影响水力压裂效果的因素及人工神经网络评价

水力压裂是低渗透油气田提高开采效益的主要技术手段之一,但是影响水力压裂效果的因素较多,如地质特征、储层物性和地层能量等。为了达到理想的压裂效果,就要综合考虑各个影响因素之间的相互关系,找出影响压裂效果的主要因素。本文利用人工神经网络方法建立了数学评估模型并对已有的大量生产数据进行了网络训练和方法验证。结果证明所建立的压裂井潜能评估模型稳定性好,预测精度较高,对油田水力压裂的选井评层及产能预测具有一定的指导意义。      

模糊识别方法在葡萄花油田压裂选井选层中的应用

随着油田开发时间的延长，葡萄花油田压裂增油效果逐渐变差，低效井比例增多。通过对葡萄花油田几年来近300口压裂井改造前后生产数据的统计分析，寻找压裂井增产规律，并在此基础上应用模糊识别数学模型理论指导压裂井的选井选层。实践证明，该方法简单易行，措施方案符合率高，可以做为葡萄花油田今后压裂选井选层的依据。     

水平井水力压裂影响参数的数值模拟

水力压裂是低渗油气藏的主要开发手段,传统数值模型所得到的基质-裂缝窜流量以及断裂参数精度不足.为此以流固耦合理论与断裂力学相结合的压裂模型为基础,模拟了水力裂缝扩展过程.在模型中分别引入离散裂缝模型和广义J积分计算基质-裂缝流量交换和断裂参数,并采用动态网格技术对裂缝尖端进行局部加密,以提高模拟的效率和精度.模型计算结果显示,影响水力压裂过程的主要参数中:基质渗透率和压裂液粘度主要影响水力裂缝的最终形态;岩石弹性模量影响裂缝宽度.对压裂车而言,最高工作压力一般都能够满足压裂增产需求,其最大输出功率和最大输出流量是限制压裂能力的主要因素.      

页岩储层可压裂性影响因素及评价方法

可压裂性是页岩在水力压裂中具有能够被有效压裂的能力的性质,是页岩开发中最关键的评价参数,影响因素包括页岩脆性、天然裂缝、石英含量、成岩作用及其他因素,目前常利用页岩矿物组成或岩石力学参数来表征,难以全面反映页岩在水力压裂过程中的综合性质。采用极差变换和经验赋值方法将参数标准化,使用层次分析法确定不同因数对可压裂性影响的权重,使用标准化值与权重系数加权得到可压裂系数的数学模型可对页岩可压裂性进行定量评价。可压裂系数越大,页岩可压裂性越强。采用该模型计算渝东南地区渝页1井龙马溪组页岩可压裂系数为0.485 5,Barnett页岩可压裂系数为0.484 4,总体处于同一水平;同时,使用该模型将页岩可压裂性分为3个级别,可压裂系数在0.132 0~0.282 0的页岩可压裂性低,水力压裂效果不佳;可压裂系数在0.282 0~0.456 7的页岩可压裂性中等,水力压裂能够取得较好的效果;可压裂系数在0.456 7~0.784 0的页岩可压裂性高,是优质的可压裂层。水力压裂应选择可压裂系数大于0.360 7的页岩。     

子洲气田二叠系山2气藏气井产能影响因素分析

低孔低渗储层由于其地质条件复杂,压后产能变化大,影响产能的因素众多,因而产能预测难度较大。针对这一问题,以子洲气田二叠系山2气藏十六口井的数据为基础,采用无阻流量作为气井产能评价的指标,确定了影响产能的十个因素,然后分别运用灰色斜率关联法、主成份分析法和R型聚类分析法选取主要影响因素。虽然这三种方法确定的主要影响因素有所不同,但有效厚度、含气饱和度、储能系数和地层系数都排在前几位。最后综合比较三种方法得出影响这类储层气井产能的主要因素为有效厚度、含气饱和度、储能系数和地层系数。此结论对选井选层、压裂设计和压裂施工都有一定的指导意义。     

