表明,本文提供的页岩气非稳定渗流数值计算方法,其结果与理论解吻合,且收敛性好,可用于页岩气开发中气井周围压力变化和气井产量的预测,为页岩气井设计和页岩气开采提供重要的手段.     

页岩气多尺度复杂流动机理与模型研究

页岩气储层纳微米孔隙、裂缝结构复杂,存在多尺度流动,气体的流动规律不同于常规气藏.本文对多孔介质内气体流动进行了研究,利用努森数划分不同尺度下气体流态,阐明了不同区域的流动机理和流动特征;综合考虑达西渗流、滑移扩散效应、井筒附近高速非达西效应等多重非线性效应,建立了页岩气储层多尺度统一流动模型.引入页岩气储层基质-压裂缝耦合两区模型,建立了页岩气储层压裂井定压条件下的两区压力分布和产能预测方程,并结合生产实例进行了参数敏感性分析.结果表明:随着滑移扩散系数、分形系数、压裂半径的增大,页岩气井产能增加,且增加幅度减小;考虑高速非达西效应较不考虑高速非达西效应时,页岩储层产能偏低,且高速非达西效应的影响小于滑移扩散对产能的影响.该模型为体积压裂页岩气产能预测及开发指标优化提供了理论依据.     

考虑基质收缩影响的煤层气流动模型及应用

基于表面物理化学原理，提出了考虑应变与煤基质收缩耦合影响的孔隙度和渗透率理论模型。在此基础上，建立了双重介质煤层气藏三维、非平衡吸附、拟稳态条件下气水两相流动数学模型。采用全隐式方法和正交极小化方法对模型进行了数值求解，并结合沁水盆地TL003井的生产实际进行了历史拟合。结果显示该井的渗透率随生产时间的推移呈现明显的改善趋势，但由于含水层的持续补给致使15^#煤层迟迟达不到临界解吸压力，产水量却居高不下，因此建议封堵15^#煤层只单独排采3^#煤层。     

考虑阀门关断的海底管道溢油量预测方法

利用改进后的特征线法预测海底输油管道阀门关断前泄漏量。阀门紧急关断后,由于管道两端无法继续提供压力流量等能够反映管内流动规律的实时参数导致方程组不封闭,在此引入综合泄漏系数Cd,通过充分利用阀门关断前的泄漏信息进行反解,实现阀门关断后泄漏量的计算。同时,开发相应的C#程序进行验证。算例表明,该方法能够成功预测出初始泄漏阶段、稳定泄漏阶段和衰减泄漏阶段的泄漏量和泄漏速度。     

页岩气藏数值模拟方法评价及选择

复杂的裂缝网络给页岩气藏数值模拟研究带来巨大挑战.本文利用离散裂缝模型(DFM),分别建立微尺度模型和矿场尺度模型,研究了不同基质渗透率和裂缝开度对应条件下,不同类型裂缝对页岩气总产量的贡献率.研究结果表明:在量级约为(10–8~10–4)×10–3μm2的页岩气藏基质渗透率范围内,且存在SRV改造区的条件下,页岩气产量以SRV内人工裂缝的贡献为主,SRV内以及SRV外天然裂缝的贡献量相对较小.因此,综合考虑计算复杂度和计算精度,可通过构建基质-天然裂缝表观渗透率和连续介质模型的方法表征天然裂缝,采用离散介质模型中计算网格少、效率高的离散裂缝网络(DFN)模型表征人工裂缝.     

基于相空间重构和Volterra的非线性寒区气温预测方法

对寒区冬季气温时间序列的混沌特性及其应用技术进行了研究.先通过0-1混沌测试法确定寒区冬季气温时间序列具有混沌特性,然后通过相空间重构,分别利用C-C算法和G-P算法确定延迟时间和嵌入维数.在此基础上,提出了一种相空间重构和Volterra滤波的寒区冬季气温预测方法.实例分析表明,提出的预测方法在预测精度、预测误差、预测效果方面均优于常见模型,证明该预测方法是可行和有效的.     

医用血管支架非线性扩张过程快速预测方法的研究

建立了血管支架变形影响因子与其变形结果之间的具有高度非线性识别能力的神经网络模型,通过引入学习因子η和动量因子ψ,采用附加动量项的权值修正方法,优化了网络训练算法,从而提高了网络训练速度和系统鲁棒性．结合实例对网络进行训练,并对预测误差进行了统计假设检验,检验结果表明血管支架变形神经网络智能预测结果与非线性有限元分析结果误差均值低于0．03％,训练后的网络能够较好地对血管支架变形进行预测．在此基础上,基于Pro／Toolkit工具,融合血管支架扩张变形神经网络智能预测模型,建立了血管支架力学性能快速评价工具,该系统实用性强、效率高,能大幅缩短血管支架产品开发周期     

