煤层气井排采初期井底流压动态模型及应用分析

井底流压是影响煤层气井产气量的关键参数之一,如何控制井底流压的变化来提高煤层气井产气量是值得考虑的问题。基于平面径向渗流理论,建立了外边界无限大,内边界定产与非定产条件下井底流压2种动态预测模型,揭示煤层气井排采初期在定产条件和非定产条件下井底流压变化规律。研究结果表明:在定产条件下井底流压随排采时间的增加按负对数函数规律降低;非定产条件下井底流压随排水量的增加呈负线性函数规律降低。利用预测模型对沁水盆地柿庄南区块6口煤层气井排采前期的生产动态进行预测分析,预测结果与实际结果拟合程度较好。      

煤层气单井排采水压传播动态研究

以泰斯公式为基础,通过修正与概化煤层气单井排采的产水量,将煤层视为含水层,建立煤层气单井排采水压传播数值模型。以沁水盆地ZX井为例,利用建立的模型计算排采过程中水压传播范围,并采用COMET3数值模拟软件模拟ZX井排采过程中的压力传播动态,对比二者结果,认为建立的煤层气单井排采水压传播数值模型计算结果可靠,方法较为合理。     

煤层气吸附量动态变化模型研究

基于吸附势理论、气体状态方程,建立了煤储层压力与煤体吸附半径、孔隙半径与煤体吸附量、储层压力与煤体吸附量之间的关系模型,得出储层压力、吸附量、孔隙半径等多参数耦合的煤层气吸附量动态变化模型,利用潘庄区块煤体结构测试数据以及等温吸附试验结果对模型进行了验证。结果表明:潘庄区块以孔径小于7.7 nm的微孔为主,以孔径7.7 nm为临界点孔容呈先减小后增大趋势;模型计算的吸附量动态变化结果与煤体空气干燥基等温吸附变化结果在趋势上具有较高的一致性,模型的起始点为枯竭压力以及枯竭吸附量,得出潘庄区块枯竭吸附量为3 m3/t。模型不仅能够计算地层条件下不同温度和压力共同作用下煤体对甲烷气体的吸附量,且能够预测煤层气排采过程煤层气吸附量的动态变化,有助于确定煤层气排采工作制度以及提高煤层气采收率。      

煤层气垂直井排采控制决策系统的开发

合理的排采工作制度是提高煤层气井产量和节约成本的关键。根据煤层气井压裂裂缝延伸特点和排采过程相态变化特点,结合压力传递模型及Langmuir吸附模型,得出了不同排采阶段的识别标识;根据KGD模型,结合压裂施工工艺参数,以及渗透率与孔隙度的关系,分别建立了水平最小、最大主应力方向上的渗透率预测模型;根据达西定律及排采过程中煤基质与裂隙的正负效应,建立了不同排采阶段物性参数变化模型;根据压力传递特点及气、水相对渗透率变化,最终建立了不同排采阶段、不同过程的排采强度预测模型。借助Visual Basic开发工具,研制了煤层气垂直井排采控制决策系统。晋城矿区潘庄井田应用表明,该系统具有一定的应用前景。      

基于灰色系统与测井方法的煤层气含量预测及应用

煤层气含量是评价煤储层的一个重要参数。本文将灰色系统用于煤层测井曲线,利用改进的斜率关联度法,分析了对煤层气含量敏感的测井曲线序列;对正关联相关的测井曲线序列利用灰色多变量静态模型GM(0,N)预测煤层气含量。并以沁水煤田为例,将预测结果与多元回归模型分析的结果进行比较并对本文方法模型的实用性进行研究分析。结果表明,应用改进的斜率关联度对测井曲线与煤层气含量进行灰色关联分析能更充分开发测井曲线与煤层气含量的关系;用GM(0,N)模型预测煤层气含量比多元回归模型预测的结果更精确,且本文模型更为强健,可在样本数据相对较少的情况下有效预测煤层气含量曲线,结果可信度高,具有实际应用价值。     

新疆阜康白杨河矿区煤层气排采影响因素与煤层气单井产量的预测

煤层气开发可分为包括地质、选区评价;钻井、压裂开发工程;排采生产三个阶段。在新的煤层气开发区域,由于无法准确、有效的建立煤层气分析模型,因此对新区域"甜点区"以及前期地质、工程施工工作的评价往往需要长时间的排采后,通过分析排采效果才能得出结论,这一时间往往需要1~3 a(不同区块略有不同),这不利于煤层气开发。通过在新疆阜康白杨河矿区煤层气排采研究和生产过程中,分析影响煤层气单井产量的主控因素,利用"有限元"的思想简化等温吸附曲线和煤层气有效排采降压漏斗曲线,对该地区煤层气单井排采有效降压范围进行计算,并对单井产量进行预测和对比。     