新集煤层气开发试验井水力压裂增产改造

根据新集试验区地质、储层条件,提出了适合该地区煤层气井水力压裂选井选层方法。通过对3口试验井8个目标层段进行水力压裂增产改造,认为活性水压裂液、兰州砂支撑剂应作为该地区的首选压裂液和支撑剂。利用先进的压裂软件进行压裂设计、实时分析以及压后评价,通过严密组织、合理施工获得了单井最大日产气量3 278m3/d,为该地区今后进行煤层气勘探开发提供了技术基础。      

GRA——FAHP模型的煤层底板突水危险性评价

矿井水害一直是制约我国煤炭安全生产的重要隐患之一,对其进行准确的预测评价具有十分重要的理论意义和实用价值。本文根据煤层底板突水各影响因素之间的关系是灰色关系并且具有非线性特征的特点,建立了定量与定性指标为一体的煤层底板突水评价指标体系及等级划分标准。同时将灰色关联分析法(GRA)和模糊层次分析法(FAHP)相结合。构建了能真实反映影响因素与底板突水之间灰色关系和非线性关系的底板突水危险性评价模型,并应用模型对某典型工作面突水危险性等级进行了评价,可为今后煤层底板突水预测评价的研究提供一定的借鉴和依据。     

水力压裂扩展的流固耦合数值模拟研究

以临界应力作为裂纹扩展准则并采用流固耦合模型模拟了水力压裂扩展问题,推导出裂缝面内的压降方程表达式,并编写出用户子程序嵌入到ABAQUS中。建立的计算模型能够模拟地应力、岩石力学特性、压裂液流体特性等各种复杂因素对水力压裂扩展的影响。通过计算分析得到一些有益结论,采用有限元软件ABAQUS求解可渗透油藏水力压裂扩展过程问题是可行的;提出了临界宽度的概念,它可以作为判断裂缝是作为起渗透作用的孔隙通道还是作为起导流作用的裂缝的依据;其结论对于压裂作业优化具有参考价值。     

灰色系统理论在闽南三角地区水土流失研究中的应用

本文应用灰色系统理论的关联度分析法和GM模型，阐述了南三角地区影响水土流失的主要因素，预测了当年平均降雨量为1500mm时，全区可能产生最小侵蚀量，并提出了重要的治理意见。     

基于灰色关联度模型的区域滑坡敏感性评价

数理统计和机器学习模型如支持向量机(support vector machine,SVM)等,在区域滑坡敏感性评价中得到广泛的应用.但这些模型的建模过程往往较复杂,如在对机器学习进行训练和测试时难以选取合理的非滑坡栅格单元,而且有较多的模型参数需要确定.为提高滑坡敏感性评价建模的效率和精度,提出基于灰色关联度的敏感性评价模型.灰色关联度模型能有效计算各比较样本与参考样本之间的定量的关联度,具有建模过程简洁和评价精度高的优点,该模型目前在区域滑坡敏感性评价中的应用还没有引起研究人员的足够关注且有待进一步拓展.拟将灰色关联度模型用于浙江省飞云江流域南田—雅梅图幅(南田地区)的滑坡敏感性评价,并将得到的评价结果与SVM模型的敏感性评价结果作对比分析.结果显示,灰色关联度模型在高和极高敏感区的滑坡预测精度优于SVM模型,而在中等敏感区的滑坡预测精度略低于SVM模型;整体而言,灰色关联度模型对整个南田地区滑坡敏感性分布的预测精度略高于SVM模型.对两个模型建模过程的对比结果显示,灰色关联度模型建模较简单,具有比SVM模型更高的建模效率,为滑坡敏感性评价提供了一种新思路.     

