页岩裂缝系统产量预测的敏感性研究

考虑气体渗流、解吸附效应、储层压缩性和滑脱效应,建立了页岩裂缝系统产能的全耦合数学模型.采用有限元方法求解基质和裂缝流场,计算结果与已有的研究结果吻合,验证了模型的正确性.在此基础上,分析了裂缝半长、条数、间距等参数对产能的影响以及解吸附效应对产能的作用.结果表明:裂缝参数之间存在相互作用.裂缝半长对产能的影响最大,裂缝条数的优化与裂缝半长有关;在生产中后期,解吸附效应可以提供相当可观的气体产量,对稳定产能有重要意义.该模型可以为页岩压裂设计提供理论指导.     

饱和粘土非线性渗流规律与径向固结

以多孔介质等效渗流概念得出粘土平均孔隙微尺度数量级范围在0.01 μm至0.1μm,与测试结果一致．实验结果表明饱和粘土微尺度孔隙渗流为非线性流．理论推导表明固液界面作用与渗透率平方根或孔隙半径成反比,固液界面相互作用是导致饱和粘土非线性渗流的重要原因．提出了精确描述饱和粘土微尺度孔隙非线性渗流基本规律的数学模型,其参数量纲明确,物理意义清楚．建立了饱和粘土非线性渗流新定律,统一描述了从较低到较高水力梯度全过程渗流曲线特征,达西定律是其特例．基于新定律,建立了饱和粘土非线性渗流定流量径向固结数学模型．以粘性边界层思想与稳态依序替换法及积分方程法,导出了粘土非线性渗流平均质量守恒方程及活动边界运动方程,给出了饱和粘土非线性渗流超孔隙水压力分布公式与平均固结度计算公式,获得了粘土层压力分布规律和平均固结度随时间变化规律．结果表明:饱和粘土非线性渗流使活动边界运动速度减小．研究结果为粘土地质工程与岩土工程应用提供了新的科学依据．达西渗流径向固结计算是新的非线性渗流固结计算的特例．     

径向低渗非Darcy渗流动边界半解析模型

低渗油藏渗流过程中普遍存在启动压力梯度(TPG).考虑低渗渗流特征,建立了平面径向低渗非Darcy渗流动边界数学模型,给出了计算动边界移动速度的公式,通过Laplace变换结合无穷级数方法求得了模型的半解析解,并进行了Stehfest数值反演.详细讨论与分析了动边界问题特性、动边界变化和传播情况,解释了启动压力梯度导致动边界不断向外扩展的现象.计算了启动压力梯度对井底压力、压力导数的影响,并给出不同条件下的地层压力分布曲线和Gringarten-Bourdet图版,同时给出了实例分析.研究发现:低渗渗流模型与常规渗流模型有着显著不同,低渗非Darcy渗流压力降是随时间扩展的,在动边界外的地层压力降为零,压力分布曲线呈现紧支性.针对具有动边界的低渗透问题,需充分考虑启动压力梯度与动边界的影响,该模型为低渗油藏渗流机理和开采动态、解释与数值模拟提供了一定的理论基础.     

热传导对气-液射流界面不稳定性的作用机理研究

研究了平面分层气-液射流在非线性温度分布条件下的界面不稳定性性质.考虑了气体的可压缩性、液体的粘性、以及气体热导率和密度随温度变化等事实.并应用正则模态方法将问题转化为四阶变系数常微分方程,用数值积分和多重打靶法对模型的空间模式进行了计算,研究了不稳定模态随各物理参量的变化趋势.计算表明模型所体现的不稳定性特征与其它模型的计算结果是一致的.同时计算还得出气体和液体的温差越小、雷诺数越大、热导率变大均将有利于液体射流有效雾化的结果.该结论与HJE.Co.Inc(Glens Falls,NY,USA)的实验数据是定性吻合的.     