倾斜煤层中不同倾向多分支井产能预测模型

煤层气分支井产能预测对区块优选、经济评价和排采生产管理等都具有重要的指导意义。根据多分支井在倾斜煤层不同钻进方式引起的分支井段及末端压降特点,回避煤层气从基质、裂隙系统运移的复杂过程,结合达西定律,分别建立了下倾钻进和上覆钻进两种方式下分支井段内与末端的压降模型、解吸半径模型和产气量预测模型。计算结果表明:这些模型能较准确地预测多分支井产能趋势,且方法简便、快捷,对现场排采工作制度具有一定指导作用。      

煤层气井监控系统建设方案及其应用

在煤层气开发信息化建设的基础上,对煤层气井监控系统建设方案进行了全面总结。本方案结合韩城地区煤层气开发,研究形成了一套煤层气排采制度;提出了直井、水平井定量化排采与自动调控的主要技术参数和相关工艺流程。另外,在充分调研分析现有相关技术的基础上,研发出煤层气排采生产自动控制技术,包括远程排采信息采集技术、信息传输与通信技术、定量化分析方法、自动调控技术、配套软件和调控规范等。应用结果表明,煤层气井监控系统建设方案可满足国内煤层气井排采的需求。      

铜川焦坪矿区煤层气储层数值模拟与排采制度研究

以焦坪矿区下石节井田煤层气生产试验井JPC-02井排采生产数据为基础,利用煤层气专用储层数值模拟软件(CBM-SIM)对其进行了历史拟合,纠正了通过参数测试获得的煤储层参数,并进行了产能预测.运用煤层气排水采气理论,结合JPC-02井排采生产数据,将排采细分为8个阶段,并对各阶段的特征和储层伤害机理进行讨论,通过研究排采参数之间的关系,建立了适合焦坪矿区量化的、可操作的排采工作制度.结果显示:JPC-02井历史拟合效果较好,产能预测日产气量超过1 000m3的时间约为7a;井底流压与产气量呈负相关关系,随着动液面的下降,储层的供水能力加大.通过现场应用,建立的排采工作制度正确合理、可操作性强.     

基于产生式系统的煤层气井排采异常识别技术

煤层气井排采过程中易出现排采异常的问题,研究煤层气井排采异常识别对煤层气高效开发具有重要意义。总结了煤层气井常见排采异常类型,并选取了压力、产量、冲次、电流4个参数作为特征参数,基于模拟人类思维方式的产生式专家系统,通过分析4个特征参数与生产状态的对应关系,构建了12个煤层气井常见的产生式规则,并采用正向推理的方式设计了推理机,实现了煤层气井常见排采异常类型的有效识别。实例表明,用产生式规则推理技术来识别煤层气井排采异常类型,具有过程简单、结论准确的优点。      

雷州半岛年降水量序列分析及预测模型

采用了雷州半岛徐闻气象站年降水量(1957～2002年)的时间序列资料,运用时间序列分析建模方法,对序列提取趋势项和周期项,并用自回归-滑动平均混合模型拟合剩余序列,然后再对年降水量序列进行预测。分析结果证明,建立的时间序列预测模型,具有较高的预报精度,其预测的结果可以用作雷州半岛旱情预报和防治的参考依据。     

深基坑施工时地表沉降预测的时序-投影寻踪回归模型

为了保证施工的正常进行、实现信息化施工,必须对基坑实际监测数据进行分析与预测。现有的趋势时间序列分析方法很难满足实际施工中高度非线性问题的拟合,预测误差较大。基于这点考虑,以天津某工程基坑施工地表沉降观测序列为例,在对原始数据进行分析的基础上,提出既可以考虑趋势时间序列,又具有高度非线性拟合性能的时序-投影寻踪回归模型。首先,通过比较分析几种时间序列方法的逼近误差和预测误差,寻求出一种逼近较好的时间序列预测方法。然后,将预测得到的时间序列和观测数据相结合,采用投影寻踪回归方法拟合。应用结果表明,该模型逼近性能良好,预测误差小,可为深基坑位移沉降的动态预测提供一条较好的途径,对基坑动态设计与信息化施工等方面具有重要的参考价值。     

基坑变形的灰色-时序动态预报方法

基坑变形是一个动态的相互依存的过程。在基坑开挖与施工过程中,可用灰色理论GM(1,1)与时间序列AR组合模型预测其变形发展。灰色模型预测发展趋势,时间序列预测其随机部分。根据某时间序列变形观测值分别建立灰色与时间序列预测模型,并随着新数据的加入适时修改模型参数。工程实例研究表明:用组合模型预测变形值,其误差大多数情况下小于5%;在数据较少或变形数据变化较大时,组合模型预测值明显优于单一模型预测值。但在数据较多且变化平稳时,用单一的灰色模型与灰色时间序列组合模型预测误差相差不大。预测步数越多,则预测精度越低。     

