复杂砂岩储层基于相控建模的渗透率计算方法

渗透率是油气储层评价的主要参数之一,复杂砂岩的储层岩性复杂,非均质性强,应用常规方法建立渗透率模型精度低,不能满足开发后期的需要。鉴于岩性对渗透率的影响作用,采用相控建模方法来计算渗透率,以能够反映岩性特征的测井参数作为划相参数。应用K~均值聚类法,进行测井相分析,依据岩性建立不同的渗透率模型,其相关性明显高于常规方法建立的渗透率解释模型,经计算得到的渗透率更接近于岩心分析数据。通过实际资料处理结果表明,经相控建模计算的渗透率方法,有效提高了渗透率计算精确度。     

基于流网单元的污染物优势运移数值模型

垃圾填埋场滤出液、入侵海水、核废物及生产生活废水等污染物随地下水的迁移威胁人类生存。地下水渗流的随机性导致溶质运移问题更加复杂。根据流网特点,利用流线与水头等势线对求解域进行离散,基于质量守恒原理建立流网单元内溶质浓度求解的隐式有限体积差分格式。基于多孔介质孔隙流速分布规律,利用蒙特卡洛法建立流管单元随机流速场进行溶质运移过程的数值模拟,最后根据数值模拟和模型试验的结果对比,验证了数值模拟方法的准确性。基于流网单元的数值模型中沿流线方向的物质交换由对流和扩散共同作用,而流管间的物质交换只有扩散作用,因此,可在不使用弥散系数下进行污染物运移的模拟。引入随机方法确定流管内流速为研究非均匀流场中染污物的优势迁移提供了新的思路。     

基于改进稀疏网格替代模拟的地下水DNAPLs运移不确定性分析

由于实际的水文地质条件具有复杂性和变异性,地下水DNAPLs运移数值模拟的不确定性不可避免。为解决不确定性分析中因多次调用DNAPLs运移模型导致的计算耗时问题,本次研究在传统稀疏网格（SG）替代模型的基础上,提出了一种将局部自适应（LA）和维数自适应（DA）耦合的改进替代模型DA-LA-SG。通过两个解析案例和一个PCE运移室内实验,验证了DA-LA-SG的替代效率和精度,并将其用于室内砂箱PCE运移模拟不确定性分析。研究结果表明:在替代模型构建初期,LA-SG的替代效率优于或接近于DA-SG和DA-LA-SG,随着插值节点数量的增多,DA-SG和DA-LA-SG的替代效率逐渐优于LA-SG,DA-LA-SG具有最高的替代效率。DA-LA-SG能够高效、高精度地建立PCE运移模型的似然函数替代模型,且被用于PCE运移模拟参数不确定性分析。结果表明:背景介质渗透率k1、拟合系数n1和透镜体渗透率k2的可识别性较强,背景介质孔隙度μ1、透镜体孔隙度μ2和拟合系数n2的识别效果较差,这些参数对饱和度观测数据不敏感。     

基于不同方向模量损失率的含瓦斯煤各向异性渗透模型

煤是自然界中一种常见的沉积岩,它具有显著的各向异性特征。然而目前针对煤体渗透特性研究,多数学者为了简化问题,多假设煤体为各向同性材料,提出了相应的各向同性渗透模型。这类模型并不能完全反映含瓦斯煤气-固耦合真实工程和室内试验的实际情况。假设煤体为横观各向同性,推导出以不同方向模量损失率为关键参数的煤体各向异性渗透模型,在此基础上,推导出含瓦斯煤的气-固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究煤体各向异性对气体扩散和渗透的影响。理论和数值研究结果表明：不同方向的模量损失率 反映出煤体结构各向异性变化程度,若 不同,其煤体各方向渗透特性也不相同;煤体渗透率的改变主要受解吸附效应和有效应力作用双重影响, 反映了这两种效应对于渗透率的影响程度;单轴应变或位移控制边界条件下,水平方向的模量损失率 对于垂直方向的煤体渗透率改变量 的影响程度大于对水平方向的煤体渗透率改变量 的影响程度,垂直方向模量损失率 对 的影响则弱于对于 的影响。     

