有效应力对裂缝型低渗透砂岩油藏压力响应的影响

为了研究裂缝孔隙型低渗油藏中流体在双重介质之间的渗流规律及其影响,建立了双重介质间流体窜流的数学模型,并利用拉氏变换数值反演方法给出近似解析解;通过数值计算,研究窜流压力的动态特征,分析储容系数及窜流系数对压力响应的影响;通过压敏试验研究了有效应力对双重介质低渗油藏渗流能力的影响。研究结果表明：储容系数主要决定双重介质之间发生窜流现象的早晚,储容系数越大,发生窜流的时间越晚;储容系数越小,发生窜流的时间越早。窜流系数主要决定双重介质之间发生窜流压力的大小,窜流系数越大,发生窜流的压力越小;窜流系数越小,发生窜流的压力越大。有效应力对裂缝型低渗透油藏的渗流能力影响很大,有效应力的增加能够大大降低裂缝型油藏渗透率和孔隙度,以致降低储层的储容系数和窜流系数,从而影响双重介质间窜流压力的动态特征。因此,在裂缝型低渗透砂岩油藏开采中,保持压力、防止储层伤害是非常重要的。     

煤层气藏水平井渗流规律与压力动态分析

通过气体拟压力代替Langmuir吸附公式中的压力,得到了煤层气藏水平井拟稳态渗流的数学模型。采用积分变换和分离变量等方法求解了数学模型,给出了Laplace变换空间解。绘制并分析了吸附因子、储容比、窜流系数和渗透率模数对典型曲线的影响。通过分析指出,拟稳态流的双对数压力导数曲线会出现明显的“V”形曲线,并且储容比和煤层气吸附系数主要影响“V”形曲线的深浅,而窜流系数主要影响“V”形曲线出现时间的早晚。渗透率变异系数主要影响典型曲线的晚期形态,而对早期形态没有影响。      

基于干扰试井的煤层气储层优势渗流方向研究

为获得晋城矿区某区块3号煤层的储层连通性及其优势渗流方向,为矿区煤层气规模开发方案制定与调整提供依据,利用干扰试井技术对该区块井网内的煤层气井进行井间干扰测试。选定一口井为激动井,其周围5口井为观测井,组成干扰试井测试井组,测试并分析煤层气储层的连通性及其优势渗流方向。结果表明:激动井W-160井与观测井W-156井、W-166井间的煤层气储层连通性,优于其与观测井W-161井、W-157井以及W-164井间的储层连通性,即该区块煤层气储层的优势渗流方向为NE-SW向。将测试成果与生产实际相比对,验证了其正确性。试验证明了干扰试井测试可有效识别煤层气储层的连通性及优势渗流方向。      

无越流补给含水层对煤层气排采影响的数值模拟

沁水盆地南部煤层气井具有“高产水、低产气”的特征,然而也有部分井存在“高产水、高产气”的现象。一般来说,煤层气井高产水,多与沟通含水层相关。针对这种情况,基于沁水盆地柿庄南区块煤储层地质条件,结合煤层气直井排采的实际情况,利用数值模拟方法,采用气水两相多组分的三维煤储层模拟软件(SIMEDWin)模拟煤层气井排采中,沟通无越流补给含水层对储层压力变化及煤层气水产出规律的影响。结果表明:与无含水层影响的煤层气井对比,沟通无越流补给含水层的煤层气井远井地带压降幅度显著,高产气时间久,累积产气量多,排水量大,但见气时间较晚;含水层渗透率越大,气井日产气峰值越高;气井日排水量越大,产气速度也会越快,但产气速度在排水量达到一定值时不再增大。综合考虑,沟通无越流补给高渗透率含水层,增大日排水量到一定值更有利于柿庄南区块煤层气的增产。      

开采多层裂缝性储层井的压力反映特征

运用数值模拟方法对开采多层双重介质储层井的压力反映特征的研究表明：开采多层储层的油气井的动态与开采其等效单层油气井的动态不相同，层间或层内非均质性会显著影响到油气井的动态；当层间有越流时，层间非均质性使得压力反映曲线可能是规则的，也可能是不规则的，这两种可能取决于越流强度、窜流系数以及储容比的相对大小。     

