围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响

多孔岩石渗透率有效应力系数的取值至今仍没有一致的认识,影响取值的因素较为复杂.为了探索围压对低渗砂岩渗透率有效应力系数的影响,实验上采用较大的围压范围(10MPa～50MPa),选取两块低渗致密砂岩岩样,进行渗透率测试,并利用二元线性回归方法,计算了不同围压组合下的渗透率有效应力系数值,获取了该系数随围压的变化趋势.实验中,两块岩样的渗透率有效应力系数随围压的增加而减小,但各自的减小趋势略有不同.利用Bernabé和Berryman提出的模型,理论上解释了围压对渗透率有效应力系数的影响,并得到渗透率有效应力系数的下限值为岩样孔隙度.尽管渗透率有效应力系数不是一个常数,但可以表示为压差的函数,进而起到简化分析的作用.     

渗流方程的三维粗化算法

本文提出了地下流体渗流问题的三维解粗化算法,在粗网格内流体压强分布用直接解法求解三维渗流方程,用这些解计算粗网格的等效渗透率,在流体流速大的区域仍采用精细网格的计算方法.用所得等效渗透率计算了粗化网格的渗流场的压强分布,结果表明渗流方程的三维粗化解非常逼近采用精细网格的解,但计算的速度比采用精细网格提高了100多倍.     

用油田生产测井资料确定产层动态渗透率的方法研究

目前,我国处于开发中后期的油田平均产水率高达80%以上.因此对产层进行评价,确定地层动态渗透率等参数及剩余油的平面分布,由此研究其特点具有十分重要的意义.在储层径向流动方程分析的基础上,研究了储层渗透率与产液量/吸水量和油并内流压变化等生产测井资料之间的关系,提出了利用油田生产测井资料估算各产层的动态渗透率的方法.该方法不需关井,计算过程相对简单、可以节约成本,还可以避免常规压力恢复或压力降落试井造成低产井降产甚至停产的可能性.计算结果能较好地反映各小层的产液性质.     

基于第二代小波自适应网格的二维声波方程波传模拟

本文利用第二代小波多尺度分解和快速变换的特点,构造自适应计算网格.对初始计算网格上的数值解进行第二代小波变换,得到数值解对应的小波系数空间.小波系数的大小表示相邻网格上数值变化率,小波系数大的区域网格点上的数值解变化梯度大.当小波系数大于等于预设的阈值时,在小波系数对应的网格点周围插入新的计算网格点,通过阈值可以实现网格的细化,得到多尺度下层层嵌套的细化自适应网格;由有限差分法得到相应网格点的空间导数.比较数值算例得到的波场快照和计算时间,验证了该方法的有效性.     

Biot介质中P波与井孔的耦合

依据全频域的Ｂｉｏｔ理论，推导了在Ｂｉｏｔ的流体饱和孔隙介质中，平面Ｐ波垂直井轴入时与井孔相互作用所产生的井内声压场的解析表达式．通过数值计算，对井内声压场出现的共振响应进行了分析．重点研究在不同频率段渗透率对井内声压的影响及偏离井轴记录时声压的变化．结果表明，在井内测量地震波声压，全频域都有明显影响；测量大于５００ＨＺ的地震信号，检波器偏离井轴放置以及方位不同的影响不能忽略；渗透率变化对井内声压的影响程度最大不超过弹性固体情况（零渗透率）下相应声压的１／５．     

基于孔隙结构储层分类的中低孔特低渗储层渗透率确定——以B区块S油层为例

针对B区块S油层含泥含钙中低孔特低渗储层渗透率计算精度低的难题,分析岩性、物性、孔隙结构对储层渗透率的影响,明确了孔隙度、泥质含量、钙质含量、孔隙结构是影响B区块S油层特低渗储层渗透率的主要因素,其中,孔隙结构是影响特低渗储层渗透率的关键因素.综合运用压汞曲线、孔喉半径分布特征以及流动单元指数反映特低渗储层孔隙结构变化,将特低渗储层按不同孔隙结构划分成3种类型,建立了特低渗储层类型的判别标准.利用中子测井、密度测井、声波测井、微球形聚焦测井、深浅侧向电阻率测井差值的绝对值等5个储层类型识别的敏感测井响应及参数,使用决策树法、最邻近结点法、BP神经网络法和支持向量机法建立了4种基于机器学习的储层判别方法,储层类型判别准确率依次提高,其中,基于支持向量机的储层类型判别方法判别准确率最高92.2%,且对3种类储层判别效果均很好.针对3类储层分别建立了渗透率计算公式．实际井解释结果表明,基于机器学习储层分类的渗透率模型计算B区块S油层特低渗储层渗透率精度明显高于储层分类前渗透率计算精度,其中,基于支持向量机储层分类计算的渗透率精度最高．     

腾冲井同震水位动态孔弹性响应的渗透率反演

获得地下含水层的水文参数对于适当评价地下水资源至关重要.除了实验室方法和现场测井实验,目前多利用水位对外部周期性载荷的响应函数进行含水层参数的反演.其中,基于似稳态孔弹性理论的方法有很多,但这些方法通常忽略多孔含水层中可能存在的频率依赖的固流耦合.本文提出基于动态孔弹性理论的水文同震响应模型,推演了频率依赖的含水层孔压和围压的关系,构建动态响应函数.根据云南省腾冲井观测到的近场同震水位响应并基于动态模型反演了井含水层渗透率的长期演化.计算结果显示动态孔弹性模型能很好地解释水位的同震响应并且适当反演含水层参数.近场地震会导致井含水层的短期渗透率大幅度增加并在不久后恢复,这可能与地震触发应力导致的瞬时固体形变、孔隙疏通和颗粒物的重分布有关.     

