考虑解吸作用的低渗透煤层中双重介质渗流理论研究

根据煤层低渗透和赋存特征,考虑启动压力梯度及解吸的影响,建立了煤层非稳态窜流方式的双重介质渗流模型。利用基于delaunay网格的有限体积法(FVM)对模型进行求解,得到了双重介质低渗透煤层试井理论曲线,并分析了模型在不同地质参数情况下的双对数曲线的特征。结果表明:基质储能系数越大,对生产越有利。只有当压力梯度大于启动压力梯度时,流体才能流动。解吸现象的存在延缓了煤层中压力波的传播,因此煤层气(CBM)开发早期需要缓慢排水,尽可能将压力降落传播到较大范围形成面积降压,有利于提高CBM的最终采收率。     

求解双重孔隙介质油藏压力的一种新方法

求解双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力要比单浊介质油藏不稳定渗流压力复杂得多, 地于复杂边界是条件的双重浊介质油藏模型,很难求得其压力解。提出了将单隙介质不稳定渗流压力解转换为双重孔隙介质渗流不稳定压力解的方法,其步骤是：①单浊介质油 稳定渗流的拉氏空间压力解＾－ＰＤ（ｚ）乘以拉氏变量ｚ;②用ｚｆ（ｚ）代替＾－ｐＤ（ｚ）中的ｚ,得到一个表达式;③该表达式除以ｚ即得到双重浊介质油藏稳定渗流的拉氏空间压力     

肝脏小叶的双重介质渗流模型及渗流模式

将肝脏内的肝血窦和窦周间隙当作多孔介质处理,采用多重连续介质生物渗流的理论,建立了一个基于双重介质渗流理论的生物力学模型,通过有限元法求解了特定情况下的渗流场,并分析了肝小叶区域内血液、组织液的流动规律与物质交换特征.     

非饱和流固耦合双重孔隙介质模型控制方程

裂隙岩体非饱和渗流和流固耦合是普遍存在的现象,利用双重孔隙介质模型,在多孔介质弹性理论和广义有效应力的基础上,给出了双重孔隙介质非饱和流固耦合方程的数学推导,经过离散化后可以用于数值计算,最后提出了一些需要进一步解决的问题.     

求解双重孔隙介质油藏压力的一种新方法

求解双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力要比单孔隙介质油藏不稳定渗流压力复杂得多,而对于复杂边界条件的双重孔隙介质油藏模型,很难求得其压力解。提出了将单孔隙介质不稳定渗流压力解转换为双重孔隙介质渗流不稳定压力解的方法,其步骤是：①单孔隙介质油藏不稳定渗流的拉氏空间压力解ｐＤ（ｚ）乘以拉氏变量ｚ;②用ｚｆ（ｚ）代替ｐＤ（ｚ）中的ｚ,得到一个表达式;③该表达式除以ｚ即得到双重孔隙介质油藏不稳定渗流的拉氏空间压力解ｐＤｆ（ｚ）;④采用数值拉氏反演Ｓｔｅｈｆｅｓｔ方法即可得到真实空间内的双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力解。该方法求解过程简捷,计算结果正确     

煤层中双重孔隙介质渗流理论的应用

 具有裂缝和孔隙两种类型孔隙的多孔介质称为双重孔隙介质.该类介质中裂缝主要作为流体的流动通道,孔隙主要作为流体的储集空间,裂缝和基质的渗透率差异较大.根据双重孔隙介质的概念,煤层具有大量微孔以及连接微孔的节理和裂隙,且孔隙的渗透率一般远小于裂隙的渗透率,因此,多数煤层可以看作双重孔隙介质.     

孔隙-裂隙双重变形介质中的油水两相流动理论研究

在连续介质力学理论架构下,文章建立了饱和油水两相渗流与变形孔隙-裂隙双重介质耦合作用的理论来模拟裂隙砂岩储层中的油-水渗流,提出了基于双孔隙固相系统变形与油水两相渗流的全耦合力学模型;在对力学模型给予适当简化的基础上,应用解耦的有限元数值解方法对裂隙储层的两相流体压力、饱和度以及储层变形等参数进行了数值模拟;结果表明,裂隙储层流体运动主要由裂隙变形、油/水的PVT特性所决定。     

