页岩气藏单井产能预测的影响因素

为了预测页岩气井的产能,指导页岩气高效开发,该研究在对页岩的渗流机理进行调研的基础上,建立了考虑气体吸附解吸作用、渗透率应力敏感性、近井筒表皮效应、气体滑脱效应等四个关键因素的页岩气在单一介质中渗流的数学模型,并利用数值差分方法进行求解,分析了页岩气井产能的影响因素。研究结果表明：（1）页岩的气体吸附能力越强,页岩气井稳产时间变长,产量递减变慢。（2）随着近井筒表皮系数的增大,井底附近渗流阻力增大,压力损耗升高,页岩气井产量递减速度加快。（3）随着滑脱系数的增大,页岩气井产稳产时间变长。（4）随着应力敏感系数的增大,页岩气井产量降低,稳产时间变短。     

各向异性低渗储层渗流特征分析

各向异性、启动压力梯度和应力敏感现象是低渗油藏最显著的特征。建立了同时考虑以上三因素的低速非达西渗流数学模型,考虑方程强烈的非线性,用近似的解法求出稳定渗流以及不稳定渗流方程的解;根据物质平衡原理,得到了定产量、变产量和定流压生产时动边界的运动规律、地层压力分布特征以及产量变化规律。结果表明,各向异性地层激动区边界以椭圆形式向外拓展,改变了井网合理井排距;启动压力梯度和应力敏感使油井产能降低,边界移动速度变慢,单井控制面积减小,增大了油藏的开采难度。     

条带状断块油藏不稳定渗流压力传播规律研究

针对目前条带状油藏在压力传播方面研究的不足,从建立的简化条带状油藏模型出发,结合物质平衡原理,运用两参数连续模型和稳态逐次替换法,建立了定产和定压条件下的压力传播数学模型。不仅给出了条带状油藏的压力传播规律,同时也填补了低渗透油藏在一维不稳定渗流压力传播规律研究的空白,并对模型进行了相关应用及影响因素分析。认为：产量模型和定压模型的压力传播规律,时间均是传播距离的二次多项式,且在压力传播速度上,与产量呈正相关,与井底流压呈负相关。此外,还得出了获得最大产量所对应的最佳井底流压模型。     

高频交流电场对预混稀燃火焰影响的机理分析

为了明确高频交流电场对火焰燃烧的影响机理,分别选取了初始压力为0.1、0.3、0.5 MPa的CH_4/空气和初始压力为0.1MPa的CH_4/O_2/Ar预混稀燃气,通过在定容燃烧弹内的网状电极上加载幅值为5kV、频率为15kHz的高频交流电场,对比分析了在高频交流电场下两种预混气火焰传播特性的异同,以及不同初始压力下CH_4/空气火焰传播特性的异同。结果表明:加载高频交流电场后,随着初始压力的增大,电场对CH_4/空气火焰面发展的影响程度逐渐减小,平均火焰传播速度增大率逐渐减小;随着过量空气系数的增大,加载电场后对CH_4/空气火焰的拉伸作用逐渐减小,对CH_4/O_2/Ar火焰的拉伸作用逐渐增大,CH_4/空气的平均火焰传播速度增大率逐渐减小,CH_4/O_2/Ar的平均火焰传播速度增大率逐渐增大,电场对两种混合气火焰传播的影响趋向相同。这说明在CH_4/空气预混稀燃气中,高频交流电场影响火焰燃烧的电化学效应中电子与燃烧产物分子的振动碰撞及其后续的链式反应占据主导。在不同初始压力下,平均火焰传播速度增大率随着简化场的增大呈线性增大,说明利用简化场来衡量高频交流电场电化学效应的强弱是可行的。     

含腐蚀及椭圆度缺陷管道的动态屈曲传播研究

通过建立有限元模型对海底管道的真实工况进行数值模拟,计算准静态条件下的管道压溃压力以及屈曲传播压力,并与管道全尺寸试验结果以及DNV-OS-F101规范中的计算结果进行对比,验证模型的准确性;在有限元模型中利用数据传递的方法将准静态条件下管道局部压溃的受力状态传递到动态模型中,并对管道在动态条件下的变形特点进行探究;研究管道腐蚀深度、初始椭圆度以及加载的传播压力对屈曲剖面长度、屈曲传播速度和反向椭圆度等管道动态屈曲传播特征值的影响。研究结果表明:在加载压力较小时,管道屈曲剖面长度随压力增大而减小;管道屈曲传播速度随着压力和初始缺陷的增大而加快;管道反向椭圆度的出现会阻碍屈曲沿管道轴线的传播,管道反向椭圆度随压力增大而增大。     

初始压力与掺比对2-甲基呋喃汽油预混火焰发展的影响

以定容燃烧弹为试验平台,探究了初始压力和掺比对2-甲基呋喃汽油混合燃料火焰传播的影响.结合高速纹影成像,得到了各工况下的层流火焰传播照片,分析火焰发展形态,得到拉伸火焰传播速度及不稳定临界火焰半径等参数,再根据马克斯坦长度理论,求解了无拉伸火焰传播速度,并分析了火焰传播速度与火焰拉伸率的关系.研究结果表明,随着初始环境压力的升高,层流火焰传播速度减小,不稳定临界火焰半径减小,火焰不稳定性增大.随着2-甲基呋喃在混合燃料中体积分数的增加,层流火焰传播速度增大,不稳定临界火焰半径减小,火焰不稳定性增大.     

