高温地热开采热流固耦合模型及综合评价方法

干热岩(HDR)是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,是地热开发研究热点.目前针对地热产能模拟的研究存在热流固(THM)耦合模型考虑因素不全,地热开发效果评价目标单一且缺少定量评价的问题.基于离散裂缝模型,建立了地热开发的热流固耦合模型,采用COMSOL实现了THM模型求解,依据多个地热开发评价指标进行模糊综合评价.首先借助两个THM耦合案例,验证了模型的可靠性及准确性.随后通过层次分析法计算出各项地热开发评价指标的权重,并结合模糊综合评判,对给出的EGS案例进行模拟计算和综合评价.结果表明:压裂裂缝连通注入井和采出井时,热突破时间短,采出温度下降快;水平布井比垂直布井的采出温度下降更快.依据模糊综合评价分析,水平井开采地热要整体优于垂直井开采地热,一注两采开采地热要优于一注一采,垂直井开采地热时,水力压裂裂缝建议不连通注采井.     

基于开发动态的水淹层测井综合评价方法——以南苏丹P区块为例

由于南苏丹P区块没有可用于确定油层水淹程度的密闭取心新井资料,且单层生产及试油数据非常少,开采与完井时间间隔较长,地层水性质相同导致底水水淹与油水同层难以识别,因此,水淹层解释难度较大.本文首先根据区块地质特征与开发特征及水淹层水源和水进方向,归纳总结出研究区油层的水淹类型为边水与注入水推进水淹型和底水推进水淹型,注水水淹和边底水水淹在电阻率测井响应特征上均表现为电阻率值的明显降低.其次,采用新老井相同层位测井信息对比方法,结合相邻老井生产动态测试结果,确定出新井典型水淹层,分析水淹层测井响应特征,优选出深侧向电阻率、浅侧向电阻率、深浅侧向电阻率幅度差、深侧向电阻率与冲洗带电阻率幅度差等4个水淹敏感参数,其中深侧向电阻率和深浅侧向电阻率幅度差为最有效的水淹识别参数.利用深侧向电阻率值与深浅侧向幅度差交会,建立了水淹层定性识别图版,利用该图版可有效地区分水淹层与水层和油层.基于储层岩性物性测井响应特征分析,采用岩心刻度测井方法,建立了水淹层泥质含量、孔隙度、渗透率、饱和度等参数定量解释模型,利用计算的驱油效率值可有效地划分弱水淹、中水淹、强水淹.综合水淹层定性识别图版法以及定量解释方法,结合邻井生产动态,建立了水淹层综合测井评价方法,经实际井验证证明该方法结合了静态测井解释与动态生产数据在水淹层评价中优势,提高了水淹级别测井综合评价准确性.采用开发初期井连井剖面对比方法,确定出油水同层顶界面海拔深度,再结合邻井开发动态,寻找出新井水源,判断出新井水淹类型.对于底水水淹类型,新井不存在油水同层,只能为水淹层;对于边水水淹类型,将解释油水同层或水淹层海拔深度高于最高油水同层顶界面海拔深度的储层判定为水淹层,而海拔深度低于最高油水同层顶界面海拔深度的储层判定为油水同层,经实际井验证证明该方法可有效地区分底水水淹层与油水同层.     

注聚合物井井下温度分布的若干影响因素分析

温度对聚合物的粘度和稳定性有很大影响。注聚合物井的井下温度分布影响因素分析对改善注聚合物方案和研究注聚合物驱油效果具有重要意义。假定聚合物溶液为非牛顿幂律流体,在柱坐标系中构建了包含井筒、注入层和围岩等3部分介质的二维温度场模型,将模型离散化生成有限差分方程并求解。在对经不同注入时间和停注时间后的二维温度分布模拟计算的基础上,分析了注入聚合物溶液的密度、导热系数、比热容、井筒半径等因素对井下温度分布的影响。分析表明,这些因素对井下温度分布均有不同程度的影响,应注意综合考虑。     

注聚合物井井下温度分布数值模拟研究

本文提出了一种计算注聚合物井井下温度分布的方法,该方法视井筒内的聚合物溶液为非牛顿幂律流体,考虑注入流体在井筒中同一截面上的速度变化,根据聚合物溶液在多孔介质中的流变性,依据广义达西定律求取渗流速度,基于能量守恒方程建立柱坐标系下注聚合物井井筒内流体、注入层及围岩的二维温度场模型.通过合理的边界条件,将三部分模型耦合起来,采用交替方向半隐式有限差分法求解建立的井下温度场模型.考查了注入量、注入时间、幂律指数和稠度系数、注入液温度等因素对井下温度场分布的影响,结果表明,当注入的聚合物溶液温度低于注入层的原始温度时,随注入量和注入时间的增大以及粘度的减小,注入层的温度降低;注入聚合物溶液温度与注入层原始温度差越大,注入层处的温度剖面异常越明显.本文数值计算结果可用于指导注聚合物井的井温测井应用.     