耦合基质-天然裂缝渗流机理的页岩气表观渗透率

页岩储层微纳米孔隙、天然裂缝发育,不同类型孔隙中气体赋存状态和传输机理各异.本文在对天然裂缝定量表征的基础上,兼顾页岩气渗流特征和实际工程应用需要,综合考虑页岩岩芯孔-缝发育特征,基于渗透率串-并联模型建立耦合基质微纳米孔隙气体滑脱效应、扩散效应和天然裂缝渗流特征的页岩气表观渗透率模型,利用四川盆地牛蹄塘组天然裂缝发育的页岩岩样对理论模型进行验证.研究结果表明,该渗透率模型即能高度拟合天然页岩岩芯渗透率实验测量结果,又准确描述了岩芯内部基质孔隙和天然裂缝共同渗流的特点,更加符合实际渗流情况.总之,本文建立的页岩天然裂缝定量表征方法和综合考虑微纳米孔隙、天然裂缝渗流特征的表观渗透率模型不仅为页岩气藏复杂裂缝网络建模提供了一种新的手段,而且进一步推动了复杂缝网页岩气藏数值模拟研究工程应用的实现.     

考虑结构非线性的铁路弹性车轮动态特性研究

为研究结构非线性(包括弹性车轮橡胶材料非线性和接触边界非线性)对弹性车轮力学行为的影响,设计静动态试验获得弹性车轮中橡胶材料非线性本构关系并探讨了橡胶黏弹性特性;推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的转换关系,并确定黏弹性橡胶材料的刚度特性;基于橡胶Yeoh本构模型,建立整体车轮、线弹性车轮、考虑材料非线性特性的弹性车轮(以下简称:非线性弹性车轮)以及同时考虑材料与接触非线性特性的弹性车轮(以下简称:接触弹性车轮)等四个动力学模型,研究四种车轮模型在轮轨垂向力激扰下车轮的动态规律,并探明橡胶材料参数对弹性车轮动态特性的影响.研究表明:弹性车轮能有效降低车轮垂向振动;线弹性车轮的端点和中点较之非线性弹性车轮分别最大增加10%和13%的变形量,且橡胶中点变形量小于端点变形量;线弹性车轮较之整体车轮最大能降低17%的垂向振动,非线性弹性车轮较整体车轮最大能降低22%的垂向振动,同时考虑橡胶材料非线性和接触非线性对弹性车轮的动态特性影响不显著;四种车轮振动主频均为3～5, 10以及22 Hz;弹性车轮的振动和变形量随材料硬度增加而增加.     

考虑寄生参数的PWM变换器传导干扰预测

通过对三相变换器主电路各部分高频寄生参数的研究,对变换器传导电磁干扰的产生机理及共模、差模干扰耦合路径进行了分析,给出了确立寄生参数及其拓扑结构的一种方法,提出了三相变换器系统的高频干扰预测模型并使用频域计算的方法得到了相应的频谱.设计实验,并以一台大功率整流器为对象进行了实验测试.实验结果与计算结果的对比验证了理论分析的正确性.     

考虑孔隙压密的岩石非线性变形行为计算分析

含孔隙裂隙岩石的非线性变形对分析岩体工程中的力学响应和安全评价具有重要意义.需要考虑岩石的孔隙性建立能够反映岩石变形非线性特性的本构模型.本文首先分析了岩石非线性变形的力学机理,将岩石的全应力应变曲线分成两段.然后对两段分别建立本构关系:在压密闭合阶段,提出压密因子的概念,以表征孔隙率变化对岩石变形特性的影响;除压密闭合阶段外的另一阶段,基于损伤理论,采用岩石细观单元本构模型来描述,以最大拉应变准则和摩尔-库仑准则作为损伤判断准则.借助有限元分析软件COMSOL Multiphysics,通过MATLAB编程实现对该模型的数值求解.为验证模型的正确性,将数值模拟得到的结果与试验数据进行对比.最后,对6种孔隙率不同但岩石基质相同的岩石进行了单轴压缩破坏过程数值模拟.研究结果表明:运用提出的压密因子所建立的本构模型可以很好地模拟岩石的压密闭合阶段的非线性,对同种岩石孔隙率越大单轴抗压强度越小,随孔隙被压密弹性模量越来越大.     