页岩气藏分段压裂水平井不稳定渗流模型

针对页岩气藏中吸附气和游离气共存的储集方式,基于双重介质模型建立考虑吸附解吸过程的页岩气藏不稳定渗流数学模型,并定义新的参数来表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,利用Laplace变换计算页岩气藏点源解,通过叠加原理得到定产量生产时水平井分段压裂改造后井底压力解,对考虑井筒和表皮系数的影响以及定井底流压生产时水平井动态产能进行分析。结果表明:在开采过程中页岩吸附解吸气量所占比例较大,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间晚,压力导数曲线凹槽更加明显,同时定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,同时页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越小。     

电爆炸喷涂过程中冲击波的理论分析

电爆炸喷涂可用于零件内孔耐磨涂层的制备,涂层具有光滑致密、孔隙率低、结合强度高的特点.通过对空气中进行电爆炸金属丝制备表面涂层时冲击波传播规律的研究,运用量纲分析的方法建立了计算电爆炸冲击波传播规律的工程模型,并对冲击波对喷涂过程的影响进行了分析,提出了可以估算冲击波位置、压力、传播速度以及波后物质速度的计算公式.结果表明:沉积能量线密度越高,冲击波的波阵面压力越大、传播速度越快、波后物质速度越高、到达同样喷涂距离时间越短.     

致密油藏直井体积压裂非稳态渗流问题

针对致密油藏直井体积压裂的非稳态渗流问题,建立了考虑启动压力梯度和压敏效应的两区复合模型,利用稳态逐次逼近非稳态的半解析方法进行求解,分析致密油藏直井体积压裂后压力传播规律,以及影响压力传播的主要因素.计算结果表明:当存在启动压力梯度和压敏效应时,流体渗流阻力增大,压力传播速度减缓,压力传播半径变小,最终导致井底流压降低,井口流量减少.对于两区复合模型,压裂改造区内渗流阻力小,压力传播速度快,体积压裂改造范围越大,压力传播速度越快,压力传播半径越大.对于定井底流压情形,改造区域半径越大,油井产能越高,但是当改造半径大于一定值后,改造半径的扩大对于提升油井产能的作用不再明显.     

管道内甲烷-空气预混火焰传播特性的实验与数值模拟研究

采用高速纹影摄像系统、压力传感器等对小型水平封闭管道内甲烷-空气预混燃烧火焰的传播过程进行了实验研究,得到了火焰锋面结构、传播速度和压力随时间的变化关系.研究结果表明,管道内预混火焰传播过程中,火焰结构会发生明显变化,即从向未燃气体凸出的球形层流火焰转变成向已燃气体凹陷的V形湍流火焰,同时伴有火焰传播速度的减小、压力的不断增大.另外运用标准k-ε模型,对非定常时的甲烷预混燃烧火焰进行数值模拟,得到了与实验结果类似的火焰传播特性和火焰结构的变化规律.     

低渗透岩石在围压作用下的耦合渗流实验

为了解有效围压对低渗透砂岩渗流性能的影响规律,利用高精度的FDES-641三轴驱替评价系统,以盐水作为渗流流体,分别采用恒速法和恒压法进行低渗透饱和砂岩在有围压耦合作用下的稳定渗流实验。结果表明:岩石渗透率随着有效围压的增加而下降,呈现非线性关系。结论为:1)当流速或压力梯度保持恒定时,随着有效围压升高,渗透率下降速率逐渐降低,渗透率比与有效围压近似呈反比关系。2)当有效围压下降时,岩石渗透率回升,但回升路径低于原始路径。3)恒速法比恒压法操作方便、精度高,有利于围压作用下的稳定渗流实验。     

超低渗透油藏非线性不稳定渗流特征研究

启动压力梯度和介质变形是油气在低渗透储层中渗流规律偏离达西定律的主要原因。基于超低渗透岩心非线性渗流实验,建立了在低速情况下渗流定律数学模型和同时考虑启动压力梯度及介质变形的超低渗透油藏非线性不稳定渗流数学模型。由于不稳定渗流数学模型的解法复杂,主要原因是控制方程具有强烈的非线性,同时流体流动边界也会随时间的变化而发生改变。为简化计算,在前人研究基础之上利用油藏压力分布近似表达式,研究了超低渗透油藏非线性不稳定渗流压力分布特征,并讨论了不同非线性因素对不稳定渗流的影响结果。     

