贵州糯东井田水文地质条件分析

通过对井田内泉和暗河流量的调查研究,认为永宁镇组一、三段碳酸盐岩裂隙溶洞水为井田的主要含水层,含水层主要接受大气降水及河流的渗透补给;煤层上覆地层飞仙关组为相对隔水层,厚度大于500m,下覆无强含水层,其地下水对煤层的开采影响不大,井田水文地质条件较简单。采用比拟法对井田的涌水量进行了预算,推算该矿井开采设计涌水量为13 238m^3/d。     

低渗非达西渗流煤层气羽状井开发机理研究

建立了非均质各向异性双重介质煤层气定向羽状水平井开采的较完整的数学模型,模型考虑了与气体吸附、解吸、扩散相耦合的三维气、水两相渗流;考虑了储层的压力敏感性;考虑了煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响;考虑了井筒内的压降损失。通过数值模拟分析了煤层气羽状水平井的增产机理,指出羽状水平井的主支和分支在地层中广泛均匀延伸,使整个控制区域地层压力均匀、快速下降,增大了气体解吸扩散的机会,是羽状分支水平井促使煤层气产量提高的根本原因;启动压力梯度的存在使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而使煤层气的产量减少。     

水平定向钻进技术在浅层低渗透性含水层地下水开采中的试验研究

浅层低渗透性含水层埋深浅、渗透性低,难以用常规管井开采。利用水平定向钻井技术,可在含水层内长距离铺设过滤器,从而增大水井出水量。研制的贴砾过滤器,其性能经水平井试验验证满足水平井成井要求,取得了良好的试验效果。     

鄂尔多斯盆地东部低浅层渗透油藏大位移水平井钻井实践

为了经济有效地开发鄂尔多斯盆地东部浅层、低渗透、低丰度油藏,陕西延长石油（集团）有限责任公司在该地区部署了第一口浅层大位移水平井——X平1井。该井施工克服了浅地层造斜稳斜控制困难、长水平段携岩困难、起下钻摩阻大、钻头加压困难等一系列技术难题,完钻井深1366 m,垂深499.16 m,水平位移1003.58 m,位垂比2.01∶1,该井的顺利完钻预示着鄂尔多斯盆地东部浅层、低渗透、低丰度油藏高效开发成为可能。     

多场耦合作用下致密储层渗流特性研究

储层岩石的渗流特性对致密砂岩储层的评价及开发具有重要意义。为此,研究构建热流固耦合控制方程,采用COMSOL Multiphyics软件,针对准噶尔盆地中部4区块某三维区致密储层不同开采时间下流体渗流速度和地层孔隙压力的分布规律开展了数值模拟研究。研究结果表明,流体渗流速度最大值出现在井口及其周围地区,断层破碎过渡带流体渗流速度高于周围连续地层和断层核部;随着与井口距离的增加,开采过程中流体渗流速度变化规律由先增加后减小最后趋于稳定逐步转化为先缓慢增加后逐步趋于稳定;在开采初期,孔隙压力等压线在井口周围呈环形分布,而后低应力区沿断层的开展方向进行扩展;孔隙压力随着开采时间的增加而不断减小,同时间节点下,距离井口越远,孔隙压力越大且下降幅度越小。研究成果为正确预测开发生产指标,为提高致密油气勘探开发效果提供技术支撑。      

群井开采条件下各向异性含水层渗流规律研究

根据有限差分方法 ,编制了承压含水层渗流模拟软件。对某水源地在群井开采情况下地下水渗流动态进行数值模拟。模拟结果显示 ,位于高渗区的井 ,压降漏斗较其它井大 ,压力下降快。当地层中存在裂隙时 ,平行裂隙方向压力下降比垂直裂隙方向要快得多。抽水初期 ,地层压力下降很快 ,以后 ,压力下降逐渐变缓 ,位于低渗透区的井逐渐不能满足流量要求。因此做好地下水资源规划十分重要。     

