应用油藏数值模拟技术研究油田剩余油分布

应用油藏数值模拟技术，在储层建模和动态历史拟合的基础上，研究TX油田平面上和纵向上的剩余油分布规律，为TX油田下一步开发方案的调整提供了有利依据。     

三维地质建模及油藏数值模拟一体化剩余油分布规律研究

剩余油分布规律研究一直是中后期油田开发的研究重点和难点,研究方法也多种多样.针对马岭油田中一区的开发特点,采用三维地质建模和油藏数值模拟一体化技术研究思路,在构造特征研究、精细地层对比、沉积相研究和流动单元研究的基础上,建立了中一区延长组到富县组的三维立体地质模型,从而为油藏数值模拟提供了初始静态地质模型.在历史拟合的基础上通过精细油藏模拟方法进行了油藏剩余油分布模拟计算,并结合沉积相和流动单元分析了剩余油分布规律,从而为油田下步方案调整提供了挖潜方向.     

稠油热采地层阵列感应测井响应特性数值模拟

稠油热采地层温度的独特变化规律直接影响了目的层和围岩的电阻率,进而导致阵列感应测井响应的变化;因此,了解地层温度对阵列感应测井响应的影响,对于更准确地确定地层电阻率具有重要的意义。本文利用地层温度与地层电阻率的相关关系,通过有限元方法模拟不同地层温度和不同地层结构的阵列感应测井响应。数值模拟结果表明：不同线圈结构子阵列的视电阻率随地层温度的升高而下降,下降幅度与地层温度、线圈系结构以及地层原始电阻率有关;三层阶跃地层中目的层及围岩电阻率、目的层温度和厚度都会影响其测井响应,使各子阵列视电阻率曲线由目的层边缘向围岩处呈现上升的形态。通过对这些响应特征的分析研究,结合油田实例G1井进行了对比和验证,模拟结果较好地阐释了现场阵列感应测井的异常响应特征。     

稠油油藏热-流体-力学耦合模型研究及应用

在稠油油藏开发中,由于原油黏度高一般采用注蒸汽开采。基于连续介质力学理论,考虑了热对流的影响,建立了蒸汽注入条件下对地层压力、变形和有效应力定量评价的改进的热-流体-力学耦合数学模型;应用全隐式顺序Galerkin有限元数值解方案对注蒸汽井热-流体-力学耦合过程进行了数值模拟。计算结果表明,由于地层流体高温膨胀引起的高压力,会导致位移、变形,甚至地层结构破裂;温度对地层破裂形态的影响显著。研究表明,这个改进模型比传统模型更加准确、实用,可以用于蒸汽注入速率优化和油藏、地质、热-流动力反应、地应力水平等综合作用效应研究。     

王庄油田强水敏性稠油油藏热采开发研究

王庄油田位于山东东营凹陷北部陡坡带,其主力含油层系沙一段黏土含量高达13%,水敏指数超过70%,属强水敏性稠油油藏。强水敏性成为制约其能否采用注蒸汽开发的关键。为此,在分析形成储层强水敏地质原因的基础上,采用水敏流动试验、高温物理模拟实验和数值模拟等方法,利用激光拉曼、X-衍射、核磁和CT等技术手段,开展了储层水敏机理、热采过程中骨架矿物、黏土矿物和储层物性变化规律研究。结果表明:随温度的升高骨架矿物逐步溶蚀、膨胀性黏土矿物发生转化;在温度高于250℃时渗透率可恢复到原始值的80%左右,证明了该类油藏热采开发的可行性;结合热采过程中温度场的变化,建立了强水敏稠油油藏热采储层物性变化模式。该成果在矿场应用中取得理想效果,可为同类油藏的开发提供借鉴。     

瓦斯抽采钻孔间距优化三维数值模拟量化研究

为了识别钻孔间距对煤层瓦斯抽采的影响及如何实现高效抽采,基于流固耦合模型,建立三维几何模型,使其更接近现场实际,借助COMSOL软件模拟某煤矿钻孔不同间距的瓦斯抽采过程,利用瓦斯压力为0.74 MPa等压面三维立体图使有效抽采区域可视化,通过计算有效抽采区域体积大小,量化分析钻孔间距对抽采效果的影响。结果表明:单一钻孔抽采120 d时,有效抽采半径约为1.5 m;当布置多个钻孔且钻孔间距d为5 m,抽采120 d时,瓦斯压力为0.74 MPa的等压面围绕所有钻孔近似呈圆柱状但向内部凹陷（即出现空白带）;钻孔间距d为2.1、3、4、5、6 m时,有效抽采区域体积V的大小顺序随着时间的增长而改变,抽采120 d时,V_{d=5 m}>V_{d=4 m}>V_{d=3 m}>V_{d=2.1 m}>V_{d=6 m}。综合分析瓦斯压力等压面三维立体图和有效抽采区域体积的大小顺序,确定该矿钻孔的较优间距为4 m。研究提出的以有效抽采半径、叠加效应、三维瓦斯压力等压面的形状及有效抽采区域体积大小为指标的钻孔间距数值计算考察方法,可为煤矿井下钻孔间距优化布置提供参考。      