三维层状孔隙介质中弹性波的一种积分表达式I：理论

孔隙介质弹性波传播理论在地球物理勘探、地震工程和岩土动力学等领域有着广泛的应用.而孔隙介质中的弹性波受孔隙度、渗透率、流体黏滞系数等参数的影响,因此研究波场的传播特征将有助于分析和提取这些信息.本文在Biot理论的基础上,针对三维层状孔隙介质模型,利用在合成理论地震图的研究中已经被证实具有稳定、高效且适用范围较广的Luco-Apsel-Chen（LAC）广义反透射方法,给出了弹性波场的一种积分形式的半解析解,可通过数值方法高效、准确地计算层状孔隙介质中的理论波场,所以该积分形式的半解析解可为三维层状孔隙介质波场传播特征的理论数值模拟研究提供一种新的途径和手段.     

利用GPS和震源机制解研究青藏块体东北部构造应力场方向变化特征

利用1970年以来至今青藏块体东北部大量的震源机制解，分时间统计其主压应力方位并求其归一化分布。根据P轴的优势分布方位，推测其主压应力方向。同时，借助有限元方法，利用GPS大地水平形变观测资料，把1999年以来青藏块体东北部大量的GPS资料经过解算，计算其最大主应变率场及最大剪切应变率场。将震源机制解P轴的主压应力方向和GPS计算的最大主应力方向进行对比，分析青藏块体东北部构造应力场随时空的变化特点及时空差异性，探讨震源机制解P轴的优势分布方位、GPS资料的最大主应力方向与地震孕育之间的关系。     

基于离散余弦变换的集合Kalman滤波方法对河流相油藏渗透率场的反演

针对河流相油藏参数场的非高斯性及油藏生产数据与地质模型之间的非线性关系,提出了耦合离散余弦变换的半迭代集合Kalman滤波方法对河流相油藏进行生产历史拟合及反演.将河流相油藏非高斯渗透率场利用离散余弦变换变为类似高斯分布的DCT(Discrete cosine transform)系数,利用能量压缩特性对DCT系数进行...     

含黏性流体孔隙介质分界面上反透射系数特征研究

地下岩石由岩石骨架和孔隙流体组成,通常流体含黏性.地震波在地下介质中传播时受岩石骨架和黏性流体的影响会呈现出复杂的变化.本文将流、固体位移和应力连续作为边界条件,推导出含黏性流体孔隙介质分界面上反透射系数方程;通过建立上层为饱油、下层为饱盐水的砂岩孔隙介质模型,开展反透射系数特征研究,分别分析不同频率、不同黏滞系数条件下,含黏性流体孔隙介质分界面上反透射系数随入射角的变化.研究表明,孔隙介质分界面上和等效介质分界面上的反透射系数分别随入射角的变化趋势基本一致,说明方程推导和数值计算的正确性;快纵波反透射系数受频率、流体黏性的影响较小,而快横波反透射系数在一定入射角范围内受频率、流体黏性的影响比较大;由于黏性孔隙流体的作用,慢纵波和慢横波的反透射系数受入射角、频率及流体黏性的影响都很大.     

利用走时反演二维多孔介质渗透率

综合利用直接方法和优化方法研究二维多孔介质渗透率反演问题. 问题的提法与前人不同,是由区域内各点流体渗透的走时来反演渗透率. 该反问题的求解可分成两步进行,归结为两个相应的子问题进行研究. 首先由流体走时反演二维多孔介质速度场的数值算法,然后由二维多孔介质速度场反演二维多孔介质渗透率的数值算法,最后给出数值例子. 数值结果表明了所用数值方法的正确性和有效性.     

流体饱和多孔隙介质弹性波方程边界元解法研究

基于流体饱和多孔隙各向同性介质模型,本文首先推导了流体饱和多孔隙介质中弹性波传播的频率域系统动力方程及边界积分方程,然后给出了流体饱和多孔隙介质弹性波方程的基本解,最后,利用本文给出的边界元方法对流体饱和多孔隙各向同性介质中的弹性波传播进行了数值模拟.结果表明：不论是从固相位移,还是液相位移的地震合成记录都能看到明显的慢速P波,本文提出的流体饱和多孔隙介质弹性波边界元法是有效可行的.     