关于灰色关联度的理论探讨

在拓广了灰色关联度建模的理论基础与打破单纯依据曲丝相似性来衡量关联性大小的思想框架的基础上,采用数理统计中变异系数的计算方法,提出了一种改进的灰色关联度量化模型,并将其运用到一个实际算例中,结果表明它对已有的关联度模型有较大的改进,具有良好的性质,最后,得出灰色关联度只是刻划线性关系的量化模型,应该谨慎使用的结论。     

基于T-S模糊神经系统的灰色关联分析方法——以广东省滑坡危险性评价为例

论文在经典灰色关联分析理论的基础上,应用T-S模糊神经系统的模糊系统和模糊逻辑,结合神经网络的自适应性,对灰色关联分析的数据取值以及取值区间进行重新定义和划分。再进行定量归一化,对灰色关联分析方法进行了改进。文中以广东省滑坡危险性评价为例,将改进的灰色关联度分析方法应用于滑坡危险性的评价。通过对影响滑坡危险性评价因素的T-S模糊神经系统分析,对滑坡的危险性评价提供了更科学、合理的依据。     

基于含水层沉积和构造特征的富水性分区

为了更加科学合理的开展矿井防治水工作,需要对威胁煤层开采的含水层进行富水性分区。根据含水层的沉积和构造特征,选取了含水层的砂地比、砂岩厚度、粗砂岩厚度、砂岩层数、断层分维值和褶皱分维值作为富水性的影响指标,采用灰色关联度法确定了含水层富水性与其各影响指标之间的相关性,并利用语气算子比较法确定了各影响指标的权重。在此基础上,运用模糊综合评价模型,对含水层富水性进行了分区。通过与研究区内各工作面实际涌水量对比,发现基于灰色关联度-模糊综合评判法对含水层进行的富水性分区与实际情况较为一致,说明含水层沉积和构造条件是影响含水层富水性的主要因素。     

基于灰色关联度与层次分析法耦合的地质灾害易发性评价——以浙江省云和县崇头镇为例

面向高精度地质灾害易发性评价研究中,历史灾害样本数据少而造成的预测准确度低等问题,本文提出基于灰色关联度与层次分析法耦合的地质灾害易发性评价模型。本文以浙江省丽水市云和县崇头镇为工程背景,结合该地区致灾机理,利用现场调查和遥感解释等手段,获取9项地质灾害评价因子。分析了9项评价因子与历史灾害点的关联度,分别以关联度数值、关联度数值指数标度和关联度排名构建了层次分析法的3种判别矩阵,建立了3种类型的灰色关联度与层次分析法耦合评价模型(G-A1、G-A2和G-A3),以及单独灰色关联度评价模型(G),最后对评价结果进行了可靠性分析。结果表明：(1)在易发性综合指数分布方面,耦合模型G-A1和单独模型G较为合理;(2)在预测准确度方面,耦合模型G-A1的ROC曲线AUC指标最大;(3)在易发性分区合理性方面,耦合模型G-A1的高易发区域面积所占比例最小、高易发性强度指数最大,工程适用性强。最终,推荐耦合模型G-A1作为丽水市云和县崇头镇地质灾害易发性评价模型。本文研究成果对浙西南地区地质灾害易发性评价具有重要参考价值,为高精度地质灾害评价和防控工作提供有效的耦合评价模型。     

赣北红土区工程堆积体坡面水动力特性

为探明锥状工程堆积体坡面薄层水流剥蚀率与水力要素之间的关系, 室内模拟赣北红土区散乱锥状工程堆积体。通过人工降雨试验, 设计4种降雨强度(1.0~2.5mm/min)和3种砾石含量(10%~30%)完全组合。采用灰色关联度分析法, 评估坡面水力参数与土壤剥蚀率之间的关联度。结果表明:① 在试验条件下, 坡面水流功率与土壤剥蚀率呈幂函数关系;② 当堆积体砾石含量一定时, 以降雨强度为变量能反映堆积体坡面水力参数与土壤剥蚀率之间的关联度;③ 当降雨强度一定时, 大雨强下(≥1.5mm/min)堆积体砾石含量不宜作为灰色关联度分析的变量。综上所述, 水流功率是描述赣北红土区锥状工程堆积体侵蚀过程的最佳水力参数, 可用于建立堆积体侵蚀物理模型。     