基于摄动法的压敏储层非线性渗流问题研究

研究地层压力变化对渗流特征的影响,对低渗透储层、碳酸盐岩储层,或其他致密性储层的油气开采和储层改造都具有重要意义.在考虑渗流压力梯度平方项存在的前提下,运用摄动法求解的相关理论,将渗透率随压力的变化融入到渗流问题的求解过程中,有效地求解了该类压敏型储层的非线性渗流问题.结果表明,在实际应用中,尤其是在储层压敏性较弱的情况下,可考虑直接用0阶摄动解即可满足较好的计算精度;储层的压敏性越强,越适宜通过用摄动解的修正,来达到精确求解的目的.     

考虑气体加速效应的高压气井产能方程推导及其应用

高压气体径向渗流中气体加速效应非常显著,因此传统二项式或三项式产能方程中的非Darcy项不能反映带有气体加速效应的非Darcy渗流特征.气体加速效应影响的忽略导致无阻流量计算的误差增大,不利于合理产能和开发方案的确定.采用考虑了气体加速效应的高压气体运动方程,通过质量守恒方程、真实气体状态方程和气体运动方程,推出考虑加速效应的高压气井产能新方程,此方程同样可反映传统的二项式产能方程,提高了无阻流量的预测精度.由于此方程没有解析解,采用类比法进行简化,再利用试凑法,求解此产能方程的相关系数.为了验证准确性,将该方程应用到了四川盆地高压气藏西35⁃1井的试井资料中,其解释结果与陈春燕和罗银富等所得结果进行对比分析,结果表明该方法所获得的产能精度明显提高,并且能够消除随着压差增大而产能相对误差增大的弊端,更加有利于高压气井无阻流量的精确计算.研究结果丰富了高压气井产能预测方法,同时无阻流量的准确计算保障了高压气井合理产能的确定.     

渗流过程的混合物理论

本文把渗流过程考虑为混合物的非平衡输运过程,用现代连续统物理混合物理论的基本观点和方法研究流体在多孔介质中的运动。文中考虑了物质不可混溶和组分间质量交换的影响,提出毛管压力方程和有效应力关系作为封闭关系,系统地阐述了多相渗流、双重介质渗流、非Darcy流动等基本的渗流问题,得到了与经典渗流理论一致的结果,给出了考虑诸热力学耦合因素和非线性因素时渗透定律的一般形式。     

低渗透介质含启动压力梯度一维瞬时压力分析

考虑启动压力梯度的影响,本文得到了在一维低渗透岩心和圆形油藏中一开一关渗流的数学方程,并进行有动边界问题的数值求解。以数值解为基础,分析了:1.渗流终态时井底(或岩心采液端)压力及压力影响半径(或距离)与启动压力梯度和关闭时间的关系,并给出相应的公式;2.压力峰值的传播规律。得到了有意义的结果,为低渗透油藏开发室内实验和现场应用提供理论基础。     

深圳市生活垃圾处理社会总成本分析

随着深圳城市化水平越来越高,垃圾分类处理已经成为推进社会经济绿色发展、提升城市管理和服务水平、优化人居环境的重要举措.本文基于深圳市生活垃圾处理的情况,分别建立了垃圾焚烧、垃圾填埋的成本分析模型,在计算成本的过程中计入了政府投入成本、环境污染治理成本以及居民健康成本.首先对深圳未来垃圾量进行预测,利用Logistic模型将经济与时间关联,再将人口与经济关联,以深圳未来人口预测量乘以人均垃圾清运量预测未来垃圾总量.垃圾焚烧成本模型,包括直接成本(焚烧厂建设成本、土地成本、垃圾处理费和补贴经费税收减免成本)、间接成本(垃圾焚烧产生二噁英对居民健康造成的损失、垃圾焚烧造成周围物业价值的下降和垃圾焚烧厂建设时安置居民的成本等).根据高斯点源扩散方程可以计算二噁英最不利风向条件下的最大落地浓度与扩散范围,根据二噁英的毒理分析估算出居民健康成本,根据扩散范围与当地房价计算出居民搬迁成本.垃圾填埋成本模型,包括直接成本(垃圾填埋场的建设成本、土地用地成本、垃圾处理费、补贴经费税收减免成本)、间接成本(垃圾填埋产生的填埋气、垃圾填埋场臭气造成的周围物业价值的下降和填埋场建设时安置居民的成本).     