双相各向异性介质中弹性波方程的有限元解法及波场模拟

基于双相各向异性介质模型,首先推导了双相各向异性介质中弹性波传播的动力学方程及其Galerkin变分方程和有限元运动方程,然后给出了孔隙弹性波方程的有限元数值解法以及二维双相PTL介质中波场模拟的人为吸收边界条件. 最后,利用本文给出的有限元方法对双相PTL介质和双相各向同性介质中的弹性波传播进行了数值模拟. 结果表明:有限元方法和吸收边界条件有效、可行,在理想相界条件下,不论是从固体位移,还是从流体位移的波场快照都能看到明显的慢速拟P波;在黏滞相界情况下,能否观察到慢速拟P波,与含流体地层介质的耗散性质有关.对实际含流体介质,从流体位移分量的波场快照比从固体位移波场快照更容易观察到慢速拟P波.     

双相介质分界面上弹性波的反射与透射

本文基于Biot理论,推导出Zoeppritz形式的双相介质分界面上弹性波的反射与透射公式,对单相Zoeppritz公式与双相反射系数公式进行了比较,对双相介质含油、水、气不同流体时的反射规律以及孔隙度、渗透率、饱和度等储层参数对纵波反射的影响进行了研究.数值模拟分析表明,双相与单相反射公式的主要差异在于双相介质反射公式中考虑了液相、固液耦合相弹性模量的影响;油砂、水砂、气砂岩的慢P波反射差异明显;快P波反射对孔隙度的变化敏感,饱和度次之,对渗透率和频率的变化不敏感.     

Analytical solutions for dynamic pressures of coupling fluid-solid-porous medium due to P wave incidence

Wave reflection and refraction in layered media is a topic closely related to seismology, acoustics, geophysics and earthquake engineering. Analytical solutions for wave reflection and refraction coefficients in multi-layered media subjected to P wave incidence from the elastic half-space are derived in terms of displacement potentials. The system is composed of ideal fluid, porous medium, and underlying elastic solid. By numerical examples, the effects of porous medium and the incident wave angle on the dynamic pressures of ideal fluid are analyzed. The results show that the existence of the porous medium, especially in the partially saturated case, may significantly affect the dynamic pressures of the overlying fluid.     

Analytical approximations for flow in compressible,saturated, one-dimensional porous media

A nonlinear model for single-phase fluid flow in slightly compressible porous media is presented and solved approximately. The model assumes state equations for density, porosity, viscosity and permeability that are exponential functions of the fluid (either gas or liquid) pressure. The governing equation is transformed into a nonlinear diffusion equation. It is solved for a semi-infinite domain for either constant pressure or constant flux boundary conditions at the surface. The solutions obtained, although approximate, are extremely accurate as demonstrated by comparisons with numerical results. Predictions for the surface pressure resulting from a constant flux into a porous medium are compared with published experimental data.     

天然气水合物似海底反射层(BSR)AVA特征:双相介质模型

The bottom simulating reflector （BSR） in gas hydrate-bearing sediments is a physical interface which is composed of solid, gas, and liquid and is influenced by temperature and pressure. Deep sea floor sediment is a porous, unconsolidated, fluid saturated media. Therefore, the reflection and transmission coefficients computed by the Zoeppritz equation based on elastic media do not match reality. In this paper, a two-phase media model is applied to study the reflection and transmission at the bottom simulating reflector in order to find an accurate wave propagation energy distribution and the relationship between reflection and transmission and fluid saturation on the BSR. The numerical experiments show that the type I compressional （fast） and shear waves are not sensitive to frequency variation and the velocities change slowly over the whole frequency range. However, type II compressional （slow） waves are more sensitive to frequency variation and the velocities change over a large range. We find that reflection and transmission coefficients change with the amount of hydrate and free gas. Frequency, pore fluid saturation, and incident angle have different impacts on the reflection and transmission coefficients. We can use these characteristics to estimate gas hydrate saturation or detect lithological variations in the gas hydrate-bearing sediments.     

Fluid dispersion effects on density-driven thermohaline flow and transport in porous media

This study introduces the dispersive fluid flux of total fluid mass to the density-driven flow equation to improve thermohaline modeling of salt and heat transports in porous media. The dispersive fluid flux in the flow equation is derived to account for an additional fluid flux driven by the density gradient and mechanical dispersion. The coupled flow, salt transport and heat transport governing equations are numerically solved by a fully implicit finite difference method to investigate solution changes due to the dispersive fluid flux. The numerical solutions are verified by the Henry problem and the thermal Elder problem under a moderate density effect and by the brine Elder problem under a strong density effect. It is found that increment of the maximum ratio of the dispersive fluid flux to the advective fluid flux results in increasing dispersivity for the Henry problem and the brine Elder problem. The effects of the dispersive fluid flux on salt and heat transports under high density differences and high dispersivities are more noticeable than under low density differences and low dispersivities. Values of quantitative indicators such as the Nusselt number, mass flux, salt mass stored and maximum penetration depth in the brine Elder problem show noticeable changes by the dispersive fluid flux. In the thermohaline Elder problem, the dispersive fluid flux shows a considerable effect on the shape and the number of developed fingers and makes either an upwelling or a downwelling flow in the center of the domain. In conclusion, for the general case that involves strong density-driven flow and transport modeling in porous media, the dispersive fluid flux should be considered in the flow equation.