酸蚀裂缝导流能力数值模型研究

酸蚀裂缝导流能力的计算对于酸压方案优化及压后产能评估有着非常重要的作用。采用裂缝面离散化思想,将裂缝面法向变形过程离散为有限个微凸体法向应变的集合作用,从而反映酸蚀裂缝在闭合应力作用下的变形过程;考虑裂缝内流体非达西流动的影响,建立了裂缝导流能力数值计算模型,可描述裂缝内压力及流场分布。通过计算分析表明:在闭合应力作用下,裂缝闭合前后流场分布发生较大差异,且闭合应力越大,导流能力下降越快;当裂缝内处于高速非达西流动时,裂缝的导流能力将大大降低,流体向井筒流动过程中消耗大量能量,使得地层压力下降更快。     

裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,首先建立了单一面板裂缝的渗流模型,在此基础上建立了裂缝密集型面板渗流的等效准连续介质模型。结果表明,对裂缝密集型面板按等效准连续介质模型进行模拟,可以获得较为准确的坝体渗流计算结果,且该模型具有有限元网格剖分简单、计算效率高等优点,是一种较为准确实用的面板渗流计算模型。     

裂缝介质中瑞雷面波传播的渐变非均匀交错网格数值模拟

提出了渐变非均匀交错网格高阶差分方法，模拟裂缝介质中瑞雷面波的传播过程，并引入具有二阶时间精度和六阶空间精度的附加差分公式解决非均匀交错网格的不对称问题。这种差分方法可描述为：在裂缝处采用细网格，在其他地方采用粗网格，细网格到粗网格之间在空间上采用渐变步长，达到既细致地描述了局部细微结构、又保持了计算量适当的目的。在变步长的选取中提出了采用汉宁窗函数，这样既可以较快地从粗网格向细网格过渡，又避免了粗细网格过渡时发生频散，算例表明该方法完全适用于模拟裂缝介质中瑞雷面波的传播，计算精度较高，且能节约时间和内存，数值模拟结果非常直观地揭示了瑞雷面波在裂缝介质中的波场传播特征。     

渤海湾盆地LD油田砂砾岩储层裂缝表征研究

随着中深层储层中砂砾岩裂缝性油气藏的发现,裂缝的成因与表征成为该类油气藏开发的关键.针对渤海湾盆地LD油田沙河街组二段(Es2)砂砾岩储层裂缝成因认识不清和表征难的问题,通过应用岩心、薄片、分析化验、测井和测试等资料,对裂缝的成因和展布进行研究,进而探讨裂缝表征方法.研究表明,LD油田Es2砂砾岩储层发育的裂缝属于压裂缝,裂缝在水下分流河道微相最发育,在席状砂微相不发育.采用储层沉积演化与基于目标的模拟相结合的方法,建立单期水下分流河道模型,从中提取的距离河道边部归一化属性,可作为裂缝发育规律的趋势约束.在此基础上,建立离散裂缝网格模型并将其转化为裂缝属性模型,裂缝属性模型与基质属性模型粗化后,通过σ因子耦合,可作为双重介质油藏数值模拟的初始地质模型.在此双重介质模型的基础下,开展了井底流压拟合,效果较好,表明该方法建立的模型具有较高的准确性;同时,该模型也为油藏开发方案设计奠定了坚实的基础.     

裂缝对致密砂岩储层应力敏感性及渗流特征影响研究

裂缝的存在对致密砂岩油藏渗流特征和开发效果有较大影响。选取松辽盆地北部致密砂岩岩样,采用恒定驱替压差、恒定净围压2种试验方法评价了人工裂缝对致密砂岩岩心应力敏感性影响,通过建立考虑启动压力梯度的油水相对渗透率计算模型,利用非稳态恒压法测定得到了致密砂岩储层岩心造缝前后的油水相对渗透率曲线,分析评价了裂缝对致密砂岩油藏渗流特征的影响规律。结果表明,带裂缝致密砂岩岩心具有强应力敏感性,增大孔隙内压可以促进裂缝开启,降低应力敏感性损害程度;裂缝的存在,使致密储层岩心油水相对渗透率曲线的共渗区范围增大,驱油效率增加,残余油饱和度下水相相对渗透率显著增大,改善了致密砂岩储层的整体开发效果。     