裂缝参数对考虑滑脱效应页岩气水平井产能的影响

低渗透页岩气藏中,气体渗流时会受滑脱效应的影响。建立了考虑滑脱效应的气、水两相页岩气藏渗流数学模型,并建立了理想地质模型,采用数值模拟方法,研究了水力压裂的不同裂缝参数对水平井产能的影响。模拟结果表明:裂缝条数、长度和间距是影响页岩气井产能的重要参数,而裂缝宽度和渗透率对产能的影响相对较弱;页岩气井的产能随着裂缝条数和裂缝长度的增加而增大;水平井的水平段长度及裂缝条数一定时,可通过增大裂缝间距来减少裂缝间的相互干扰。      

非承压含水层底部单孔疏放水渗流特征

由含水层底部向上施工疏放水孔（井）进行疏水降压是保证煤矿安全开采的重要措施之一,该类疏放水孔与地面抽水井的渗流特征具有显著差别。为了研究井下疏放水孔的渗流特征,以非承压含水层底部单井疏放水孔为例,采用数值模拟的方法对其渗流特征进行研究。研究结果表明,当疏放水井的井长l_w小于临界长度l_c时,即l_wc,疏放水井上部含水层孔隙水压力大于0,且由下而上呈先增加后减小的分布规律,渗流量与井长呈指数函数关系增加;当l_w ≥ l_c时,疏放水非完整井的渗流特征及渗流量与完整井相同;渗流量随井半径增加呈指数关系增加,且指数小于1;将s+l_w代替水位降深s对裘布依（Dupuit）潜水完整井计算公式进行修正,当l_wc时,采用修正的Dupuit潜水完整井计算公式计算疏放水非完整井渗流量更精确。该研究结果对认识井下疏放水井上部孔隙水压力分布特征及合理布置疏放水井具有重要的借鉴意义。      

恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析

渗流是泥石流水动力条件主要来源之一,不同渗流流量具有不同的渗流力和冲刷力,从而可引起不同规模泥石流。通过开展室内水槽试验,利用测压管量测渗流过程中的孔隙水压力,并结合高清摄像技术从微观角度记录堆积土体内部细颗粒的运移、骨架颗粒的坍塌现象,以此分析研究土体渗透破坏、起动形成泥石流过程中的渗流和冲刷作用。在此基础上设定水槽坡度为7°,调节恒定渗流流量分别为120、170、265、320 ml/s,分析不同恒定渗流流量对固体堆积物失稳、泥石流起动过程中流态变化的影响。分析结果表明,在恒定渗流流量作用下,堆积土体内部细颗粒迁移、骨架颗粒坍塌造成土体颗粒重排列、孔隙水压力上升进而导致土体抗力降低是泥石流土体颗粒失稳、起动、冲刷的重要原因;随着渗流流量增加,流速迅速上升,土体内孔隙水压力逐步增大,骨架颗粒的失稳、移动主要受渗流及水流冲刷两方面共同作用,堆积土体颗粒的移动分别表现出缓慢小幅滑动后稳定、过渡型滑动和快速流滑现象。     

孔隙砂岩三轴压缩排水试验及地层失水沉降计算

针对在深厚白垩系和侏罗系孔隙砂岩含水层底部开采煤层是否引起上部含水层失水沉降问题,利用轴压恒定、变围压和孔隙水压的三轴压缩排水试验,研究不同粒径孔隙砂岩的轴向应变随孔隙水压降低的变化规律,以推导出一定厚度含水层的底部失水沉降计算公式。研究结果表明,(1)随着砂岩内的孔隙水压u降低,岩样会产生轴向压缩变形,并呈非线性增大,且砂岩粒径越大变形越大;(2)砂岩轴向排水变形ε_z与孔隙水压降△u以及初始孔隙水压u0有关,与围压σ3关系不大,且当u0不变、△u越大以及△u不变、u0越小时,所产生的轴向应变ε_z越大;(3)利用ε_z、△u、u0三者间的拟合函数所推导出的砂岩含水层失水沉降计算公式,在一定范围内能够进行多含水层失水沉降计算,为含水孔隙砂岩地层失水沉降计算提供一种新方法。     