基于井潮、气压效应的苏皖地区突出水位异常分析

基于流体及岩石力学理论,利用气压和潮汐效应,研究了苏皖地区苏02井、苏03井、苏06井、苏18井和定远04井含水层介质在不排水状态下孔隙度和渗透系数的变化情况.结合井-含水层系统在受力和水均衡两种状态下的微动态变化模型,分析了各井水位自2014年下半年以来相继出现同步上升现象的水动力学成因机制.结果表明:① 5口井的气压系数与M₂波潮汐因子之间存在明显的线性关系,即气压系数越大,潮汐因子也越大;②各井的孔隙度和渗透系数出现一组同步增大现象,主要与补给量大于泄流量、补给增强有关.      

定水头注水引起的含水层水平运动和应变

基于含水层固体颗粒与孔隙水不可压缩的假设，本文导出了单井注水情况下秦斯承压含水层水平运动速度与水头之间的基本关系式。然后利用注水井壁处的应力、应变边界条件，进一步导出了单井定水头注水引起的泰斯承压含水层水平运动速度、位移和应变解析表达式。该水平位移与应变由两部分组成：一部分为由注水压力本身引起的经典弹性力学解项，它仅随半径而变化，与注水时间无关；另一部分为由地下水头变化引起的水动力学位移和应变解项。其中，含水层水动力学水平位移随时间加长呈指数增长特征、水动力学径向应变则表现为近井处拉张、远井处挤压的分区特征，且近井拉张区随时间加长逐渐向外扩展。单井注水含水层水动力学水平位移、应变解的导出，完善和发展了单孔内压经典弹性平面力学问题解。     

震前采油井含水量的异常变化

油田开采通常伴有在所采出的液体总量中含水量日益增加的现象。产品含水的动力学,与油和水的粘滞度、岩层结构和水油中间过渡带的厚度、采区条件及一系列其它指标有关。其中,某些指标对震前介质的应力-应变状态变化很敏感。因此,开采位于地震活动区的油田时,油和水比值的变化,对预报地震时间是有意义的。本文研究了中亚和高加索强震前采油井产品中含水量变化的某些实例。为了进行分析,利用了许多采油井的油、水比以及产品含水多     

井筒布置及裂隙分布特征对增强型地热系统采热性能的影响

增强型地热系统(EGS)是干热岩储层良好的渗流和传热通道,EGS由注入井、含裂隙储层、采出井所组成,因此井筒布置和裂隙分布特征将直接影响到流体的流动路径,进而影响着流体的流动和传热过程.本文旨在同时考虑井筒布置与裂隙分布特征对系统采热性能的影响,建立三维井筒与热储热流耦合数值模型,分析井网布置与井间距参数变化;以及裂隙条数、裂隙迹长等裂隙分布特征变化对系统采热的影响,并以4项采热评价指标来评估地热潜能.研究结果表明：(1)注入井井数的增加会提高生产质量流率,但却不会使热突破明显提前,使得热开采速率大大提高,对系统采热有利;(2)井间距的增大可以延长系统寿命,提高开采中后期生产质量流率以及热开采速率,有利于热能提取;(3)裂隙条数的增加会导致裂隙储层连通性增强,从而导致采出温度下降更快,生产质量流率提高更大,热开采速率也明显提高,进而缩短系统寿命,且储层热提取率增大,对地层开采程度会提高;（4）裂隙平均迹长越长,采出温度越高,生产质量流率也越大,越有利于实现商业化开采,同时系统热开采速率也越大,且不会降低系统寿命,储层热提取率随平均迹长增大而减小,说明储层被开采程度较低,裂隙的贡献更大．     

同井不同层位水温观测同震变化机理分析

不同水温观测点由于观测环境、井孔条件、观测部位构造条件、介质条件、地下水动力条件的差异,使得水温动态呈现出不同的形态。而同一观测井内不同层位的水温由于水温传感器安置深度和井孔热源分布状态的不同,会出现不同的同震响应形态。利用小波变换算法,分析了房县三海村井不同深度的水温在3次地震中的同震响应变化,并结合该井的温度梯度、围岩特性以及含水层分布,提出一个简单的井-含水层模型。进而探讨了同井不同层位水温出现不同变化的动力学机制,初步认为其动力学机制源于水的流动产生的热对流引起的变化。     

云南漾濞Ms6.4级地震前滇14井流量异常分析

通过对云南省保山市滇14井流量测项观测资料的初步分析,发现云南漾濞Ms6.4级地震前滇14井记录到了十分显著的短临异常,异常持续时间为5～10天.对比同井其它测项观测资料,流量观测异常明显优于其它测项.从其岩土力学机制和水动力学机制探讨对流量动态能够灵敏映震的原因.建议在我国地震地下水动态观测中应强化地下水流量的观测与...     