基于扩展有限元法的碳酸盐岩地热储层岩体裂缝扩展行为

水力压裂作为一种主要的地热能开采手段,其压裂效果除与岩体基本物理力学性质有关外,还与裂隙分布、地应力状态、压裂工程参数等密切相关.为了探究以上因素对水力压裂过程中裂缝扩展行为的影响,以冀中坳陷碳酸盐岩储层岩体为研究对象,基于扩展有限元法,建立裂缝扩展流固耦合模型,分析了水平应力差、射孔方位角、注入液排量和压裂液黏度等参数对裂缝扩展行为的影响.结果表明:单裂缝扩展时,射孔方位角越小、注入量越大、越有利于裂缝扩展;双裂缝扩展时,水平应力差增大,裂缝偏转程度变小;水力裂缝与天然裂缝相交时,较小水平应力差有利于天然裂缝开启.      

煤层气井低产伤害诊断方法及应用

煤储层不同于常规油气藏,储层易受到伤害且伤害因素复杂。通过大量文献调研发现,前人对煤储层伤害机理研究较多,而对储层伤害类型及相应的措施研究较少。从地质、工程及排采角度出发,研究影响沁水盆地某区块的煤层产气、产水的各种因素,建立典型生产曲线模型并提出判断低产井伤害类型方法,确立增产潜力大的低产井选择标准,并进行二次改造。研究结果表明:地质、工程、排采因素对储层产能影响不可忽略,其中陷落柱、压裂液浸泡时间、压裂施工异常、排采时间间隔、生产时效、降液速率等因素对储层伤害程度较大;煤层伤害主控因素的确定及典型曲线的建立为低产井的储层诊断提供了参考依据,也对低产低效井的二次选井选层改造具有重要指导意义。      

水平井压裂储层应力场分布模拟方法

在研究分析水力压裂对储层岩石力学特性参数影响的基础上,提出一种压力储层应力场分布模拟计算方法。通过建立水平井储层原地应力场模型和水力压裂产生人工裂缝诱导应力场模型,并且利用实际的水力压裂测井参数对储层原地应力场和压裂产生裂缝诱导应力场分布进行了模拟计算。模拟计算结果表明,压裂产生人工裂缝会对储层应力场分布造成很大影响;压裂后储层应力主要在裂缝周围得到积累,并且距离裂缝越远,应力值积累越少;压裂生成裂缝长度也会影响储层应力场分布,裂缝越长,裂缝诱导应力场减小越慢。     

基于损伤力学分析的水力压裂三维裂缝形态研究

水力压裂三维裂缝形态及延伸的预测是评价水力压裂效果的主要因素,采用了损伤力学与断裂力学相结合的方法,描述了裂缝表面岩体的力学行为,建立了裂缝面上的损伤判据与损伤演化方程。根据岩石力学与渗流力学,采用有限元方法建立了低渗透储层岩体的流固-损伤耦合方程,并采用Newton-Raphson与线性搜索相结合的方法进行求解,获得了低渗透油层水力压裂三维裂缝的动态扩展过程及最终形态,揭示其力学本质。通过算例验证了理论及计算方法的正确性。在此基础上,分析了影响裂缝扩展的主要因素,其结果可为水力压裂设计提供较为可靠和准确的预测手段,以提高油层水力压裂措施的成功率     

基于灰色关联分析法的泥石流危险性评价——以泸水县银坡河泥石流为例

利用灰色关联度分析法对泸水县银坡河泥石流作了危险性评价。在综合考虑地形地貌、气象水文条件、人类活动的基础上,选取了能够准确确定的流域面积、主沟长度、植被覆盖率等6个指标作为泸水县银坡河泥石流危险性的评价因子,通过灰色关联度分析法的无量纲化、计算关联系数等步骤计算得到泥石流的关联度,利用关联度来推测泥石流的危险度。最后得出泸水县银坡河泥石流为高等危险度,灰色关联度分析法也适用于泸水县其它泥石流及低关联度推测泥石流危险度不准确性的结论。