特低渗透油藏水平井整体压裂裂缝参数优化

在特低渗透油藏水平井分段压裂数值模拟过程中,模型网格对压裂缝的描述精度直接影响了模拟仿真程度。采用整体PEBI网格方法,以牛圈湖油田东Ⅱ井区为例,进行了水平井整体压裂开发井组油、水井裂缝匹配关系以及裂缝半长和导流能力的优化研究。研究发现,压裂缝的导流能力与裂缝半长综合影响油井产能,但两者作用阶段存在差异;在低导流阶段,油井产能主要受裂缝导流能力影响,受裂缝半长影响较小;而高导流阶段,油井产能主要受见水快慢影响,即受注水井裂缝端部间压力梯度的影响。     

复杂裂缝性碳酸盐岩油藏数值模拟方法研究

海洋沉积环境下的生物礁碳酸盐岩油藏多存在天然裂缝,加之气顶、底水等的影响使得这类油藏的渗流机理十分复杂,数值模拟难度非常大。以海上A油田为例,分析油田地质特征及地质研究成果,结合双重介质渗流理论,分析和研究油田裂缝性碳酸盐岩储层的渗流机理,建立适合裂缝性储层的等效连续介质渗流模型。通过添加基质毛细管压力、考虑重力作用建立基质-裂缝渗流交换,同时考虑气顶、底水的锥进以及注入水的突进等渗流机理,建立考虑气顶底水的裂缝性双孔双渗油藏数值模拟模型。拟合中充分考虑了裂缝、气顶、底水三者渗流机理的特征,利用分区分段的历史拟合思想,达到很好的拟合效果,为最终的调整方案设计及优化提供理论支持。     

裂缝对渗流场影响的数值模拟方法研究

【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工程精度要求,从渗流量角度分析,修正单元的尺寸应不大于600倍裂缝宽度;从孔隙水压角度分析,修正单元的尺寸应不大于200倍裂缝宽度。【结论】所建立的等效处理方法合理可行,当修正单元的尺寸不大于200倍裂缝宽度时,无论是渗流量还是孔隙水压,该处理方法均能满足工程精度要求。     

土石坝心墙裂缝发展的扩展有限元模拟

由于土石坝水力劈裂过程复杂,关于其发展机理目前仍有争议。无论是总应力法还是有效应力法都不能计算裂缝的扩展过程。为了进一步研究土石坝水力劈裂的发展机理,参照混凝土材料损伤模型的建模思路,根据土石坝水力劈裂中裂缝的形成过程,并结合非饱和土的力学特点,提出了压实黏土的孔隙扩展模型和裂缝张开模型,用来描述土样裂缝产生前后的状态。借助扩展有限元方法,对裂缝的扩展过程进行了数值模拟。最后通过一个简单的算例,验证了该方法的可行性。该方法对于水力劈裂的数值研究有一定的参考价值。     

考虑应力敏感的页岩气藏压裂水平井渗流模型建立与分析

在以纳米孔隙及裂缝发育为特征的页岩气储层中,由应力敏感带来的渗透率降低引起的渗流规律和产能预测研究具有重要理论和现实意义。通过试验研究,分析了应力敏感与渗透率的指数关系,定量计算了应力敏感引起的渗透率变化值。应用页岩气藏压裂水平井的等效渗流模型,在页岩岩样应力敏感性试验结果及分析基础上,建立了考虑应力敏感的渗流综合模型并得到单井产能方程。以威201-H1井为实例,应用已经建立的产能方程进行了应力敏感影响下的产能变化规律分析,结果认为,裂缝是应力敏感的主要来源,并且当储层孔隙越大即产量越大时,应力敏感越强,尤其是在压裂水平井初期影响最为强烈。由此,综合模型的建立及影响因素的分析为实际生产提供了参考依据。     