聚合物溶液在孔隙介质中的渗流机理

以收缩流道作为孔喉模型,采用数值方法研究了粘弹性流体、幂律流体和牛顿流体在孔喉中的流动压力梯度随流变参数和喉道直径的变化,以此作为流体在多孔介质中渗流的理论基础,探讨了3种具有不同流变性质的流体在多孔介质中的流动阻力特性。结果表明,对于粘弹性流体,阻力系数随着松弛时间和流速的增加而增大,随充填颗粒尺寸的减小而增大;对于牛顿流体,阻力系数为常数;对于幂律流体,阻力系数为幂指数、稠度系数、孔隙度和渗透率的函数。     

一类双重介质异常渗流问题的精确解及压力动态特征

引入异常扩散指数θ，运用该参数来刻画裂缝网络的连通状况，并能反映渗流发生在裂缝网络时的异常情况。在此基础上，建立了一类双重介质渗流问题的数学模型。利用拉普拉斯变换数值反演方法作出了典型压力曲线图版，讨论了压力动态特征，分析了异常扩散指数θ及流动参数ｗ和λ对压力动态的影响。结果表明，θ在整个流动过程中都对压力曲线有影响。随着时间的增加，压力曲线相互发散，而当θ＝０时此模型即为一般的Ｗａｒｒｅｎ－Ｒｏ     

考虑二次梯度的非线性双重介质渗流模型

古典渗流理论常被简化为简单的常规线性渗流,这与实际情况有很大误差.针对双重介质油藏,从质量守恒原理出发,详细地推导出了二次压力梯度非线性渗流偏微分方程,发现线性渗流是非线性渗流的近似、简化与处理;建立了考虑二次压力梯度的双重介质不稳定渗流试井数学模型;对其变量代换,最后利用Douglas-Jones预估-校正数值解法进...     

我国煤层气抽采方法及在晋城矿区的应用

瓦斯是煤矿安全生产的最大威胁之一,同时也是人类生存环境的破坏者,因此,有效地进行采前预抽和利用已受到人们的重视。针对中国煤层气赋存的低压、低渗、低饱和等复杂地质特征,探讨了现有煤层气的开采方法及优缺点,包括:井下瓦斯抽放、地面垂直井抽采、煤与瓦斯共采和废弃矿井抽采等,并结合晋城矿区具体条件研究了各种抽采方法的适用性。研究结果可为中国煤层气的有效开采和利用提供参考。     

基于双孔模型的含流体各向异性介质地震波场数值模拟

裂缝的存在是诱导地下介质产生各向异性的主要原因,而裂缝中的流体则能够对地震波产生十分明显的能量衰减。本文基于双重孔隙介质理论,对含流体各向异性介质的地震响应特征进行了数值模拟,发现双孔介质的各向异性与介质的渗透率、裂缝密度、有效压力和频率均有重要联系。基于衰减各向异性理论,推导了含流体各向异性介质二维三分量应力-应变关系,结合旋转交错网格有限差分法,通过数值模拟给出了双孔介质中地震波的传播规律,结果表明裂缝密度的增大能够显著地增强介质的各向异性,使得q P波和快慢q S波垂直或平行于裂缝面的波前面均更接近椭圆,且流体的存在能够对q P和q S波相速度造成较为显著的衰减。     

表面活性剂对煤层气压裂伤害研究

 为评价压裂液中表面活性剂对煤层气压裂过程的影响,利用煤岩样品针对阳离子、非离子、阴离子表面活性剂和表面活性剂复配体系,开展膨胀性、润湿性、吸附性能、表面张力、煤岩伤害和煤层气吸附解吸附物理模拟实验。将不同表面活性剂和复配体系的煤岩膨胀高度、接触角、煤粉中吸附形态和吸附量、措施前后表面张力和煤岩渗透率、吸附和解吸附曲线进行对比分析,进而优选表面活性剂体系。研究结果表明：水和表面活性剂溶液对所选煤岩膨胀性影响不大;阳离子可以增加憎水性,非离子保持煤岩水润湿性,阴离子会增加煤岩水润性;非离子表面活性剂有利于扩大煤岩孔隙进而提高煤层气的解吸附作用;双子表面活性剂（GM）为点状吸附,烷基酚聚氧乙烯醚（OP）为平铺吸附,十八烷基三甲基氯化铵（1831）为连体状吸附;双子-烷基酚聚氧乙烯醚（GMOP-4）复配体系措施前后表面张力较低,大幅度降低了GM 的吸附量且对煤层气解吸附过程具有促进作用;GMOP-4 复配体系实现了阳离子表面活性剂在煤层气压裂措施中低成本、高性能的应用。     