香云纱染整技艺机理解析及铁还原菌对过乌用泥的强化作用

具有六百多年传承历史的香云纱染整技艺是一种同时结合植物染(过薯莨)和矿物染(过乌)的独特纯手工染整工艺,已被列入国家级非物质文化遗产,但香云纱染整技艺的科学机理尚未被系统解析.本研究采用电离喷雾高分辨质谱和红外光谱等分析方法,分析了薯莨色素的组成成分和结构,探究了其与丝蛋白的相互作用机制;通过化学模拟法从分子层面解析了"过乌"工艺的化学机理,并考察了微生物对"过乌"河泥特性的维护作用.结果表明:薯莨色素中同时存在儿茶素类缩合单宁酚和醌两种结构,其通过多位点氢键与丝蛋白肽键结合;曝晒后向阳面胶质色素进一步与河泥中Fe(II)反应形成溶解态缩合单宁络合物,并快速被氧化形成含Fe(III)的黑色沉淀,最终形成一面乌黑发亮一面棕色的香云纱.并发现微生物的铁还原作用是保障"过乌"河泥质量和呈现香云纱经典特色的关键,通过添加具有铁还原功能的希瓦氏菌S12可以显著改善不合格"过乌"用泥的染色性能.本研究的结果对保障我国古老的香云纱染整技艺的传承和推动该产业的规范化生产提供了可靠的科学理论支撑.     

考虑NBTI空穴俘获释放机制的组合逻辑门延迟预测

随着集成电路工艺尺寸下降到纳米级,负偏置温度不稳定性(NBTI)成为影响电路可靠性的首要老化效应.精确的老化预测模型是节省防护开销的重要前提.针对已有反应扩散机制下阈值电压变化预测模型存在的预测偏差问题,本文分析了NBTI空穴俘获释放机制下阈值电压变化模型,提出了新的组合逻辑门传输延迟预测模型(TDDP),达到了更精确预测数字电路老化的目的,为老化防护提供了更优的参考模型.实验结果表明,针对设置时序余量的老化防护方法,在保证10年等值生命周期可靠性的前提下,参考TDDP模型比参考已有的RD延迟模型减少平均17.8%的时序余量开销.     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定,但一般首先假设其中的优化问题初始可行,而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统,提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器,设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器,以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定;对整个切换系统,基于状态估计,设计在各组件间平稳切换的切换律,以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真,验证了本文所提控制器的有效性．     

考虑盐岩蠕变的盐穴储气库地表动态沉降量预测

将盐穴储气库地表沉降量计算分为造腔和存储两个阶段进行研究,考虑了盐岩蠕变性的影响,采用扩展形式的Gaussian曲线表示沉降区形状,建立了盐穴储气库地表动态沉降量计算模型,并推导出相应的地表动态沉降量计算公式.采用本文模型、Schober＆Sroka模型、Fokker模型和FLAC3D对某盐穴储气库地表动态沉降量进行了模拟计算,分析了盐穴储气库的造腔速率、内压、埋深、直径、高度和时间等因素对盐穴储气库地表动态沉降量的影响,并对比了计算结果.计算结果表明：本文模型考虑到盐岩蠕变性特征具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算精度要求;盐穴储气库地表动态沉降量随着造腔速率、埋深、直径、高度和时间增加而增加,随着内压增加而降低;内压、埋深、直径和时间对盐穴储气库地表动态沉降量影响比较显著,而造腔速率和高度对其影响不显著.     

基于PLS及时间序列法的卷烟销量组合预测方法

以A省及17个地市约七年间的销售面板数据为研究对象,首先建立三个单项预测模型,即Hoher—Winter季节乘积模型、时间序列分解法模型和偏最小二乘回归模型。在得到三个单项模型预测值之后,再运用组合模型方法,对三种模型的预测结果进行优化。实证结果显示,本组合预测方法更进一步的提高了预测精度,同时对卷烟销量预测实际工作具有借鉴意义。     

考虑井间干扰的底水气藏临界产量计算方法

对于井间距较小的开发井网,井间干扰会对气井临界产量的计算造成较大影响。在以往单井临界产量计算模型的基础上,根据气水两相渗流理论及叠加原理,分析井间干扰对气井临界产量的影响,推导考虑井间干扰的底水气藏气井水锥高度和临界产量公式,并通过牛顿迭代法计算气井临界产量。实例计算表明,井间干扰对气井临界产量有很大影响,考虑了井间干扰的气井临界产量比不考虑井间干扰的临界产量小26.67%。该研究对于底水气藏的合理开发具有一定的指导意义。     

一种考虑飞行轨迹不确定性的碰撞风险评估方法

随着交通工具智能化与无人化的发展,交通系统的自动化管理成为一个必然趋势.而对于交通自动化管理系统,准确评估碰撞风险从而保证交通安全是一项关键技术.本文提出了一种基于碰撞概率计算的碰撞风险评估方法,以碰撞概率作为安全评估指标,帮助智能交通系统对碰撞风险进行精确控制.对具有不确定性的飞行轨迹之间的碰撞概率进行计算主要分为三...