裂缝边缘凸起变形对带裂缝柱形薄壁结构应力强度因子的影响初探

为避免采用阶段策略时模型简化可能导致的柱型薄壁结构中裂缝边缘有凸起变形时应力强度因子的计算误差 ,分析了采用该方法 ,柱型薄壁结构裂缝边缘有无凸起变形时二维与三维模型所得应力强度因子的特点和局部模型尺寸对应力强度因子的影响。结果表明 :1)裂缝边缘有无凸起变形时应力强度因子有很大差别 ,裂缝半长为 133 4mm时 ,三维模型裂缝边缘的径向凸起变形为 4 1mm ,应力强度因子为 4 4 99MPa·mm1/ 2 ,是无凸起变形时应力强度因子 (194 9MPa·mm1/ 2 )的 2 3倍。 2 )裂缝较短 (13 34mm)时 ,二维与三维模型得到的应力强度因子十分接近 ;裂缝越长 ,差别越大 ,因而不能忽略。 3)局部模型尺寸不同时 ,三维局部模型与三维整体模型得到的应力强度因子几乎相同 ,都与理论值十分接近 ;但对二维模型应力强度因子的影响较大 ,虽然 1/ 8弧长二维局部模型的计算结果比 1/ 4弧长的更加接近三维模型的结果 ,但仍不准确。所提出的分析方法可应用于类似的复杂结构。     

页岩气藏综合渗流模型建立及影响因素分析

为了定量分析扩散、滑脱及应力敏感对页岩气藏压裂水平井生产的影响，在三线性渗流模型的基础上，重新建立了多因素综合渗流数学模型，并对模型进行了解析推导，得到了综合影响因素下的产能方程。综合模型中，扩散和滑脱作用于基质孔隙提高渗透率以增加产量，应力敏感作用于裂缝网络损失渗透率以降低产量，多重因素的综合影响取决于孔隙大小、储层压力和裂缝宽度等因素。应用得到的产能方程进行了威201-H1井的实例分析，得到了不同孔隙直径和不同裂缝开度下各因素的综合作用效果。结果表明，与未考虑综合因素模型的产量相比，随着基质孔隙直径的增加，综合渗流模型的产量由增加会转变为减少，并且当遇到裂缝开度较大时，转折的孔隙阈值会相应减少。     

致密储层地层参数对体积压裂缝网的影响研究

针对致密储层的关键地层参数如何影响水平井体积压裂缝网效果这一问题,应用岩石力学参数计算方法和储层压裂裂缝启裂和延伸基本原理,建立了岩石脆性系数、水平应力差异系数、天然裂缝密度3个地层参数对缝网影响的模拟模型,计算和评价了页岩储层的缝网效果,分析了3个地层参数不同情况下对缝网的有效压裂体积、增产储层体积、增产储层体积百分比等参数的影响变化规律,算例分析认识到:岩石脆性系数越大或者水平应力差异系数越小,分支缝密度会越大,缝网区域半长相反越小,早期生产优于后期;天然裂缝密度越大,近井缝网沟通越密集,缝网区域外仍可参与渗流,由此可弱化缝网半长。模型的建立和参数影响分析可以为现场提供参考依据。     

有限体积法在二维稳态对流扩散方程中的稳定性分析

基于非饱和土壤水盐运移模型属于对流扩散方程,将有限体积法应用到求解二维稳态对流扩散问题中。模拟结果表明,采用该数值方法在细密网格下可计算得到高精度的数值解,在稀疏网格条件下数值解与精确值吻合较好且稳定性强。这说明采用有限体积法模拟计算二维对流扩散方程是可行的,并且可将该方法应用到求解非饱和土壤水盐运移模型中。     

二维洪水演进数值模拟研究

洪泛区洪水演进数值模拟是风险分析与居民防洪避险等非工程措施的重要依据。从洪泛区模拟的必要性、二维洪水演进的数学模型、对数学模型求解的数值计算方法、离散计算域采用的网格、洪水模拟程序设计、模型的率定和验证等方面对洪水演进数值模拟进行了论述。     

