岩土热响应测试中地温场的ANSYS模拟

应用ANSYS软件,建立二维的单井单U型传热模型对岩土热响应测试中地温场的分布规律进行模拟,模拟区半径设为5m,模型传热遵循瞬态热分析理论。为了控制精度,使分析结果更符合实际情况,采用智能网格划分,精度控制为3。在PE管内侧施加恒定热流,温度为37.6℃,热流密度为660 W/m2,在模拟区外边界施加恒定温度13。经过72h的测试过程,得出测井周围岩土体的温度分布规律,模拟区内最高温度37.6℃,最低13℃,影响半径约为1m,地温梯度在测井附近最大,离测井越远地温梯度越小。对模拟结果的分析得出,在测试48h时地温场就达到稳定状态,这与实际的测试时间相吻合。又通过模拟和数理统计得出回填料导热系数、岩土体导热系数与影响半径之间的关系。     

地温场分布特征及控制因素研究——以遵义地区为例

本文以遵义市地热勘查区为研究对象,根据对钻孔测温数据进行计算,得出了遵义地区(水平及垂直)地温场的变化特征,并分析了遵义地区地温场分布的控制因素。研究结果表明该地区地温场平面变化为由东向西呈逐渐升高趋势,自北向南呈近等值区分布;在垂直方向上温度随深度的增加而增加,岩性发生变化,地温梯度随之变化。遵义地区地温场变化及地温异常主要受该地区地质构造、地层岩性、水动力作用、及放射性元素的影响。     

马尾山硫铁矿围岩温度特征及开采层地温计算

根据安徽马尾山硫铁矿矿区三个钻孔地下水的实测温度,分析了矿体围岩温度场的特征。通过温度数据拟合得到了实测地温梯度。结合地下水的运动修正地温梯度,最终计算得到了大地热流和开采层的温度。另外,根据区域地温下延公式对开采层温度进行了计算。计算结果表明,通过修正后的地温梯度计算得到的开采层的温度与应用区域地温下延公式计算得到的温度是一致的。开采层温度略高于安全标准,但不会产生热水危害。     

济阳坳陷中新生代古地温分析

本文在系统取样分析的基础上,根据干酪根镜质体反射率对济阳坳陷中、新生代的古地温状况进行了探讨。选用的几口研究井的镜质体反射率对数值与深度呈线性关系。研究认为,本区中、新生代各自具有较简单的受热史,不存在明显的温度间断和畸变。但中、新生代之间具有明显的温度跃变,表明中生代地层因地壳抬升曾一度受到剥蚀。文中根据镜质体反射率资料对部分井进行了剥蚀厚度的恢复。文中利用最小二乘法分别对中、新生代建立了几口研究井的镜质体反射率与古地温之间的关系式,并进而确定了各井不同地质时期的古地温梯度值。结果表明,本区中生代地温梯度略高于新生代。新生代早期地温梯度较高,中期稍有下降,晚期复又回升,呈现明显的“马鞍形”演变趋势。本区新生代平均古地温梯度与今地温梯度接近,故在研究有机质演化史时基本上可用今地温梯度代替新生代时期的古地温梯度。     

宿县矿区地温特征及控制因素分析

文章用三点法对宿县矿区地温数据进行校正,并通过井下稳定实测数据进行修正,获取可利用的地温基础数据,进而研究矿区地温分布特征和控制因素。研究发现:矿区中部地温梯度大多为2.2~2.8℃/hm,局部地区地温出现正异常;矿区西南和西北地区地温梯度较低,多数低于1.9℃/hm,并出现负异常;同一水平上,矿区西南部地温较低,东北部地温较高,而中部地温比较稳定呈过渡趋势,从矿区西南部到东北部地温逐渐增加;矿区地温主要控制因素是矿区构造、松散层和地下水。     

井下循环温度模型及其敏感性分析

准确的井下循环温度对钻井与完井工程十分重要。在前人的基础上,根据热力学第一定律及传热学基本原理,建立了井内液体与井筒之间热交换的二维瞬态循环温度的数学模型,用无条件稳定的全隐式有限差分法数值求解数学模型,将所建立模型的预测结果与有关模型进行比较,并对影响井下循环温度的参数进行敏感性分析。该模型可用于计算实际循环条件下的管内液体、管壁、环空液体与地层的温度分布。     

深层页岩气水平井井筒瞬态温度场研究与应用

深层页岩气水平井钻井过程井筒瞬态循环温度对旋转导向工具的选择具有重要作用。基于井筒与地层间的对流换热机理及能量守恒原理，建立了井筒瞬态温度场模型；分析了循环时间、排量、水平段长度和入口温度对井筒瞬态温度的影响；优选了页岩气水平井轨迹控制方法，提出了降低井底循环温度的工程措施。结果表明，上部井段环空钻井液循环温度随循环时间和排量的增加而增加，而下部井段环空钻井液循环温度反而降低；随着水平段长度增加，环空钻井液循环温度增加，水平段越长，循环降温效果越低；随着钻井液入口温度增加，钻井液出口温度增加，下部井段环空钻井液循环温度随入口温度的变化较小。当垂深超过4 000 m后，水平段较短时，可采用旋转导向钻井工具；水平段较长，井底循环温度高于135℃后，推荐采用螺杆配LWD测量工具。采用增加循环时间、排量及边循环边下钻的方式可降低井底循环温度，以确保旋转导向工具和LWD工具处于安全工作温度内。     