注采试井双对数理论图版

注采试井分析以多井渗流力学理论为基础，求解注采井地下渗流的精确解，研究注水井与生产井之间的关系，用注采比、注采井距、注采污染系数比、注采窜流系数比等参数刻画注、采井间关系。在理论上进一步完善地下渗流力学理论，从单井的参数分析发展到井问关系分析，因此也从研究内容上补充了现代试井分析。在建立无穷大地层油水两相双重介质续流污染的注采无量纲模型基础上，对注采无量纲模型求精确解，将其数值反演求实空间解，制作出注采试井双对数理论图版。     

高阶煤煤层气井稳产时间预测方法及应用

煤层气井稳产时间预测对煤层气井合理稳产气量预测与排采制度优化具有重要意义。基于沁水盆地南部樊庄?郑庄区块不同井型的大量生产数据,明确煤层气井稳产阶段及稳产时间的基本概念,提出稳产时间预测经验公式并分析其影响因素。结果表明,煤层气井依靠持续降低井底流压保持稳产,稳产时间为开始稳产时刻的井底流压降至集气管线压力所用的时间。提出能够有效表征直井、L型筛管水平井、L型套管压裂水平井稳产阶段累积稳产时间与井底流压关系的经验公式,基于经验公式得到的最终稳产时间计算公式能够准确预测各井型的稳产时间,误差仅为?8.30%~8.03%。稳产时间的影响因素较多,第一,稳产流压损耗系数越大稳产时间越短,稳产流压损耗系数与解吸压力成反比,与提产流压损耗系数成正比,提产流压损耗系数控制在0.006 5 d?1以下利于长期稳产;第二,开始稳产时刻,井底流压越高、稳产时间越长,应该高压提产、高压稳产;第三,对不同的煤层气井,稳产气量高,稳产时间不一定短,需确定合理的稳产气量。提出的稳产时间计算方法可实现不同稳产气量下稳产段累积产气量的预测,进而可确定合理的稳产气量。      

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。      

边界元理论在复杂边界油藏部分射孔井渗流中的应用

受各种地质作用的影响,实际油藏的外边界往往是复杂多样的.在实际油藏开采过程中,为避免边底水突进或考虑其它工程因素,存在生产井部分射孔的情形.受求解方法局限性的限制,目前经典渗流力学理论还无法精确求解复杂外边界油藏中生产井层部分射孔问题.这里利用边界元理论在求解复杂边界域扩散问题的优点,从渗流理论出发,建立了复杂外边界油藏部分射孔井渗流数学模型;并采用Lord Kelvin点源解、贝塞尔函数积分和泊松叠加公式等方法,求解了复杂外边界油藏部分射孔井的边界元基本解;利用边界元的理论,建立了复杂外边界油藏部分射孔井井底压力响应数学模型;通过计算,得到了无因次压力和压力导数双对数理论图版,并在其基础上分析了复杂外边界油藏部分射孔井渗流特征及其影响因素.     

注热联合井群开采煤层气运移采出规律数值模拟

为总结注热联合井群开采低渗透储层煤层气运移采出规律,基于传热学、弹性力学、渗流力学、岩石力学理论,建立了注蒸汽开采低渗透储层煤层气藏过程的热固流耦合数学模型。结合潞安矿区山西组3#煤层地质参数,利用有限元软件进行了注热联合井群开采煤层气藏运移规律的数值模拟,得到了不同布井方式下注热10 d、开采100 d过程中煤层温度场、应力场及煤层气渗流场变化规律。结果显示,煤层平均传热速度为1.57 m/d,注热10 d后,中心井35 m范围内为有效注热区;随井筒数量的增加和井间距的减小,井间干扰作用增强,煤储层压力下降加快,煤层气供气及解吸区域增加,累积产量显著增加。七井模型20 m井间距注热开采累积产气量是五井模型30 m井间距未注热开采累积产气量的2.01倍。模拟结果显示了注热和井间干扰开采优势,为低渗透储层煤层气井群注热联合工业开采提供理论依据。     

水资源和环境工程中水平井研究简介

简单介绍了水平井在水资源和环境工程中的近期研究进展, 重点介绍了在不同含水层(如承压含水层、潜水含水层、越流含水层及河下含水层) 中, 水平井抽水条件下降深的半解析解, 同时分析了降深随抽水时间变化的标准曲线和微分标准曲线.这些半解析解可用于分析小流量水平井在中长时段的降深特性.分析了用于排水和供水的大流量水平井的水力学特征, 并介绍了求解渗流-管流耦合井流系统的一种新方法.同时介绍了在非饱和含水层中水平井抽取气体的动力学特征, 并分析了地面覆盖和未覆盖2种情况下的气体清除效率, 报告了在不同饱和含水层条件下水平井的捕获区和捕获时间的计算.      