高煤级煤储层压汞特征分析及渗透率估算

渗透率是影响煤层气储层能否获得高产的重要基础参数,其与岩石孔隙结构关系密切。以沁水盆地和顺区块高煤级煤储层为研究对象,利用压汞测试分析煤储层孔隙结构特征,并探索基于压汞法的煤储层渗透率估算方法。薄片观察结果显示,研究区高煤级煤储层发育孔缝双重储集空间,孔隙形态多为圆形及椭圆形;割理多被脉状方解石充填,形成期早;此外,煤岩中还存在大量未充填的张性、剪性及滑脱微裂缝,形成期晚。该煤储层具有中孔-低渗特征,孔喉配置关系为微孔-微喉型。通过对比不同入汞量所对应的煤岩喉道半径与毛细管压力间的关系,发现在入汞量约为25%时,毛细管压力曲线存在较为明显的拐点。建立了该拐点所对应煤岩喉道半径与渗透率的回归模型,从而实现了对煤岩渗透率的有效预测。该研究对深入探索煤储层渗流机理、储层评价及"甜点"区预测均有重要参考价值。     

川东北元坝区块裂缝对渗流场的影响分析

针对元坝地区含裂缝储层,在充分考虑含裂缝储层裂缝孔隙度、渗透率以及真实天然气物性的基础上,分别建立含45°倾斜裂缝、水平裂缝和垂直裂缝有限元模型,利用Comsol Multiphysics软件对含裂缝储层模型渗流场进行计算,得到含裂缝储层中近井壁的渗流场分布规律。从中进一步研究不同裂缝对基岩渗流速度的影响程度。研究得出:含裂缝储层渗流场中,在裂缝穿过的地层中,等压面上的压力弱有变化,表现为光滑等压面有折断趋势,相同的压力在裂缝更靠近井底。裂缝对基岩内渗流场分布影响并不大,但裂缝内的渗流速度相对于基岩内渗流速度有数量级上的变化,会显著的增加单井产量。因此在低渗地层尽量利用贯穿裂缝或人工造缝提高地层导流能力。     

三维非结构混合网格高超声速流场并行计算

在非结构混合网格上对三维高超声速化学非平衡粘性绕流进行了基于PC-Cluster的分布式并行数值模拟.本采用区域分裂思想,研究了三维非结构混合网格区域自动分解技术,并以此为基础对高超声速化学非平衡绕流进行了并行数值计算.控制方程为多组分N-S方程,空间离散采用有限体积格心格式,时间推进为显式Runge-Kutta格式.化学非平衡动力学模型为七组元带电离反应模型,对化学反应源项进行了点隐式处理,温度场的计算采用牛顿迭代法.在PC-Cluster上对三维双椭球模型的高超声速绕流流场进行了基于区域分解技术的并行数值模拟,所得数值结果与参考献中的结果作了对比验证。     

库车坳陷克深地区现今地应力场及储层裂缝数值模拟

克深三维区目前处于勘探开发的前期,需要明确地应力场及地下储层裂缝的分布规律,指导开发工作,但该区存在地层埋深大、取心困难、成像测井资料缺乏等实际情况,应力场研究及裂缝预测难度大。利用有限元分析方法,以井点现今地应力值为约束进行了克深三维区现今地应力场的数值模拟,同时建立了应力应变与裂缝参数的定量关系模型,利用古今应力场结合法对克深三维区的裂缝参数进行了预测,模拟结果显示构造高部位和断层带是低应力值区及裂缝的有利发育区。裂缝的数值模拟结果与测井解释结果对比表明,预测结果与实钻吻合度较高,裂缝预测效果较好。     

在蚂蚁属性体约束下的裂缝建模方法研究

针对现今裂缝建模方法存在的问题,探讨结合成像测井、常规测井和地震资料建立精细裂缝模型的思路和方法。首先,在构造平滑处理、方差体计算的基础上,利用蚂蚁追踪技术追踪获得能精确反映裂缝发育规律的蚂蚁属性体;其次,通过解释成像测井和常规测井资料,获得裂缝倾向、倾角、方位等参数信息,以这些信息为基础结合蚂蚁属性体,构建裂缝密度模型;最后采用随机建模的方法,构建M地区离散裂缝网络模型,对该模型做粗化处理,得到裂缝属性模型。该模型清晰地反映了储层裂缝的三维空间分布特征及裂缝属性特征。