利用伊／蒙混层矿物对山东济阳坳陷古地温和剥蚀深度的反演

山东济阳坳陷盆地是受太平洋板块构造俯冲运动的影响,形成于古近系的古新世-始新世（Ek—Es）．本文通过对济阳坳陷盆地中Esd—Ek地层自生伊／蒙混层矿物的研究,探讨了其经历的古地温和古地温梯度,在此基础上,对Es4-Ek地层的剥蚀深度进行了估算．研究发现,东营凹陷郝科l井处自生伊／蒙混层矿物反映的Es4～Ek古地温梯度为3．90℃／100m,剥蚀厚度为360m左右;惠民凹陷盘深3井中Ek古地温梯度为3．92℃／100m,剥蚀厚度为135m左右;沾化凹陷桩深1井中Es4～Ek古地温梯度为3．82℃／100m,而该处Es4-Ek地层基本没有剥蚀．但从沾化凹陷中自生伊／蒙混层矿物的分布特征看,在义170井处的Es4地层剥蚀厚度达390m,可见沾化凹陷中Es4-Ek地层剥蚀厚度变化较大．另外,济阳坳陷盆地的古地温梯度普遍高于现今地温梯度,该盆地自形成以来一直处于降温状态．研究结果说明利用伊／蒙混层矿物特征来探讨古地温,获取古地温梯度,并恢复剥蚀厚度是一个比较有效的方法．     

地温梯度研究中应该注意的问题

在研究沉积型盆地地下热资源的分布过程中,经常通过对地温梯度的研究来确定地下的热分布情况,而不是研究大地热流的分布,但是在研究地温梯度的过程中,经常将不同深度下计算的地温梯度放到同一平面中进行比较,这样就会给实际的研究造成错误的指导,地温梯度与计算井段的深度是密切相关的,要将地下的情况放到平面上进行分析研究,就必须将不同深度下的地温梯度规一化到同一深度面上讨论,现提出一种解决的办法,即规一化地温梯度的计算方法。     

利用微差井温测试资料确定原始油藏导热系数

完善了由微差井温测试资料确定原始油藏导热系数的理论，分析了钻井、完井或洗井造成井筒及近井带地层冷却对后期温度恢复过程的影响，提出了由井筒内流体介质温度测试资料反推对应地层温度曲线的方法．分析了热平衡状态下井筒本身的存在造成井筒内测试温度与实际地温的偏差及对地层导热系数计算结果的影响．     

四川盆地区域地温场的特征

根据钻井测温数据及前人研究结果,编制了四川盆地1000,2000,3000和4000m四个特定深度的等温线图,以及中、新生界陆相地层地温梯度等值线图。通过对该区岩心放射性含量数据的搜集和样品的测定、地层生热率的统计和热导率的估计,并且辅助数值模拟计算,认识到四川盆地区域地温场的特征与本区区域构造特征相关,除此以外,个别局部地温较高地段可能还与基底中放射性元素的局部富集有关。     

关中地区U型地热井水平井段高效换热规律数值模拟

为研究U型地热井水平井段在采暖期间换热能力随注水流量的变化规律,并在非采暖期间不同流速且地层恢复至初始温度的前提下确定最优流速及最大取热量,以西安市深度为2 050 m的垂直埋深U型地热井水平井段取暖系统为研究对象,利用ANSYS FLUENT软件进行数值计算。根据恒定入口水温和流速的现场实际情况,建立了数值模拟的物理模型和数学模型,设置合理的边界条件,得到了U型地热井水平井段换热能力随流速的变化规律。研究表明在同一采暖期间,注水流量越大,出口水温越低,取热量越大。在流速为0. 3 m/s即流量为33. 85 t/h时地层在非取暖期间可以恢复至初始温度且水平井段最大取热量为1. 81×1013J.     

深层碳酸盐岩地层长水平段钻井井筒温度分布模型研究

为克服深层海相碳酸盐岩地层长水平段钻井作业过程中的井下高温问题,结合深层海相碳酸盐岩气藏长水平段钻井过程的特点,建立了综合考虑多源项、非牛顿流体螺旋流动、变热物性参数的钻井井筒瞬态温度分布数值模型。基于该模型,研究了水平段长度、循环时间、钻井液排量、入口温度对井筒温度分布的影响规律。结果表明：随着水平段长度的增加,井底温度会显著增加;增加循环时间、增加循环排量、降低钻井液入口温度等措施对降低深层长水平段井底温度的作用有限。可见,为保障深层碳酸盐岩油气资源开发的顺利进行,须提高旋转导向工具的耐温极限。     