煤层气吸附解吸规律研究进展

调研了煤层气吸附理论与实验、水对煤层气吸附解吸过程的影响与煤层气液固吸附理论体系等3方面的研究进展,总结了气相吸附理论在煤层气吸附研究中取得的成果以及水对煤层气吸附的影响作用,分析了气相吸附理论在解释煤层气吸附状态时存在的问题,介绍了最新的液相吸附理论及在此基础上的煤层气复合解吸理论。不同相态的水对煤层气的吸附作用不同,煤样含水饱和度较低时,气相的平衡水可以显著降低煤层气的吸附量;当含水饱和度达到一定临界值时,含水量对煤层气吸附量变化的影响不大;而煤样中含水进一步增大时,注水煤样中液相水可以增加煤层气的吸附量。煤层气的赋存状态与气相吸附规律并不相符,而煤层气的液相吸附理论可以同时解决煤岩在水环境下生烃的条件及气相吸附没有临界解吸压力的问题;在液相吸附的条件下,煤层气的解吸过程是由气相及液相解吸共同控制的复合解吸过程。     

煤层气井负压排采技术潜在增产因素分析

排水降压采气是煤层气井开采的主要方式,而煤层气井开采过程中常出现自然产量低。为促进煤层气的解吸和渗流,现场多次采用了负压排采技术并取得了很好的增产效果,研究煤层负压排采技术的潜在增产因素可以完善其技术的理论基础,对今后更好地指导现场煤层气井开发生产以及推广至地质特征、生产特征相似的煤层气区块具有重要的增产意义。探讨了负压技术可能带来的潜在增产因素,并且对负压排采井的选择、使用负压设备的时机提供了排采建议。研究表明:由于煤层气常以吸附态赋存以及煤储层特点,负压排采技术在增大生产压差的同时,可能会起到提高裂缝导流能力、解除表皮污染、促进井间干扰以及增强甲烷滑脱和煤基质收缩等有利效果,同时也会起到加大应力敏感以及裂缝闭合的可能性。可见负压排采技术的正确使用,能最大限度降低废弃压力,提高煤层气的最终采收率。     

我国煤层气抽采方法及在晋城矿区的应用

瓦斯是煤矿安全生产的最大威胁之一，同时也是人类生存环境的破坏者，因此，有效地进行采前预抽和利用已受到人们的重视。针对中国煤层气赋存的低压、低渗、低饱和等复杂地质特征，探讨了现有煤层气的开采方法及优缺点，包括：井下瓦斯抽放、地面垂直井抽采、煤与瓦斯共采和废弃矿井抽采等，并结合晋城矿区具体条件研究了各种抽采方法的适用性。研究结果可为中国煤层气的有效开采和利用提供参考。     

新疆大倾角煤层的煤层气开采方式探讨

作者针对新疆大倾角、低渗透率煤层的特点，从理论角度探讨了一种从丛式井变形而来的扇状丛式井进行煤层气开采的方式，以达到高效、经济的目的。并提出需要攻克的一些煤层气开发技术问题。由于新疆还没有真正意义的煤层气开发，这种开采方式有待于在实践中应用和完善。     

煤层瓦斯运移的数学模型

研究了地应力、地电场对某层瓦斯运移的影响，并应用渗流理论的基本原理，建立了考虑地应力、地电场在内的煤层瓦斯渗流方程。     

采空区气体二维流动的数学模型及其有限容积法

针对实际采空区中的气体流动有相当大的区域偏离了达西定律,而服从非线性渗流定律的情况,根据Bac}IInat提出的非线性渗流方程,建立了二维采空区内混合气体非线性渗流方程和氮气、瓦斯在采空区内弥散方程的数学模型,并给出不同的边界条件。采用有限容积法对其离散,可以得出整个采空区流场的压力、渗流流度及氮气、瓦斯的浓度分布情况,为采空区瓦斯抽放、防灭火工艺参数的优化提供了可靠的依据。