煤层瓦斯扩散—渗流规律的初步研究

以扩散、渗流理论为基础,借助传热学、传质学中的基本理论,对瓦斯的解吸过程进行理论推导,建立了瓦斯扩散－渗流方程,并采用隐式差分法对瓦斯一维平行流动和径向流动方程进行了计算机模拟,结果与生产现场较为相符。     

水-气两相流在煤层中运移规律

在考虑煤层气溶于水的情况下，探讨了水—气两相流在煤层中的运移规律，建立了煤岩体为弹塑性小变形时煤岩变形场的数学模型，并应用多相渗流力学理论，建立了两相流渗流场模型：通过煤体骨架变形对流体渗流的影响和流体渗流对煤体变形的影响，将有效应力、孔隙流体压力分别引入到渗流物性参数中，实现了流固耦合的相互作用。     

石油渗流新的运动形态及其规律

经过大量的室内实验研究,发现石油渗流除了通常的线性达西流和高速紊流外,还有3种新的运动形态,他们分别是亚高速、低速及超低速,并且在无因次关系曲线上找到这5种流态相互转化的临界值.这五种流态的数学表达式为:v=c(△p/△l)1/n.综合运用边界层等理论对这些特殊渗流现象从物理和力学角度进行分析,结果与实验完全一致.在以上研究的基础上建立了稳定、不稳定及油水两相所对应的非达西渗流模型,分析出非达西对地下油气渗流的影响.本研究对于油田的开发及发展渗流力学均具有一定指导意义.     

煤层注水中湿润半径和渗流速度演化规律的探索

本文基于达西定律,扩充了煤层注水渗流的基础理论,应用平行平面流煤层注水渗流模型,研究了煤层注水过程中湿润半径和渗透速度演化规律,得到了其解析表达式,并通过数值计算得到湿润半径的预测值.利用郑煤集团白坪矿采煤工作面实测数据,计算了白坪矿采煤工作面煤层的渗透率和注水速度.在此基础上,给出了煤矿开采不同时期,对应的不同煤层压...     

煤层注水中的水渗流规律及参数确定

为了降低矿井粉尘浓度,采用煤层注水这一从源头上控制煤尘产生的方法,可以保证煤矿安全生产和职工健康。通过分析煤层注水防尘机理与影响水在煤层中渗透的因素,建立了非饱和-饱和二维非稳定渗流的煤层长孔注水湿润问题的动态数学模型,用有限元数值解法求解。确定了长沟峪煤矿-140 m水平北一石门两翼4槽工作面煤层长孔注水的方式与注水参数。为长沟峪煤矿减小粉尘危害探索出了新的途径和方法,从而能有效的降低工作面煤尘浓度,改善工作面作业环境。     

大情字井葡萄花油层油气分布规律研究

由于葡萄花油层是大情字井地区非主力含油层系,重视程度和基础地质研究严重不足,为推进该层段的勘探开发,本文采用地震、地质、测井及试油化验分析资料的综合分析方法,提出不同类型油气藏的针对性识别方法和预测技术,总结油气平面和纵向分布规律,依此建立葡萄花油藏的油气富集模式,并直接应用于大情字井油田岩性油藏的勘探实践。     

超低渗透油层温度-应力-渗流的流固耦合效应

目的在于研究由于注入流体的温度过低而引起超低渗透油层渗透率和孔隙结构变化的温度-应力-渗流的流固耦合效应.实验选用了长庆超低渗油藏的岩心,在恒压和各种不同温度下测定了岩心的渗透率.实验结果表明:①随着温度的降低,岩心的渗透率不断降低,大约2/3的超低渗岩心在25℃左右时会出现裂缝直至断裂.在25~15℃温度段内,流体通过超低渗透多孔介质的渗透率对温度最敏感,其变化程度最大(要么降低的幅度最大,要么出现裂缝),且这种变化是部分不可逆的.②随着温度的升高,岩心的渗透率稍有增加,当温度再开始下降时,渗透率下降,温度下降到原始地层温度时渗透率的值比初始值要大,但增加的幅度不大.因此,注水开发低渗透和超低渗油田时应尽量避免冬季投产和施工作业.在正常的开发状态下应在合理的生产压差下,合理选择或保持适当的注水温度,尽量降低冷伤害对开发效果的影响,保持油藏的稳产和高产.     