基于CT扫描的致密砂岩渗流特征及应力敏感性研究

认识低渗透储层的渗流特征对油气开采和储层改造具有重要意义。为此,研究利用微CT扫描技术对致密砂岩岩样进行扫描,据此建立了能够精细刻画岩样的微观模型,运用COMSOL模拟了流体在岩石孔隙中的渗流特征,研究了致密砂岩的渗流特征及应力敏感性。研究结果表明:流体入口和出口间压差固定时,岩石的渗透率保持不变,与入口出口压力的具体数值无关;不同方向的岩石模型计算渗透率处在同一数量级但有微小差异;在侧向压力作用下,渗流路径变窄,通过渗流路径的整体速度下降,渗透率下降,但在孔隙相对较大的地方,由于路径变窄,流体速度较未加压力前略有上升。      

水资源和环境工程中水平井研究简介

简单介绍了水平井在水资源和环境工程中的近期研究进展, 重点介绍了在不同含水层(如承压含水层、潜水含水层、越流含水层及河下含水层) 中, 水平井抽水条件下降深的半解析解, 同时分析了降深随抽水时间变化的标准曲线和微分标准曲线.这些半解析解可用于分析小流量水平井在中长时段的降深特性.分析了用于排水和供水的大流量水平井的水力学特征, 并介绍了求解渗流-管流耦合井流系统的一种新方法.同时介绍了在非饱和含水层中水平井抽取气体的动力学特征, 并分析了地面覆盖和未覆盖2种情况下的气体清除效率, 报告了在不同饱和含水层条件下水平井的捕获区和捕获时间的计算.      

论定向钻孔施工工艺

初级定向钻孔孔身剖面形状多为J 型,主要用地层促斜规律进行人工控斜,辅以人工定向造斜,达到施工目的。此外,还有直线型斜孔,S 型、多分枝定向和水平井等。这类钻孔地质(工程)设计要求中靶精度高,有的钻孔轴线在空间位置的变化受到约束,必须以人工定向造斜为主,同时利用地层促斜规律进行人工控斜,并需采取相应的钻进工艺等综合措施,才能达到施工目的。因此钻孔孔身剖面的设计要经过选型和精确计算,采用专门的造斜机具、定向测斜仪、控斜钻具及其独特的钻进方法。目前,我国在设计施工水平井、全方位多分枝孔、丛式S 形定向注浆孔等方面已垮入国际先进行列。~*     

软土地层浅埋圆形隧道非达西渗流场解析研究

软土在低水力坡降下的渗流会偏离达西定律,即为非达西渗流模式。假设孔隙水渗透服从指数渗流模式,采用镜像法原理推导了浅埋单孔和双孔圆形隧道非达西渗流场的解析解。结合算例,对浅埋圆形隧道非达西渗流解析解与达西渗流解析解进行了对比分析与验证,并对非达西渗流指数、隧道周围土体与衬砌渗流系数比值对隧道渗流场的影响进行了讨论。结果表明：非达西渗流指数、渗流系数比值对隧道渗流量和周围土体孔压均有较大的影响;随着渗流指数逐渐增大,土体内水头损失加快,隧道周围土体孔压及渗流量逐渐减小;随着土体与衬砌渗流系数比值逐渐增大,衬砌排水能力增强,隧道渗流量逐渐增大,隧道周围土体孔压减小更大。     

