基于XFEM-MBEM的嵌入式离散裂缝模型流固耦合数值模拟方法

离散缝网的表征与模拟是目前国内外研究的热点. 在非常规油气开发过程中, 由于地应力场的存在会对裂缝的流动属性产生显著影响, 若将裂缝视为静态对象, 与矿场数据会出现极大偏差, 因此要基于动态裂缝做更深入的研究. 本文针对致密油藏应力场?渗流场耦合力学问题, 提出了一种高效的混合数值离散化方法, 其中采用扩展有限元法 (XFEM) 求解岩石的弹性形变, 采用了混合边界元法 (MBEM) 精确计算基岩与裂缝间的非稳态窜流, 这两种数值格式是完全耦合的, 并对整体计算格式的时间项进行了全隐式求解, 可准确表征致密油藏开采过程中的裂缝变形及流体流动机理. 此外, 本文采用了嵌入式离散裂缝前处理算法显式表征大尺度水力压裂缝, 并考虑了支撑剂的作用; 采用了双孔有效应力原理和双重介质隐式裂缝表征方法, 可捕捉基质与小尺度天然裂缝的动态信息; 由此, 本文所提出的混合模型综合表征了基质?天然裂缝?水力压裂缝共同组成的致密油藏复杂渗流环境, 并通过几个实例论证了模型的准确性, 研究表明: 对致密油藏压裂水平井进行产能评价时, 应力场所引起渗流参数的改变及裂缝开度降低的影响不可忽略. 本文研究可为非常规油气资源的开发提供理论指导.      

比表面积测定仪的改进及应用

比表面积是广泛应用于多个学科的重要参数。它也是石油工程本科专业主修课程油层物理的必修实验项目。比表面积的测定采用的是压差-流量法。目前所使用的比表面积测定仪存在一些缺陷,在实验过程中这些缺陷不仅给实验带来许多麻烦,甚至会造成实验中断,而且降低实验精度。针对比表面积测定仪所存在的缺陷进行了相应的改进。通过学生反复应用,表明改进后的仪器可操作性大大增强,消除了存在的不足,使用方便,精度提高,量程显著增加。     

考虑动半径和粘度变化的稠油非牛顿不稳定渗流数学模型

针对稠油非牛顿特征,在Bingham流体渗流方程基础上,通过对动半径和粘度进行表征,建立同时考虑启动压力梯度、动半径变化和粘度变化的非牛顿稠油不稳定渗流数学模型,完善Bingham型稠油渗流数学模型.通过空间、时间离散差分及Matlab数值计算,得到非牛顿稠油非稳态渗流地层压力分布.结果表明,相同产量下,随启动压力梯度增大,动半径向井方向移动;启动压力梯度越大,压降曲线越陡,相应近井压降越大;相同启动压力梯度下,产量越大,不同吞吐周期压力差距越大.将半径和粘度动态变化相结合,弥补了现行非牛顿稠油渗流数学模型的-个缺陷.     

低渗透油藏产能主要影响因素分析与评价

影响低渗透油藏产能的因素众多而复杂,因此正确分析和评价这些因素,对于低渗透油田勘探开发有重要的指导意义。石油地质学、测井学、渗流力学和油藏工程等多学科结合,分析了影响低渗透油田产能和开发效果的主要因素,对各因素进行评价,并与油田实际生产情况进行了验证和比较。研究表明,储层产能宏观上受沉积微相和流动单元的控制。油层有效厚度及其渗透率是影响储层产能的主要因素,部署井位时,要确保有较大的油层厚度,否则,井的产量不但不高,而且无法保持稳产。对于渗透率各向异性的储层,部署开发井网时,要优选最优的井排距比和井网形式,确保油藏有较高的整体采收率。     