基于地质因素约束的水淹层测井评价方法——以中亚地区孔隙型碳酸盐岩油藏M为例

开展水淹层评价是实现M油藏增储上产的重要基础.然而,M油藏研究区套管测井和生产测井资料缺失.以含水率作为水淹特征的指标,综合开发地质特征和生产数据,统计表明:研究区水淹层分布与地层构造、沉积相、物性、重力和开发井网有关.为了实现水淹影响因素与测井评价资料的结合,提出基于地质因素约束的测井水淹层评价方法.方法以注采井组为单元,采用表征注采井间地质特征差异的参数(如地层构造差、产层渗透率差、井距和注见水时间差)和测井解释参数(如饱和度),通过数据统计分析,建立地质因素控制的水驱前缘到达时间、水淹层含水率变化速率的预测模型,实现现今水淹层及剩余油分布预测和解释.预测结果得到实际生产数据和油藏数值模拟结果的检验,显示本文提出的水淹层评价方法具有可行性,为水淹层研究提供了一定借鉴和参考.     

基于精密水准和重力资料研究地下储气库形变特征

利用9期水准观测资料和重力观测资料,对呼图壁储气库在不同注采气周期及各周期不同阶段地表沉降与局部重力场变化进行了系统精细研究。研究结果表明,现有优化观测网可有效监测储气库注采全过程地表形变与重力场变化。储气库注采可引起地表显著形变,注气引起的形变量大于采气引起的形变量,地表形变与注采周期对应较好;重力变化与注采周期相关性不强。不同注采量导致地表形变在相同月份也存在变化,形变量自NE向SW逐渐增大,且集中在井位附近。表明地表形变不仅与注采周期有关,也与注采量密切相关。     

井水温观测分析中的水-热动力学研究综述

从井水温动态影响因素、井水温对动力加载的响应机理、水-热动力学理论模型三方面阐述了井水温研究进展。高精度数字化观测技术,为井水温的科学研究提供可靠、有效的数据支持。补给源和水动力作用是影响井水温动态变化的两大因素,补给源决定了井-含水层系统温度的垂直分布曲线的形态,水动力作用决定了含水层地下水补给量的多少和地下水流速的快慢,从而影响井-含水层系统温度变化的大小,而动力加载作用影响井-含水层系统内部的水流流动速度,改变水温变化情况。通过对井水温动态影响因素与水-热动力学形成机理研究的总结,有助于厘清井水温动态和含水层的关系,为井水温动态的定量分析和机理解释提供重要的研究思路。     

基于COMSOL的储层参数与层理缝对地热产能影响规律研究

地热能具有绿色、稳定、资源丰富、可再生等优点,可用来发电及工业、住宅供热.应用COMSOL多物理场耦合数值软件通过建立温度-渗流耦合模型,考虑工作介质物性参数随温度的变化,针对热储层参数及层理缝对地热能开发效果的影响展开研究.结果表明:热储压力在开发初期恢复缓慢的原因与开发初期注采井附近温度差异有关;裸眼段长度为40 m时可控热储层厚度为150 m;一注一采井距为300 m时注采系统可控热储层半径为400 m;基质渗透率大于80×10-15m2将影响热储开发寿命;基质孔隙度、基质热传导系数对热储开发影响较小,基质比热容越大越有利于热储开发;层理缝条数、导流能力对热储开发有较大影响,层理缝条数增加,产出液质量流量增加,热突破快,持续开发寿命缩短,层理缝的不合理利用将遮挡注入流体的波及范围.研究成果可为高温地热选层提供有力技术支持.     