油气成藏条件下低渗透砂岩石油运移的渗流特征实验研究

在室内低速渗流实验的基础上,采用恒压测试法,对成藏条件下石油在低渗透砂岩中的运移渗流规律及影响因素进行了研究。结果表明：(1)石油在低渗透砂岩中低速渗流时存在着启动压力梯度,非达西渗流特征明显。(2)低渗透砂岩中石油非达西渗流曲线主要有两种基本类型,视流度≤1时,非达西渗流曲线表现为上凹型曲线;视流度＞1时,表现为变性达西流曲线。(3)低渗透砂岩的物性、石油性质以及它们的相互作用对渗流曲线的位置、非线性段的曲率和变化范围以及直线段在压力梯度轴的截距具有重要影响。(4)随着低渗透砂岩渗透率的降低和石油粘度的增加或视流度的减小,石油在低渗透砂岩储层的非达西渗流特征更加明显。     

煤矿井下倾斜地层近水平定向钻孔造斜段轨迹设计

钻孔轨迹设计是煤矿井下近水平定向技术顺利实施的前提。在近水平地层中,该类钻孔轨迹设计一般采用二维方法,而在倾斜地层中二维设计方法存在造斜段钻孔穿出目标层的问题。基于此,对定向钻孔穿过岩层的真厚度计算方法进行了研究,提出了利用地层单位法向量计算穿层厚度的方法,并编制了Excel计算数据表,用于指导近水平定向钻孔造斜段轨迹设计。通过淮南潘四东煤矿太原组灰岩近水平定向钻孔造斜段施工的实际应用,验证了该计算方法的可靠性,较好地指导了工程施工,对类似工程问题具有一定指导意义。      

盐膏层造斜井段井眼缩径及套管外载数值模拟

盐膏层是油气成藏的良好盖层,塔里木盆地多个大型油气藏都属于巨厚盐下油气藏,为了提高单井产能,决定采用定向井和水平井来开发盐下油气藏。由于盐膏层距离产层较近,需要在盐膏层进行造斜。造斜井段盐膏层井眼的缩径规律及其对套管外载的影响国内外鲜有报道。应用有限元方法建立了造斜井段砂岩和盐膏岩地层、水泥环及套管耦合的三维力学模型,以塔里木羊塔克区块岩石力学测试成果为基础,研究得到造斜段井斜和方位对井眼缩径及套管外载的影响规律。该研究成果成功应用于塔里木巨厚盐下定向井、水平井轨迹设计,钻遇盐膏层泥浆密度的确定和井身结构设计,为塔里木盐膏层钻井、完井施工提供了重要的理论参考。     

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

陷落柱渗流突水机理及强度主控因素模拟

为了研究陷落柱影响区域内巷道渗流突水机制及其主控因素,采用Darcy、Brinkman、N-S方程对含水层、陷落柱、突水巷道内流场进行联动系统刻画,选取不同参数、不同边界等变量,分析影响陷落柱渗流突水强度的主要因素。结果表明:定压、定流量条件下,含水层渗透率增大会引起含水层和陷落柱交界处区域流速增大,但定流量条件下增幅较小,且会降低巷道突水流速;陷落柱渗透率的增大对突水压力和突水流速作用显著,定压条件下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速骤增;含水层压力增高,陷落柱区域和巷道区域流速明显增大;在定流量边界下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速仅发生微小波动;将研究结论与现有相关成果进行了对比验证分析,获得了与本文较一致的研究规律。总体分析,陷落柱影响区域巷道突水机理是含水层水压高、足量补水、陷落柱破碎区域渗透率较大且联通了含水层和巷道;其中,含水层压力、陷落柱渗透率是陷落柱渗流突水强度的主控因素。      

低渗透性介质孔隙水渗流规律

针对以往对低渗透介质中的孔隙水的渗流规律研究存在的问题,利用微渗流-固结联合试验、三轴渗透固结试验、压汞试验等方法,对低渗透性介质-粘性土中的孔隙水的渗流规律进行了较系统的研究,对孔隙水运移规律的实质、极限水力梯度存在与否、达西定律的适用范围及在实际应用中注意的问题等方面进行探讨,并提出新的见解.