黄河干流兰州站与花园口站年径流序列协整分析研究

协整理论是经济计量学中处理非平稳经济时间序列常用的一种理论，具有模型可靠的优点。将其引入河川径流序列分析中，以黄河为例，通过单位根检验，获得平稳的河川径流序列，在此基础上，建立了误差修正模型，用于描述流域上下游径流间的协整关系。     

时间序列分析法在地下水水位预测中的应用

联合模型是能够应用于地下水水位预测的一种时间序列分析法,它由趋势函数、周期函数和自相关函数组成。本文结合北京市地下水监测资料进行了趋势性、周期性和自相关性分析,详细讨论了联合模型在地下水水位预测中的应用。     

基于Markov状态切换的水质时序自回归预测模型

水质时序演变特征的研究及预测对制定合理可行的水污染防控措施有重要意义,但水质时序的结构复杂性和非平稳性是采用自回归模型进行预测的瓶颈。针对上述问题,作者将马尔可夫状态切换理论（Markov Switching）应用于水质时序的自回归建模预测。马尔可夫状态切换-自回归模型（MS-AR）是一种研究具有变结构动力特征的时间序列分析方法,对异方差时序有较强的适应性。实例运用中,首先对果河桥断面的氨氮时序进行Box-Cox变换,然后运用MS-AR模型对其进行结构分析及预测。结果表明： MS-AR模型能有效识别出该水质时间序列演变过程中的两种结构模式,通过与经典自回归模型的预测精度相比,该方法的各项指标均优,也说明该方法在水质时间序列动态结构分析和预测方面有良好的应用前景。     

高边坡变形非线性时变统计模型研究

基于高边坡长期变形监测资料,深入分析了边坡变形的影响因素,建立边坡非线形时变统计监控模型,并将模型应用于锦屏一级水电站边坡工程。通过典型测点长期监测资料的分析,确定时效和降雨是影响边坡变形的2个主要因素,并给出了各自的表述形式,在Matlab平台上,采用非线性回归方法得到边坡非线性时变统计模型的参数。在此基础上,根据边坡变形拟合残差时序,采用ARMA模型方法进行拟合和预测,对边坡非线性时变模型的拟合和预测进行修正。结果表明,模型能较好地描述高边坡的变形特征,并且具有很好的拟合和预测精度。     

洪水频率分析中PDS模型研究进展

为了从实测洪水资料中获取更多的信息,提出PDS(Partial duration series)洪水频率分析模型并得到发展。介绍了PDS模型及其导出的AMS(Annual Maximal Series)模型的基本理论,综述了两种模型之间的比较研究。总结了PDS模型应用的关键技术,包括独立性判别、阈值的选取、超定量次数概率分布的选择。描述了PDS模型在区域洪水频率分析、PDS模型与贝叶斯理论结合研究的新进展,展望了PDS模型进一步研究的前景。     

含气水合物沉积物弹塑性损伤本构模型探讨

天然气水合物的开采会带来一系列的岩土工程问题,为了保障相关工程设施的安全,有必要建立一个合理的水合物沉积物本构模型。通过深入分析水合物沉积物力学特点,从颗粒间的作用机制出发,认为水合物沉积物的力学响应是沉积物中土体颗粒间摩擦与水合物胶结二者共同作用的结果;考虑到摩擦与接触特性不同的力学机制,分别采用修正剑桥模型和弹性损伤模型对土体骨架及水合物胶结的应力-应变关系进行描述;通过假定水合物胶结的损伤演化规律,并认为在受力变形过程中二者的应变始终相等,初步建立了一个水合物沉积物的弹塑性损伤本构模型。不同水合物饱和度沉积物应力-应变曲线的模型预测结果与室内三轴排水试验结果吻合良好,表明了所建模型的可行性和合理性。     

灰色-进化神经网络模型在深埋隧道围岩变形预测中的应用

由于深埋隧道围岩的变形受到构造、应力场、地下水、开挖方式等复杂因素的综合影响,具有位移时间序列的单调增长的特殊性和非线性,运用响应成分模型将隧道围岩位移量分解成具有确定性的趋势项和具有不确定性的随机项。建立灰色–进化神经网络模型对趋势项和随机项进行预测,既结合GM（1,1）模型较好预测序列增长趋势的特点,又结合神经网络利用自适应实现网络总体误差最小的特点,进而解决了单一利用GM（1,1）模型时预测值的随机偏离量较大的问题,保证了预测的精度。将该模型应用于基于实测位移资料的堡镇隧道围岩水平收敛位移短期预测,较好地揭示了隧道围岩收敛位移演化的规律,为合理选取二次衬砌时机提供了参考。