注水井温度场模型及其数值模拟研究

油田注水开发中后期,井温测井在常规注水工艺的条件下,难以准确地反映注水剖面的实际情况．为此,本文根据注水井井筒与地层的传热机理,针对注水井多层注入的实际情况,建立了井筒及其周围地层的温度场数学模型．用该模型模拟计算了大庆油田某注水井的井下温度场分布,计算结果与实测结果接近,说明模型是适用的．通过对不同注入条件和地质条件的数值模拟,得出注水温度同井眼温度差别越大或注水速度越快,井温曲线越易于识别注入剖面．同时,对如何改善注水工艺,以提高井温测井识别注入剖面的能力提出了合理化建议．     

齐家北地区高台子油层油水层识别方法

齐家北地区高台子油层为高含钙致密储层,钙质发育导致部分水层的电阻率大幅提高,高阻水层、油水同层、油层在电测曲线上具有相同的电性特征,给以电测特征为解释基础的油层、油水同层的判别带来极大的困难.针对上述解释技术难题,本文在储层"四性"关系研究的基础上,提出了剥层法:其核心思想是根据各流体类型储层典型的电性特征,将干层、水层、油水同层从其他储层中逐一剥离出来.即依据干层的电性特征,首先将干层与产层区分开;再利用水层识别图版,将水层特别是钙质水层与油水同层区分开;最后利用油层与油水同层解释图版,再将油层与油水同层区分开来.该方法尽可能地降低干层、水层特别是钙质水层对油水同层和油层解释的干扰,提高测井解释符合精度.研究表明:感应测井曲线可反映致密砂岩孔隙中低阻可动水含量,是钙质水层、油水同层解释的敏感曲线;多曲线联合定性识别方法与解释图版相结合可提高油水层测井解释符合率;所建立的测井解释图版精度均达到了90%以上,经过3口实际试油井进行的背对背验证,油层的测井解释符合率达到了100%.     

宁夏井水位固体潮调和分析结果及应用

系统研究了宁夏地震地下水观测井网中7口国家井的井水位固体潮效应。对7口井的观测资料进行了调和分析,给出了各井孔井水位固体潮主要潮汐波的潮汐参数。利用湖汐参数计算了各井孔含水层的某些物理力学参数,并对各井孔井-含水层系统探测地壳内应力应变状态的能力及利用井孔潮汐效应进行地震预报等问题进行了探讨     

井间电磁成像系统发射和接收同步测量应用研究

井间电磁成像利用低频电磁波对两井或多井之间进行多点扫描,测量出电磁信号经过地层产生的相位变化和幅度衰减情况,反演得到地层电阻率信息.相位反映地层电参数以及位置的敏感性要优于幅度信息.在进行相位测量时,必须保证在同一时刻对发射监测信号和接收信号进行采集.针对发射和接收系统精确同步测量方法展开研究,提出使用GPS时钟接收机在两口井各自地面系统产生同步时钟信号,把同步时钟信号通过电缆传送到井下,井下通过PLL锁相同步电路和频率补偿电路,完成井下工作主频时钟源的建立,达到地面和井下同步目的.在发射地面和接收地面设置有数传电台,相互之间可传送指令,与同步时钟结合起来,实现井下发射监测信号和接收信号的同步采集.经过测试井间电磁成像发射和接收系统同步误差≤±100 ns.     

皖14井水温响应机理浅析

通过巢湖皖14井高精度水温观测环境及数字化改造以来的观测资料,分析不同深度(-160m、-195m)处水温变化特征。以2012年4月11日印尼8.6级地震为例,巢湖皖14井水温同震响应所获得的数据为分析基础,利用Ansys中的热分析模型进行数值模拟,研究了同震响应过程中井孔系统水温度变化与热量传递间的关系及机理。模拟结果显示:水温数值模拟曲线与实际测量数据曲线一致,该井水温同震响应表现为下降特征,主要是热对流所致。     

承压井水位观测系统对体应变的响应机制分析

本文基于弹性力学与流体静力学原理对承压含水层这种弹性孔隙介质在作用力激励下所作出的体应变响应的力学机制进行了较清晰深入的阐述与理论推导,得到了井水位系统的动力学方程,该方程表明井水位系统为一个零阶的放大环节,其传递函数为一常数,从而给出了在含水层孔隙度分别等于零和等于1情况下的井水位系统所允许的理论格值范围.鉴于井水位系统为一个天然体应变计,其维尼迪柯夫调和分析所得到的振幅比（或潮汐因子）即为该水井的传递函数（灵敏度）.由于半日波为水位观测资料的主项,而M2波又为半日波的主项,因此以M2波灵敏度的倒数作为该井水位系统的格值是较为可取的.在取得格值的基础上,本文利用福建5口水井2008年5月份的井水位分钟值对发生在5月12日的四川汶川地震所引起的同震阶变进行计算,四川汶川大地震所引起的这5口水井的水震波幅度与体应变潮汐波幅度约为10^-7~10^-8.