变形介质储层压力恢复试井曲线特征

针对深层高压、致密低渗和裂缝性油气藏介质变形对储层物性影响显著的特点,建立了变形介质储层压力恢复试井理论模型。定义了表征渗透率变化的拟压力函数对方程进行拟线性化处理,并利用数值方法计算得到了变形介质储层不稳定试井典型曲线,对比分析了介质变形对典型曲线特征的影响。变形介质储层压降试井和压力恢复试井曲线特征明显不同。径向流阶段,压降试井和压力恢复试井导数值均高于0.5;压力降落试井压力导数曲线随生产时间逐渐上升,且渗透率模量越大,压力曲线与压力导数曲线的距离越小;压力恢复试井压力导数曲线随关井时间逐渐下落,且渗透率模量越大,压力曲线与压力导数曲线的距离越大。生产时间越长,压降曲线与压力恢复曲线差别越明显,叠加原理不再适用于变形介质储层。     

低渗透煤层气水两相非线性渗流数学模型及计算分析

 在考虑煤层气的解吸和扩散效应及启动压力梯度的基础上,对低渗透煤层气藏流体输运特性进行分析,建立了低渗透煤层气水两相非线性渗流数学模型,推导出非线性渗流阶段气水两相的控制方程组。通过实例计算表明,液相拟启动压力梯度从0.001MPa/m增加至0.007MPa/m,煤层产气峰值下降约15%;不考虑启动压力梯度时的产气峰值量要比液相拟启动压力梯度为0.001MPa/m的产气峰值提升约7%。因此启动压力梯度的存在阻碍了裂隙中流体的流动,对煤层气开发影响较大。     

考虑多因素的低渗气藏产能方程

低渗气藏由于其具有孔喉小、物性差、渗透率低等特征,在实际开发中难度较大,对于技术要求较高。为了更加准确计算低渗透气藏的气井产能,对低渗气藏渗流特征进行了描述和数学表征,特别是针对前人推导产能方程考虑因素不全和不准确的现象进行了补充和修正,基于拟启动压力梯度模型,推导和建立了同时考虑滑脱效应、启动压力梯度、应力敏感、高速非达西和水锁损害的低渗气藏产能方程,并对影响因素进行了敏感性分析。结果表明,滑脱效应使气井产能变大,启动压力梯度、应力敏感和水锁损害使气井产能变小;水锁损害对气井产能影响最大,启动压力梯度次之,应力敏感和滑脱效应分列三四;通过实际气藏数据和生产资料验证,产能方程对于现场开发具有指导意义。     

低渗岩心自发同向渗吸启动压力梯度计算方法

基于Backly-Leverett水驱油理论,考虑自发同向渗吸过程润湿相前缘向前推进突破岩心出口端前、后时的渗流阻力差异,建立了考虑重力、毛管力、黏滞力和启动压力梯度的一维低渗岩心同向渗吸数学模型;利用建立的数学模型,通过调整启动压力梯度表达式中油水相系数和指数,当计算得到的渗吸速度与时间的关系曲线与室内同向渗吸实验实测曲线实现较好拟合时,即可得到渗吸过程中启动压力梯度的大小及变化规律。通过对5组渗吸实验结果拟合表明,利用该数学模型能够有效计算自发同向渗吸过程中的启动压力梯度大小,可见该方法的建立对于进一步完善渗吸理论数学模型以及丰富启动压力梯度的计算方法具有重要意义。     

基于EPHF模型均质多孔岩石材料水力压裂特性

基于流固耦合理论,在基于渗透率的水力压裂(PHF) 模型基础上建立了扩展渗透率的水力压裂(extended permeability-based hydraulic fracture,EPHF) 模型.该模型假设岩石材料在开裂过程中渗透率的改变为平均有效应力的函数,采用多孔介质弹性本构关系和Drucker-Prager塑性模型描述岩石材料开裂前后的力学行为,孔隙流体采用达西定律描述.引入LET模型和混合黏滞系数考虑等效开裂区域内由压裂液与原液体混合引起的渗透率修正.分析了抗拉强度对关键位置的水压力和应力路径发展过程的影响,以及等效开裂区域和裂缝高度随注水时间的变化过程.结果表明:裂缝路径上的点(不含注水点) 的水压力先降低后增加至传播压力;当有效应力差和初始水压力同时保持不变时或当总应力不变时,起裂压力随有效应力比的增加而降低.     

基于分布式光纤温度监测的气井产出剖面解释——以中国南海永乐区多层合采探井为例

随着分布式光纤温度(distributed temperature sensing,DTS)监测精度和分辨率的提升,逐渐成为油气生产管理和动态分析中产出剖面监测的重要技术之一,但其解释技术还处于起步探索阶段.考虑流体渗流过程中焦耳汤普逊效应以及诸多微量热效应,结合质量守恒、动量守恒、能量守恒定律建立低渗多层合采气井温度...     

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。