The Effect of pH on Electro-osmotic Flow in Argillaceous Rocks

The use of electro-osmosis in geotechnical engineering has been considered since 1930. Its application has been tested in several sectors like the fight against rising damp in porous materials, the consolidation of soils as well as the remediation of the soils contaminated by oil and heavy metals, etc. The paper presents an experimental study of the electrokinetic phenomena resulting from the application of an electric field to argillaceous sandstones. The electroosmotic tests required the development of a completely new experimental device composed of a confining cell, of a system of measurement and control of the pH of the electrolyte near the electrodes, of a system of control and measurement of the voltage and current at the edges of the sample, and of a system of measurement of inlet (anodic) and outlet (cathodic) flows. Various boundary conditions are considered with and without control of pH. In addition, a micro structural modelling of the electrokinetic phenomena makes it possible to quantify the electro osmotic conductivity with a good agreement with experiments.     

高岭-蒙脱混合黏土渗透各向异性模型研究

完善的渗透各向异性模型有助于指导地下建筑施工期和运营期的排水注浆方案的选定,为了建立完善的渗透各向异性模型,利用三轴渗透仪对高岭-蒙脱混合黏土开展一系列渗透试验,并从宏观和微观两个角度尝试建立渗透各向异性模型。研究结果表明：随着膨润土掺入量增加,混合黏土中小孔隙含量不变,中孔隙含量增多,而大孔隙含量减少;随着固结应力的增大,混合黏土中孔隙均减少,且孔隙最大孔径减小;宏观参数孔隙比和液限孔隙比与渗透各向异性比之间的规律性较弱,说明孔隙比和液限孔隙比不是决定渗透各向异性比的关键参数;用微观参数表述的渗透各向异性模型有较强的规律性,说明从微观角度探究渗透各向异性模型不仅可行,而且更能揭示混合黏土渗透各向异性的本质,且微观参数模型中,用能反映较大孔隙变化的孔径指数 ～ 表述的渗透各向异性模型相关性最好。     

基于两层含水采空区瞬变电磁场数值模拟的拟地震偏移成像

瞬变电磁法是探测煤田采空区的一种有效方法。瞬变电磁拟地震处理解释方法研究日渐成为电磁勘探领域的热点并且取得了突破性进展,所以可以把瞬变电磁拟地震处理解释运用到煤田采空区的探测中来提高勘探精度。文中在瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟两层含水采空区模型的基础上,运用预条件正则化共轭梯度算法实现了瞬变电磁扩散场到虚拟波场的稳定转化,并对虚拟波场进行了脉冲压缩处理;最后通过克希霍夫积分解,对虚拟波场进行延拓成像,实现了两层含水采空区模型的三维解释。     

基于APSO-WLS-SVM的含瓦斯煤渗透率预测模型

为了较准确预测含瓦斯煤渗透率,有效预防瓦斯安全事故,提出自适应粒子群算法（APSO）优化的加权最小二乘法支持向量机（WLS-SVM）算法。根据对含瓦斯煤渗透率的相关理论及文献研究分析,选取有效应力、瓦斯压力、温度和抗压强度作为主要特征指标,采用APSO算法对WLS-SVM模型的组合参数（C、σ）寻优,建立APSO-WLS-SVM含瓦斯煤渗透率预测模型。结合现场实测资料中的40组数据作为训练样本,其余10组为预测样本,对该模型进行训练与检验,并将其预测结果与利用PSO-WLS-SVM和WLS-SVM模型的预测结果进行对比。结果表明：APSO-WLS-SVM模型的预测效果优于另外2个模型,提高了煤体渗透率的预测性能与泛化能力。     