适用于任意形状倾斜裂缝面的三维嵌入式离散裂缝模型前处理算法

为了实现嵌入式离散裂缝模型(EDFM)的维度升级,使EDFM能够有效处理任意形状的倾斜裂缝面,提出一个适用于任意形状裂缝面的三维EDFM前处理算法,提供了解决EDFM维度升级关键困难的一种具体思路,继而依据该前处理算法实现了能够适用于任意形状倾斜裂缝面的三维EDFM,并在本文中给出了具体的数值案例,说明了所提前处理算法的有效性。     

气顶油环协同开发下油气界面运移规律研究

针对气顶油环协同开发时,油气界面运移规律认识不清的问题,展开了不同采气速度下油气界面运移规律的 研究,研究中通过三维可视化气顶油环油藏物理模拟装置和与室内实验等尺寸的数值实验模型,模拟不同采气速度下 气顶油环油藏的开发过程,通过模型可视窗口和数值模型饱和度场,实时观察记录油气界面运移规律以及油井生产动 态。实验结果表明,随着采气速度增加,气顶膨胀能得到有效抑制,油气界面运移速度减慢,且内、外油气界面运移速 度逐渐趋于平衡,油气界面运移形态逐渐稳定,有效减缓油井气窜的发生,增加气顶膨胀驱油的动用范围。通过物质 平衡原理,建立气顶油环协同开采的油藏工程方法,推导不同开发方式下的油气界面运移规律,计算结果表明,当采油 速度越小,采气速度越大时,油气界面向油环侵入的速度越小,合适的采油速度和采气速度可以保持油气界面平衡。     

层系间窜流的诊断分析

系统地研究了检验报废井层系间窜流的测井方法,运用弹性不稳定渗流理论,建立了报废井层系间窜流的渗流数学模型,根据油田现场实际情况,对模型进行了适当的简化,运用杜哈美原理得到模型的解析解,并首次提出了层系间窜流量的计算方法,为便于油田现场应用,在微机Windows环境下开发和编制了层系间窜流解释和分析软件,并对大庆油田杏2－3－23井（报废井）和对应的更新井杏2－3－更23井的现场测试结果进行了计算和解释分析,所得结果和结论在油田得到了较好的验证,说明该方法及其软件具有一定的实用性。     

射孔工程应用软件WPSYS-A的开发

考虑了全部射孔参数、地质因素和工程因素的影响,开发出射孔工程应用软件包WPSYS-A.在有限元数值模型的基础上,运用非线性回归方法精确地描述了射孔参数之间的相互影响。得出了七种格式和相位下的三种不同情况的21个回归公式.在非线性回归方法中,首次引入极限产率比的概念,获得了某些精确解.将有限元模型、工程软件与精确解对比.得出了可靠计算结果.证明该软件能满足工程要求.     

多井底水平井渗流问题某些解析解

对一种较新的水平井布井的方式——多井底水平井的渗流问题.运用拟三维方法进行分析.得出了在平面上和剖面上的解析解.再运用等值渗流阻力法得出了含三维空间的解和二维空间中的流场变化.提出了产能计算公式.其综合公式能更完善地反映渗流的基本规律.所提出的方法对于水平井油藏工程研究提供了基本分析手段.     

复杂结构井变质量管流与地层渗流耦合模型

基于井筒液体流动与管路液体流动的流动相似性,并综合考虑了不同完井方式下地层渗流、水平段变质量管流、弯曲段和垂直段多相管流之间的耦合作用,采用整体压力系统分析方法建立了不同完井方式(裸眼完井及射孔完井)复杂结构井地层渗流与变质量管流耦合模型.该模型可求解多分支井在考虑各分支间在主井眼井底相互干扰的情况下的协调产量与协调流压以及各分支在协调点的产量贡献和各分支水平段沿程压力分布及产量分布.此外,还模拟分析了射孔完井方式下三分支水平井自喷采油时的整体压力系统.结果表明,该模型对于多分支水平井不同完井方式下协调产量及协调压力的求解具有一定的指导意义.