考虑二次梯度项影响的非线性不稳定渗流问题的精确解

考虑了二次梯度项影响的非线性径向流动问题的无限大地层和有界地层渗流模型．在井底定流量和定压生产时,对无限大地层及有界地层(包括封闭和定压地层)六种情况,利用广义Weber变换和广义Hankel变换求得了实空间的解析解,分析了非线性压力解与线性压力解的差异,发现在晚时段其差异可达8%以上．因此在试井长时要考虑二次梯度项的影响．     

多层气藏中气体流动问题的新模型及其应用

本文针对气井产量与井筒集是变数时,建立了多层气藏内真实气体渗流问题的新模型,求出了三种典型外边界条件下各储层压力分布精确解,作为特例,又得到了均质气藏内压力分布的精确解并给出了在气田开发中的应用.     

污染物在非饱和带内运移的流固耦合数学模型及其渐近解

污染物在非饱和带中运移过程是多组分多相渗流问题.在考虑气相的存在对水相影响的前提下,基于流固耦合力学理论,建立了污染物在非饱和带内运移的流固耦合数学模型.对该强非线性数学模型采用摄动法及积分变换法进行拟解析求解,得出了解析表达式.对非饱和带内的孔隙压力分布、孔隙水流速以及污染物的浓度在耦合与非耦合气相条件下的分布规律进行解析计算.对该渐近解与Faust模型的计算结果进行了对比分析,结果表明:该模型解与Faust解基本吻合,且气相作用以及介质的变形对溶质的输运过程产生较大的影响,从而验证了解析表达式的正确性和实用性.这为定量化预报预测污染物在非饱和带中迁移转化和实验室确定压力-饱和度-渗透率三者之间的关系提供了可靠的理论依据.     

川渝裂缝性地层自动压井环空多相压力波速特性研究北大核心CSCD

考虑虚拟质量力、环空沿程压力、气液相间阻力、气体滑脱、环空空隙率等因素,基于小扰动理论,提出了裂缝性地层自动压井环空多相压力波速数学模型,结合半显式差分方法,以彭州PZ-5-3D井(垂深5827 m)为实例,对模型编程求解.结果表明:裂缝性地层出气具有段塞流特点,随空隙率增大,压力波速呈现先减小后增大趋势;空隙率在0%至16%区间,压力波速以液弹为主,压力波速呈急剧下降趋势;空隙率在16%至40%区间,压力波速趋于平缓恒定值;空隙率在42%至100%区间,压力波速呈现增大趋势,压力波速以气弹为主;随环空井深减小,环空空隙率减小,压力波速整体呈现减小趋势;随压井循环排气井口回压增大,压力波速整体呈现增大趋势;环空空隙率在0%至13%区间内,气体滑脱速度对压力波速影响不大;环空空隙率在13%至85%区间内,随气体滑脱速度增大,压力波速呈现减小趋势;节流阀调阀时间间隔与井底压力响应时间具有跟随性,随井底压力响应时间增大,调阀时间间隔增大.     

真实气体在均质气藏内流动的新模型及其应用

本文用新方法描述了气藏开采中的井筒边界条件,从而建立了均质气藏内真实气体渗流问题的新模型;并在无限大、有界封闭、有界定压三种典型外边界条件下,得出了均质气藏中拟压力函数的精确解析表达式;最后给出了本文的拟压力表达式在气井试井分析中的应用.     