用水位恢复数据反演越流承压含水层参数

水文地质勘测中,由于水位恢复阶段没有人力和机械因素干扰,由测量数据可以画出平滑的曲线,更适宜于分析水文地质参数,但经典非稳定流Theis公式和Theis水位恢复法所依据的若干假设条件在实际中难以满足。针对越流承压含水层具有补给条件而很快稳定以及非稳定抽水阶段流量常“抖动”的特点,论证了利用稳定流量和Hantush-Jacob越流模型计算的可行性,并用扩展的卡尔曼滤波器反演水文地质参数,经文献中历史数据和实地抽水试验检验结果表明,由该方法反演的预测值和实测值吻合良好。     

Numerical simulation of sea water intrusion near Beihai, China

 A leaky aquifer system occurs in the coastal plain near Beihai, China. Seawater intrusion into the confined aquifer took place along the northern coast. Chloride concentrations at some observation wells increased steadily from 1988 and were at their peak in 1993. A quasi-three-dimensional element model has been developed to simulate the spatial and temporal evolution of hydraulic heads and chloride concentrations of the groundwater near the northern coast. The simulation model was based on the transition zone approach, which requires simultaneous solution of the governing water flow and solute transport equations. An irregular grid of a quadrangle was used to discretize the flow domain. Various aquifer parameters were verified with the numerical model in order to obtain satisfactory matches between computed values and observed data from an investigation. Three pumpage schemes were designed to use the calibrated model for prediction of future changes in water levels and chloride concentrations in groundwater in the study area. Results show that seawater intrusion would worsen in the confined aquifer if the current rates of groundwater pumpage continue. The alternative, to eliminate pumpage in the intruded area and to moderate pumpage rates from water supply wells far from the seashore, may limit seawater intrusion significantly and is considered attractive in the area. Received: 27 September 1999 · Accepted: 27 December 1999     

Monitoring above-zone temperature variations associated with CO2 and brine leakage from a storage aquifer

CO₂ injection in saline aquifers induces temperature changes owing to processes such as Joule–Thomson cooling, endothermic water vaporization, exothermic CO₂ dissolution besides the temperature discrepancy between injected and native fluids. CO₂ leaking from the injection zone, in addition to initial temperature contrast due to the geothermal gradient, undergoes similar processes, causing temperature changes in the above zone. Numerical simulation tools were used to evaluate temperature changes associated with CO₂ leakage from the storage aquifer to an above-zone monitoring interval and to assess the monitorability of CO₂ leakage on the basis of temperature data. The impact of both CO₂ and brine leakage on temperature response is considered for three cases (1) a leaky well co-located with the injection well, (2) a leaky well distant from the injector, and (3) a leaky fault. A sensitivity analysis was performed to determine key operational and reservoir parameters that control the temperature signal in the above zone. Throughout the analysis injection-zone parameters remain unchanged. Significant pressure drop upon leakage causes expansion of CO₂ associated with Joule–Thomson cooling. However, brine may begin leaking before CO₂ breakthrough at the leakage pathway, causing heating in the above zone. Thus, unlike the pressure which increases in response to both CO₂ and brine leakage, the temperature signal may differentiate between the leaking fluids. In addition, the strength of the temperature signal correlates with leakage velocity unlike pressure signal whose strength depends on leakage rate. Increasing leakage conduit cross-sectional area increases leakage rate and thus increases pressure change in the above zone. However, it decreases leakage velocity, and therefore, reduces temperature cooling and signal. It is also shown that the leakage-induced temperature change covers a small area around the leakage pathway. Thus, temperature data will be most useful if collected along potential leaky wells and/or wells intersecting potential leaky faults.     