单二块稠油油藏剩余油分布规律研究及应用

活跃边底水稠油油藏高轮次吞吐以后，由于受储层非均质性，开采方式，油藏边底水，射孔井段等因素影响。剩余油分布规律复杂，蒸汽吞吐开采效果变差。通过对活跃边底水稠油油藏高轮次吞吐阶段剩余油分布规律和影响因素的研究，利用新钻井，定向侧钻，扶停产井完善井网，采用补孔扩射调整注汽产液剖面，注氮气或注氮气加化学剂控制水锥等手段，改善了高轮次吞吐稠油油藏开发效果，在单家寺稠油油藏应用后取得了较好的成效。     

苏锡常地区主采层地下水流数值模拟

本次数值模拟是从苏锡常整个大区域考虑,建立统一的主采层地下水流模拟模型,通过对水文地质概念模型的重新认识及边界条件的合理概化,较大程度地减少了人为因素引起的误差.利用已校正过的模型对该地区禁采后地下水水位恢复情况进行了预测,结果显示该模型较适用于实际.     

Multi-level analysis of field synergy in the displacement mechanisms of heavy oil thermal recovery

One of the major problems of heavy oil thermal recovery is the inadequacy of understanding the multi-field coupling displacement mechanisms to improve the oil production and extraction ratio. From the perspective of “force” and “flow” in thermodynamics, oil displacement fields are divided into three groups: destination, driving and resistance potential fields. Based on the seepage law, the compositional structure of driving and resistance potential fields has been established by making use of non-equilibrium thermodynamics. In addition, coupling indexes among driving, resistance and a combination of both potential fields can be deduced. Then, the main process of multi-level analysis of oil displacement mechanism of field synergy in the process of heavy oil thermal recovery can be put forward. A practical multi-level case study of typical hot-water flooding displacement can provide useful information and guidance to enhance the displacement process.     

卫星资料在暴雨数值模拟中的应用研究

分析研究了2001年5月15日～8月15日3个月GMS卫星资料在湖南资水流域实时数值预报中的应用以及将TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星上的TMI(Microwave Imager)雨水资料适时融入数值模式改变当时模式中雨水分布场,数值模拟还研究了发生在淮河流域的10次暴雨过程。结果表明:资水流域3个月的实时预报效果良好,准确预报出其中出现的3次致洪暴雨和1次特大暴雨;对淮河流域暴雨,由于TMI资料空间分辨率较高,能够很好地反映中小尺度系统的空间结构,加入模式后使得模拟出来的降雨强度,雨量中心时空分布更接近实际情况,10次暴雨过程的TS评分较不使用TMI资料更好。     

双频激电法有限元数值模拟研究

利用有限单元法和Cole-Cole模型对双频激电法进行数值模拟研究。首先简要介绍了双频激电法的基本原理,在忽略电磁效应的情况下,给出了电场的边值问题和变分方程,将模型中大地和极化异常体的电阻率用Cole-Cole模型的参数替换,通过解方程,最后得到模型节点上的复电位值。通过改变地电模型的参数,得到了在不同参数下视幅频率和绝对相位的响应曲线。模拟结果与实际情况符合,表明该方法是正确和适用的。     

流动环境中圆孔水平热射流三维数值模拟

根据计算流体动力学理论,采用Realizable k-ε紊流模型和SIMPLEC算法,考虑浮力作用,利用有限体积法来离散求解流动环境中圆孔水平热射流的流动与传热控制方程,对流动环境中圆孔水平热射流进行了三维数值模拟,比较了不同流速比和不同射流出口温度条件下的流动特性和温度分布特性,得到了热射流轨迹的速度和温度衰减规律,分析了流速比和射流出口温度对热射流轨迹温度分布的影响。     

热物性测试和导热数值模拟法在工程设计中的应用

针对泰安市城区地源热泵地埋管换热器工程,通过合理选择测试参数,采用数值模型方法,测得岩土体初始温度为15.74℃,综合导热系数为2.944 W/(m·℃),综合体积热容为2.25 MJ/(m3·℃),钻孔总热阻为0.0674 m·℃/W;将空调负荷需求与岩土体综合热物性参数输入数值计算模型,经过逐时计算,得到二十年、十年模拟周期不同换热孔数的长期温度响应与耗能数据,结合投资预算,分别得到最优化的钻孔数量240个、170-180个;推荐系统安装完成后,夏季首先运行,以提高地源换热器岩土体的平均初始地温。     