煤体瓦斯渗透率的PSO-LSSVM预测模型

结合有关煤体渗透率的众多研究成果,总结出影响煤体渗透率的3个主要因素为有效应力、温度和瓦斯压力。采用粒子群优化算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)的参数进行优化选择,并以上述3个因素和抗压强度为输入值,以渗透率为目标输出值,建立煤体瓦斯渗透率的PSO-LSSVM预测模型。利用25组数据进行PSO-LSSVM模型与BP神经网络及支持向量机的比较实验,PSO-LSSVM预测结果与实际值拟合程度优于其他两个模型,且具有更小的误差。实验结果表明,采用PSO-LSSVM模型可由有效应力、温度和瓦斯压力对渗透率进行较高精度的预测。     

基于孔压静力触探确定土体的渗透系数

近年来许多研究者致力于通过孔压静力触探(CPTU)确定土体的渗透系数,但是存在偏差大,而且不能从机制上清楚地解释孔压静力触探确定土体渗透系数的原因。为了应用孔压静力触探现场快速地确定土体的渗透系数,在总结前人对孔压静力触探确定土体渗透系数方法的研究基础上,提出孔压静力触探时锥头处呈球冠形孔隙水流动的计算模型,假定锥头处初始超孔隙水压力为负指数型分布,推导出土体渗透系数的表达式,并且结合现场实测数据,将所提出的方法与已有的方法进行对比分析。研究发现：所提出的方法扩大了现有方法的应用范围;渗透系数计算结果受锥头角度的影响较大,随着锥头角度的增大而增大;针对国际上通用的60°角的标准锥头,所提出的方法计算的渗透系数大于前人的方法,而且更接近室内外试验结果。     

Modeling wetting-phase relative permeability hysteresis based on subphase evolution

A recently introduced subphase framework for modeling the nonwetting phase relative permeability is extended to the wetting phase. Within this framework, the wetting phase is divided into four subphases, which are distinguished by their connectivity; backbone, dendritic, isolated and corner-film subphases. The subphase saturations evolve according to inter-subphase volume transfer terms, which require modeling. An advantage of distinguishing the subphases is that wetting phase relative permeability relations as functions of these constituent subphases can be developed. In order to develop models for the inter-subphase volume transfer and the wetting phase relative permeability in a strongly wetted system, quasi-static flow simulations in pore networks were conducted to analyze the evolution of the wetting subphases during drainage and imbibition. The simulation results suggest that hysteresis trends apparent in experimentally obtained wetting phase relative permeability curves for Berea sandstone may be explained by accounting for corner-film flow.     

沿抽采井筒的煤储层渗透率模型研究

渗透率是表征瓦斯流动的重要参数,为保证煤矿瓦斯安全高效抽采,有必要探究距抽采井筒不同位置处煤层瓦斯渗流演化特征。然而,瓦斯抽采过程中伴随有效应力、煤基质对瓦斯的吸附/解吸能力以及煤储层温度的不断变化,甚至出现抽采损伤,使得煤层瓦斯运移行为异常复杂。为探究抽采过程的煤层瓦斯渗流特性,在圆柱坐标系下,考虑压力场与温度场变化对煤储层渗透率的影响,构建温度影响的孔隙压力时空演化函数,据此建立应力与温度作用下的煤储层渗透率模型。结果表明:建立的模型能合理描述沿抽采井筒孔隙压力的演化规律以及瓦斯的运移特性,即在恒定外应力的条件下,随抽采时间增加,不同位置处孔隙压力先降低后变化平缓,煤储层渗透率先降低后升高;此外,同一煤储层位置处,考虑温度比不考虑温度的渗透率计算值更低;通过讨论发现,随抽采时间增加,根据裂隙压缩与基质收缩对渗透率演化的不同效应,设置合理的负压抽采方式可提高瓦斯抽采量。      