无隔水管海底泵举升系统循环温度变化动态模拟

由于无隔水管海底泵举升系统使用回流管线代替隔水管作为钻井液上返的通道,造成海水段钻井液注入与上返的路径成为了两个相互独立的单元,流体的换热方式发生了较大变化。为此,以系统的结构特点为依据,分段建立了其不同结构内的循环温度模拟动态分析模型,并对全系统的循环温度变化进行了动态模拟。研究结果表明,与Lima和Pereira等所建立的解析解模型相比,论文所建立的模型更贴合实际的钻进情况,且模拟的结果具备准确性;在钻井作业过程中,作业时长的变化会造成全系统的循环温度发生变化;钻井液的密度变化同样会使全系统的循环温度发生改变,但变化的趋势与作业时长不同;作业水深的改变主要会对海水段各结构内的循环温度造成影响,但对地层段相应结构的影响较弱。     

盐岩层钻井中盐岩蠕变量的研究与应用

盐岩地层钻井过程中常因盐岩蠕变造成卡钻、井壁坍塌、井眼报废等复杂情况。为此,深入研究盐岩蠕变量的变化规律对解决此类问题有十分重要的意义。通过对盐岩地层蠕变缩径的力学分析,建立了确定盐岩蠕变量的简单解析模型;并对盐岩蠕变量随地层温度、上覆岩层压力、钻井液密度等的变化规律进行了详细的分析。分析结果表明:盐岩蠕变量随着地温梯度、地应力梯度、蠕变系数、裸露时间的增加而增加,而随着蠕变常数、应力指数、钻井液密度的增加而减小;各因素对盐岩蠕变量的影响程度随着井深的增加而加剧。还对中东某区块进行了实例计算,结果表明:基于该模型确定的合理钻井液密度与盐岩地层实际钻井钻井液密度值吻合较好,说明该模型准确可靠,值得生产现场确定盐岩地层合理钻井液密度借鉴。     

无吸液芯径向热管的传热机理

研究了无吸液芯径向热管的传热机理,由可视化实验推测其换热机理为液体沸腾换热和蒸汽对流换热,在碳钢-水径向热管实验中,所测管壁温度分布证实了以上推测的机理,由实验数据计算沸腾换热量,蒸汽对流换热系数随其流速变化而不断改变,推导出对流换热系数表达式。将换热系数表达式导入计算中,做为传热边界条件,模拟管壁温度以及蒸汽温度和流速。管壁温的计算结果与实验所测值能很好的吻合,这进一步验证了无吸液芯径向热管的传热机理。     

三角函数热流模型与EASY%Ro法结合恢复古地温梯度史

EASY%Ro法是一种能与现今Ro垂向分布达到最佳匹配的古地温梯度的反演热史分析法,涉及到重要环节是约束条件的最优化计算。计算发现,EASY%Ro得到的地温梯度史有一定的不确定性;这种不确定性发生在反演地质时间段的早期。根据三角函数古热流模型简化而来的三角函数古地温梯度模型,将该模型用于EASY%Ro法求解古地温的约束条件中,使求得的古地温梯度称为—连续函数,可以更好的反映地温梯度在地史上的连续起伏变化,克服了以往单独用EASY%Ro求解古地温梯度时多解性问题或不确定性,具有唯一性,有效避免多解性,得到的古地温梯度为连续可导函数,更符合古地温在地史的变化特征。经在松辽盆地王府断陷使用得出王府断陷地温梯度史大致分成3个阶段,断陷期(火石岭组~营城组)的由高地温梯度到低地温梯度的下降阶段;拗转换期至坳陷期(登娄库组至嫩江组的)的地温梯度缓慢上升阶段;反转期的稳定地温梯度阶段。     

伊通地堑莫里青断陷地温场及其应用

通过探井地层测温资料收集及地温梯度计算,建立了莫里青断陷基底埋深预测模型,确定了断陷内不同二级构造单元内烃源岩生烃门限深度以及双阳组有效烃源岩的范围。研究表明,莫里青断陷地温场差异性主要受盆地构造背景的控制,推测在断陷西北缘的伊47—伊45—伊8井区的深层是值得进一步钻探的有利目标区,该区发育较大规模的双一段低位扇砂体且其上覆优质烃源岩,成藏条件十分优越。     

煤层温度和应力梯度变化对煤层瓦斯压力计算的影响

针对煤层在地表有露头或出口的情况,根据煤层瓦斯渗流方程,提出了考虑煤层温度和地应力梯度变化的煤层瓦斯压力的计算方法。对某矿井煤层瓦斯的理论计算和实例结果表明：煤层温度和地应力梯度变化对煤层瓦斯压力有较大影响,对于深部开采煤层和高温矿井,考虑地温和地应力梯度的影响,将使所确定的煤层瓦斯压力值更准确。     

江汉盆地拖市构造热演化特征及地质意义

该文利用油层温度和井温资料建立了江汉盆地拖市现代地温场分布，并估算了大地热流；采用镜质体反射率积分法计算了两期古地温梯度；用均一法实测硬石膏包裹体捕获古温度数据。结果表明，不同时期的热演化反映区域构造活动具有从东北向西南迁移的规律。根据热历史与成岩及构造演化之间的关系，讨论了导致该区域储层致密的主要因素硬石膏的充填与沉淀特征。