粘土胶驱油机理及渗流扩散规律实验研究

利用平板填砂物理模型,在初步探讨粘土胶(SMD)体系驱油机理的基础上,重点研究粘土胶在不同渗透率模型中的渗流扩散规律,研究指出SMD体系驱油机理包括:大小孔道压力均衡机理、压力波动机理、乳化-携带机理等;SMD体系在多孔介质中运移时前缘呈扇形推进,扇形边缘出现SMD体系稀释和扩散带,在低渗透层中会产生周期性向前突进现象;粘土胶体系能有效改善油水流度比,扩大波及体积,尤其对中高渗透层的调驱效果。通过改变SMD体系配方,SMD体系可以适应不同渗透率的地层。     

不同土体中水泥-水玻璃浆液的扩散规律

为研究不同土体中水泥-水玻璃浆液扩散规律,基于浆液劈裂土体形成的裂缝形状和宾汉流体在平板裂缝中的流变方程,推导出不同土体中水泥-水玻璃浆液黏度、流量、注浆压力差、浆液扩散距离的计算公式,计算分析不同土体中水泥-水玻璃浆液的黏度、注浆压力以及裂隙高度对浆液扩散距离的影响。研究结果表明:浆液扩散距离随浆液黏度的增大呈非线性减小,随注浆压力的增大呈非线性增大,裂隙高度增大使浆液扩散距离迅速增大;通过注浆后工程现场取芯试验对计算结果进行分析,验证了不同土体中浆液扩散距离和劈裂缝高度的关系。     

煤层瓦斯渗流过程中压力分布的滑脱效应

 气体在多孔介质中渗流时,不仅需克服启动压力梯度,而且受气体滑脱效应的影响。基于煤层瓦斯的渗流特性,建立考虑滑脱效应的煤层瓦斯渗流模型,并对煤层瓦斯渗流过程的压力分布进行数值模拟。计算结果表明,在一定煤层深度内,与不考虑滑脱效应时煤层瓦斯压力分布相比,考虑滑脱效应对其影响显著,且随着暴露时间增长和距煤壁距离增大,其差别更为明显。滑脱因子的变化将直接影响煤层内部气体压力的分布,随着滑脱因子的增大,气体压力减小,滑脱越明显。与不考虑滑脱效应(Darcy 解)瓦斯压力分布相比,考虑滑脱效应时煤层瓦斯压力分布曲线更接近实测数据,表明在研究煤层渗流过程中须考虑滑脱效应。     

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.     

采空区多参数气-固耦合渗流模拟

针对由于采空区内非均匀孔隙介质的存在,造成采空区风流动态流动的复杂性,在渗流力学与气-固理论相结合的基础上,采用理论分析、软件模拟以及实例验证等方法,分析了采空区内孔隙度变化规律以及多参数渗流连续数学模型;基于高效的有限体积算法,进行了数值解算,并编制了模拟软件,研究结果表明:采空区内渗透率整体呈现"U型"筛分布,在进风口和回风口处最大,随着采空区深度的增加渗透率逐渐变小;压力呈"扇型"分布,在进风口处最大,随着向采空区延伸,压力变化逐渐趋近于零;采空区内渗流速度呈"弧型"分布,靠近工作面的区域漏风较强,随着向采空区延伸,漏风速度逐渐趋近于零;同时对模拟结果进行了三维和二维演示,使问题更清晰、直观明确,为辅助分析采空区瓦斯排放、自然发火、注氮灭火、大面积均压调压等诸多安全问题提供保障.     

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.     

低渗透油层中单相液体渗流特征的实验研究

单相液体的渗流特征是油气渗流研究的基础问题,低渗油层中的渗流特征迄今研究尚少,这方面的研究对于低渗透油气田的开发具有理论及实际意义。本文总结了低渗透油层中单相液体渗流特征的实验研究结果,分别研究了蒸镏水、低浓度盐水和模拟原油通过天然岩心和人连岩心流动的渗流曲线特征,实验结果显示单相液体在低渗透岩心中渗流的特殊规律。在低渗流速度下流动为非线性,在较高渗流速度下为具有初始压力梯度的拟线性流动,在渗流速度由低到高的变化过程中,流动呈现非达西型的渗流特征,这种渗流曲线特征和岩心渗透率直接有关,当渗透率增大时(实验岩心渗透率为183.6×10~(-3)μm~2)出现达西流动情况。实验表明,这种非线性——线性非迭西型流动可能是低渗透油层中流体渗沆的基本特征。     