云南红土铁离子迁移的试验研究

通过人工制备含铁红土样,分别考虑击实功、含水率和温度的影响,采用浸泡方法,测试分析了不同浸泡时间水溶液中铁离子的浓度变化。试验结果表明,水溶液中铁离子的浓度大小反映了红土中铁离子的迁移过程,击实功的影响最小,温度的影响最显著,含水率的影响居中。不同影响因素下,水溶液中铁离子的总浓度随浸泡时间的延长、击实功的减小、含水率的提高和温度的升高呈线性增大;其浓度变化随击实功的减小、含水率的提高和温度的升高呈线性减小。其结果可以为深入研究水环境条件下红土中铁离子的迁移特性和迁移机理以及红土地区地质灾害的发生发展机制提供科学依据。     

深穿透地球化学迁移模型

深穿透地球化学是针对寻找隐伏矿的需求而发展起来的一门新的地球化学分支学科,其理论基础由连续的几个要素构成元素向地表的迁移机理→迁移到地表以后的赋存介质和赋存形式→形成异常模式的特征.本文针对元素从深部隐伏矿体向地表的迁移机理,总结了传统的具有代表性的3种迁移模型,包括离子扩散迁移模型、地下水溶解迁移模型和电化学迁移模型,并根据最新的研究成果,提出了地气流迁移模型和多营力迁移模型.这些模型的系统总结和提出对深穿透地球化学理论基础的建立和研究隐伏矿体元素的三维分散模式具有重要理论意义.     

PPTS-1压力传递型泥页岩渗透性测试系统

井壁失稳一直是困扰油气勘探开发的难题,而泥页岩渗透性是评价泥页岩井壁稳定性的重要指标之一。介绍了一套基于LabVIEW软件平台的PPTS-1压力传递实验系统平台,采用岩心分析法和压力传递测试技术精确测试泥页岩的渗透率。实验结果表明,该实验平台操作简单,性能稳定,测试精度高,为井壁稳定性深入研究提供了支撑。     

基于屏方法的弹性波叠前深度偏移

弹性波成像是多分量地震勘探需要解决的关键技术之一。借鉴声波方程中傅立叶有限差分算子中的有限差分补偿方法,对弹性波相屏传播算子进行了大角度校正。在求取成像值时,采用了矢量成像条件,即通过极化矢量,将各分量投影极化方向,然后再成像,从而使波场中的信息得到充分利用,同时解决了P-SV波成像过程中的极性不一致问题。这样,便可以叠加多炮的成像结果,从而提高成像质量。利用模型数据,对大角度相位校正后的弹性屏延拓算子和矢量成像条件进行了试验,成像效果理想。     

基于单程波动方程平面波叠前深度偏移

阐述了平面波的特点;分析了Fourier变换下球面波的平面波分解;阐述了炮道集下波场局部分解与成像。通过Marmousi模型的试算结果,验证了该成像方法可提高计算效率。另一方面表明,射线参数的范围和间隔是影响平面波成像质量的主要因素;不同角度入射的平面波对最终成像结果的贡献是不同的。     

石油初次运移动力学模型研究及其应用

烃源岩中生成的油气经过初次运移, 进入到储集层, 其本质应该是一个动力学过程。前人对于油气初次运移动力学有一定的研究, 但是定量研究较少。本文以烃源岩中石油初次运移为研究对象, 建立下生、上储型排烃地质模型, 从微观动力学的角度对即将进入储集层的游离相石油进行力学分析, 认为烃源岩中的石油发生初次运移进入储集层是一个动力和阻力的力学非平衡过程, 运移动力包括烃源岩地层压力和烃源岩层毛细管力, 运移阻力包括储集层地层压力、储集层毛细管力和内摩擦力。当动力大于阻力时, 石油发生初次运移; 当动力与阻力相等时, 对应着石油初次运移的临界状态; 当动力小于阻力时, 石油不能发生初次运移。因此, 可以通过对比石油初次运移动力和阻力的大小定量地预测石油初次运移充注窗口。本文将建立的石油初次运移力学模型应用到安塞油田长6段油藏, 定量地预测了石油初次运移充注窗口, 为进一步的油气勘探提供依据。