沉积数值模拟研究现状及实例

沉积数值模拟是开展沉积学定量研究的重要手段,在油气地质学、水利工程等领域中发挥着重要作用。本文基于大量国内外文献调研,结合实际研究工作,系统概述了沉积数值模拟的发展历程及模型分类,归纳了几何规则、水动力方程、扩散方程、元胞自动机和模糊逻辑等5种模拟方法,对比各种方法的基本原理、优缺点以及与其相对应的代表性模拟软件的特点;总结了沉积数值模拟在层序地层学,沉积过程及沉积机理,“源-汇”系统和油气地质学等4个研究领域中的应用现状及独特优势;并结合东营凹陷北部陡坡带断层控制背景下两种湖相重力流沉积数值模拟研究实例,进一步说明了沉积数值模拟在沉积学研究中的有效性与重要性;最后展望了探索不同沉积机制数值模拟新方法,多地质过程耦合数值模拟与地质几何建模一体化,基于人工智能驱动的沉积过程反演数值模拟以及在非常规油气资源勘探开发中深入应用是该领域未来的发展方向。     

浅水非线性长波的数值模拟与实验研究

从数值与实验两方面研究了非线性长周期水波———椭圆余弦波在浅水中的传播。根据造波板作椭圆余弦波运动速度,推导出数值模拟波浪水槽时固定入射边界上的二阶入射边界条件,计算结果表明,二阶入射边界条件对波浪的预报结果比一阶入射边界条件对波浪的预报结果更为精确。对二阶入射边界条件计算结果和实验结果的波面升高时间历程进行傅里叶分析表明,各次谐波幅值沿波浪传播方向作周期性变化,只是变化程度较小;但入射边界条件为一阶时则没有这种现象。     

采空场覆岩变形数值模拟与相似模拟比较研究

用有限元数值计算尝试了离层模拟,并分别采用数值模拟与相似模拟的方法研究了木架山矿区143剖面倾斜采空场处理时的地表移动与覆岩破坏规律。研究发现,随着矿柱的崩落,覆岩跨度不断增加,引起的地表移动范围也不断增大,地表垂直沉降范围大致为跨度的1.5～1.7倍,垂直沉降曲线始终对称于最大沉降点;水平移动的范围大于垂直沉降的范围,最大水平移动量大约为最大沉降量的40 %,且水平移动不对称。另外,当覆岩发生整体下沉时离层主要存在于跨度两端,离层由层理剪切破坏引起。     

钢管爆炸破坏的数值模拟分析与试验研究

在三峡工程二期下游围堰拆除爆破中,其难点问题为混凝土防渗墙的一次性爆破拆除成功。由于混凝土防渗墙内有预埋的灌浆钢管及固定钢管的保持架,这种结构在以往的围堰水下防渗墙爆破拆除工程中是没有先例的。如果混凝土防渗墙爆破拆除仅仅只将混凝土爆碎,而钢管不炸断、保持架不松散则会使爆渣的水下开挖无法进行,因此将混凝土预埋灌浆钢管炸断及保持架炸散是关系到二期下游围堰拆除爆破成败的关键问题。针对这一问题,利用ANSYS/LS-DYNA计算软件和现场试验,研究了不同装药结构、药包直径等因素对钢管爆炸破坏效果的影响,讨论了钢管爆炸炸断破坏形态与装药结构之间的关系,在此基础上确定钢管爆炸炸断破坏的合理爆破参数及装药结构形式。二期围堰爆破拆除结果表明研究成果是可靠的。     

高岭土电渗固结特性及数值模拟研究

电渗固结是促进低渗透性软土排水固结的有效方法。为了揭示不同电势梯度影响高岭土电渗固结的基本规律,在自制电渗试验装置上对高岭土进行电渗试验。试验过程中测量电流、排水量、沉降量以及有效电压随时间的变化,并进行单位排水能耗分析。基于电渗固结多场耦合控制方程,实现土体电渗固结全耦合分析的有限元数值方法,计算结果与解析解吻合良好,验证了程序的有效性。为预测不同电势梯度下土体沉降量随时间的变化关系,分别对0.5,1.0,1.5 V/cm 3种电势梯度电渗固结试验进行数值模拟分析,获得模型表面沉降量分布、阳极超静孔隙水压力时空发展规律、阳极位置固结度等曲线,计算结果和试验结果吻合良好,可为实际电渗试验提供理论指导。