高压气体淬火过程中的温度场与相变耦合问题的计算

高压气体淬火技术是一种现代的、有效的材料加工技术．在Cheng所得到的高压气体淬火过程中非线性表面换热系数的基础上,用有限单元法对钢淬火过程的温度场与相变耦合问题进行了模拟计算．在数值计算中,材料的热物性系数被处理为温度和相变体积百分比的函数．为避免数值解的震荡,采用了Norsette有理近似法．     

Model simulation and experiments of flow and mass transport through a nano-material gas filter

A computational model for evaluating the performance of nano-material packed-bed filters was developed. The porous effects of the momentum and mass transport within the filter bed were simulated. For the momentum transport, an extended Ergun-type model was employed and the energy loss (pressure drop) along the packed-bed was simulated and compared with measurement. For the mass transport, a bulk adsorption model was developed to study the adsorption process (breakthrough behavior). Various types of porous materials and gas flows were tested in the filter system where the mathematical models used in the porous substrate were implemented and validated by comparing with experimental data and analytical solutions under similar conditions. Good agreements were obtained between experiments and model predictions.     

非均质气藏水平井三维渗流的产能预测方法

建立了非均质气藏水平井三维渗流产能预测的数学模型,采用有限元方法对其进行求解,求解时将地质模型区块中不同空间位置处的渗透率值以及其它气藏物性参数分别布置到有限元模型的相应位置处的网格中,从而体现了三维空间中气藏的非均质特性.分析了非均质性对气藏水平井产能的影响.结果表明,气藏的非均质性对水平井的产气量影响很大,在相同的生产压差下,存在高渗透带的气藏水平井产量明显高于均质气藏水平井的产量;高渗透带条数越多、渗透率越大,导致气藏内压力消耗越小,水平井产量越高.最后,结合松辽盆地徐深层气田的地质特点和储层特性,给出了该气田的水平井产能预测实例.研究方法符合气藏的实际情况,为气藏水平井,特别是非均质气藏水平井的产能预测提供了一种行之有效的方法.     

垂直裂缝气藏中凝析油气试井模型及应用

凝析气井经过压裂产生垂直裂缝,流体在地层与裂缝中往往形成双线性流.根据凝析气形成的双线性流渗流特点,通过凝析油气不稳定渗流的基本微分方程,经过线性化处理,考虑裂缝传导能力和表皮效应,应用拉普拉斯变换,建立了垂直裂缝气藏中凝析油气渗流的双线性流的新模型,求出了模型的解.并绘出了凝析气藏试井理论曲线,通过试井测试资料解释,可计算凝析气井的地层渗透率,气藏压力,裂缝传导能力和裂缝表皮系数等相应的地层参数,可为气藏开发提供动态参数和理论依据.     

Approaching Chaplygin pressure limit of solutions to the Aw–Rascle model

This paper studies the limit of solutions to the Aw–Rascle model as the pressure tends to the Chaplygin gas pressure. For concreteness, the pressure is taken as a modified Chaplygin gas pressure. Firstly, the Riemann problem for the Aw–Rascle model with the modified Chaplygin gas pressure is solved constructively. Secondly, it is shown that as the pressure tends to the Chaplygin gas pressure, some Riemann solutions containing a shock and a contact discontinuity tend to a delta-shock solution, whose propagation speed and strength are different from those of delta-shock solution to the Aw–Rascle model with a Chaplygin gas pressure. Besides, it is also proven that the rest Riemann solutions converge to a two-contact-discontinuity solution, which is exactly the solution to the Aw–Rascle model with a Chaplygin gas pressure. Thirdly, some numerical results are presented to exhibit the process of formation of delta-shocks.     

带有源项的广义Chaplygin气体磁流体Euler方程组Riemann解的极限

研究了带有源项的广义Chaplygin气体磁流体Euler方程组Riemann解的极限.由于非齐次项的影响,带有源项的广义Chaplygin气体磁流体Euler方程组Riemann解不再是自相似的.当压力和磁感强度同时消失时,它的解会收敛到零压流输运方程组的Riemann解,解中会出现δ-激波和真空现象.同时研究还得到了仅当磁感强度消失时,它的解会收敛到非齐次广义Chaplygin气体Euler方程组的Riemann解,并且解中只出现δ-激波.