黏弹性聚合物驱油藏渗流规律及试井模型探讨

实验测定了不同浓度下高分子聚丙烯酰胺溶液在岩芯和流变仪中的流变性,证实了其在多孔介质中流动时存 在“弹性”,且在中等剪切速率范围内（0.1～100.0 s−1）符合非牛顿幂律渗流模式。基于实验取得的认识,利用黏弹性本 构方程表征聚合物溶液有效黏度,建立了黏弹性聚合物驱油藏的不稳定渗流数学模型,利用有限差分方法求得数值 解,研制了相应的无因次试井图版,并对实测试井资料进行了拟合解释,探讨了弹性对聚合物驱油藏试井曲线形态的 影响。研究表明,弹性虽然会造成近井地层压力大幅上升,但几乎不改变试井曲线形态。因而,在黏弹性聚合物驱油 藏试井分析中,可以忽略弹性的影响,应用非牛顿幂律试井模型求取解释参数。     

延长气田延气2井区山2段微观孔隙结构特征及其对气水渗流规律的影响

储层微观孔隙结构特征控制着气水渗流特征,影响着气井的生产能力。延气2井区山2段砂岩储层气井产量差异明显,微观孔隙结构和气水渗流特征复杂。通过铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、气水相渗等实验,对山2段储层的孔隙类型、孔隙组合类型、孔隙结构特征和气水两相渗流特征进行了描述,并在此基础上对影响气水相渗特征的因素进行了探讨。储层的孔隙类型主要为粒间孔、岩屑溶孔、晶间孔。根据毛管压力曲线形态特征,结合排驱压力、孔喉分选性、进汞饱和度、中值压力等参数,将研究区毛管压力分为四类:粒间孔类,粒间孔-岩屑溶孔类,岩屑溶孔-晶间微孔类和晶间微孔-微裂缝类;4类孔隙结构有着不同的气水渗流规律,应采取不同的开发策略。     

气-液-固变相态复杂渗流微观实验研究

利用微观可视化渗流实验对凝析气藏衰竭开发过程的反凝析过程中气-液-固复杂流动的渗流规律进行研究,通过高温、高压条件仿真微观可视化模型模拟地层凝析气-液-固流动,直接观测凝析气、液、固(蜡)相的渗流特征和运移机理. 给出蜡沉积吸附和运移规律,孔隙介质中气- 液-固(蜡)流动规律,气、液、固(蜡)相变化和分布特征. 归纳凝析油流动方式为携带、贴壁爬行、界面流、脉冲流、段塞流、溪状流、连续流、小液滴随大液滴和液流汇聚的运移规律. 提出蜡沉积吸附在多孔介质表面. 一种从气相中析出,直接以片状吸附在多孔介质表面. 另一种是蜡在液相中以絮状物析出并影响液相流动. 固相蜡析出使孔隙结构发生变化,孔隙半径变小,出现气、液、固多相流动,流动阻力增大.     

水平井体积压裂基质-裂缝渗流规律分析

为了揭示水平井体积压裂流体渗流特征和优化裂缝参数,基于流体在基质改造区、未改造区、裂缝中的渗流特征,建立了一种新的水平井基质-裂缝流动模型,利用修正贝塞尔函数求得模型解析解,与现有模型和数值结果对比,验证了模型可靠性。研究了缝间距、导流能力、缝长和基质渗透率对流体渗流的影响。结果表明,缝间距越大,渗流距离越长,未改造区越大,渗流阻力越大;施工液量恒定时,产量随缝长的增加呈先增加后减小的趋势;基质渗透率越小,裂缝越趋近为无限导流裂缝。相比于改造区渗透率,裂缝之间未改造区渗透率对产量的影响更大。     

双马煤矿废弃油井周围煤层H2S分布特征及其采掘影响范围划分

针对废弃油井周围煤层H2 S分布规律不清楚,采掘过程中影响范围不明确给煤矿安全开采造成严重威胁的难题,以煤油重叠区的双马煤矿为研究区,首先采用数值模拟方法研究了煤层内H2 S气体的渗流规律,然后结合数值模拟结果通过气体成分测试获得了H2 S气体的分布规律,最后根据采掘过程中H2 S气体的涌出规律对其影响范围进行了确定....