落底式止水帷幕条件下基坑涌水量计算研究

涌漏点的存在使得落底式止水帷幕条件下基坑涌水量的计算成为一个有待解决的技术难题。在承压含水层中开挖落底式深基坑时,针对落底式止水帷幕渗漏的不确定性,建立承压含水层中落底式基坑非完整井降水水文地质模型。基于Theis非完整井非稳定流理论,结合映射原理,推导等效渗透系数计算公式,并提出涌漏系数法用以评价落底式止水帷幕隔渗效果以及计算基坑涌水量。以武汉某深基坑降水工程为例,采用该方法评价止水帷幕的隔渗效果以及对其基坑涌水量进行计算,并与实测结果和传统方法计算结果分别进行对比验证。结果显示涌漏系数法计算误差较小,且计算过程简便,兼具安全性和经济性。研究结果可应用于指导工程设计,具有一定实际应用价值。     

越流含水层系统中的溶质运移方程

越流含水层系统在我国分布十广泛,但国内有关越流含水层系统的地下水污染模型尚见报导,为建立越流含水层系统地下水污染的数学模型,本文导出了包括越流和井流项的溶质运移方程。     

基于解析法和数值法的非稳定流抽水试验参数反演

含水层的水文地质参数是进行地下水资源计算、地下水污染防控等所必需的基础数据,结合数值模拟技术进行含水层参数反演很有必要.按照1:5万水文地质调查规范在江汉平原仙桃市杨林尾镇复兴水厂不同含水层位开展抽水试验,包括深层含水层单孔抽水试验以及浅层含水层中群孔(2孔)抽水试验.对于单孔抽水试验,应用第1类越流系统井流理论进行参数反演;对于群孔抽水试验,推导了特定综合井函数,并利用特定标准曲线匹配法和直线图解法求解了含水层参数.随后利用FEFLOW软件建立了相应数值模型,拟合了含水层参数.结果表明:浅层含水层的渗透系数变化范围为21.66~54.00 m/d,贮水率变化范围为1.28×10-5~8.00×10-4 m-1;深层含水层渗透系数变化范围为1.27~7.00 m/d,贮水率变化范围为3.90×10-6~5.00×10-6 m-1.对于深层承压含水层而言,越流补给量较大.采用数值模拟方法结合抽水试验数据求参,综合考虑了含水层结构,拟合效果好,所得结果更加可靠.      

越流含水层系统地下水污染数值模拟

本文提出了一个越流水层系统地直水污染的数学模型，模型考虑了与越流系统有关的主要因素，并从理论上导出了包括越流项，井流项，污水灌溉渗入，降雨，河流，湖泊等渗入项的在内的各类源，汇项在对流－弥散方程中的具体表达式，并探讨了现行溶质运移问题中井点附近之所以在出现不合理结果的原因。介绍了相应的数值方法，模型用来描述方法太原盆地水污染，Ｃｌ浓度和水位的计算值与野外观测值拟合得很好，表明模型是可靠的，具有很强     

基于广义径向流模型的非均质孔隙含水层井流试验分析

Theis模型、Dupuit模型等经典井流模型分析非均质含水层井流试验数据有一定的局限性,获取的参数不适合表征非均质含水层特性。而GRF模型可以获取含水层流动特性的数据。相比于Theis模型、Dupuit模型,GRF模型更能表征非均质含水层特性。以黄石东湖新村棋盘洲长江大桥的抽水试验数据为例,采用Theis模型和GRF模型计算含水层渗透系数,结合实际水文地质条件,对比分析不同方法计算的水文地质参数,并计算含水层水流维数和表观压力传导系数（K_f /S_sf）。结果表明:研究区含水层为细砂夹条带状黏土透镜体的非均质含水层,采用GRF模型计算结果更符合实际情况,渗透系数为 4.09×10?3cm/s;含水层水流维数为1.61,地下水为双线性流动状态,含水层对抽水试验的响应主要受黏土条带控制;观测井和抽水主井的K_f /S_sf呈非线性相关,进一步验证了含水层的非均质性。在非均质孔隙含水层中,应用多孔联合非稳定GRF井流试验方法不仅能确定水文地质参数,并且能丰富对含水层特性的认知。