非线性球形渗流模型及井底压力动态特征研究

对储层较厚的油藏,油井通常采用部分射开的完井方式,当射开厚度较小时,就会出现球形渗流模式.针对这一情况,基于物质平衡原理,建立了考虑二次压力梯度影响的非线性球形渗流物理数学模型.利用变量代换,将渗流模型线性化,求取了不同外边界条件下拉普拉斯空间的解析解,再利用数值反演求取了实空间的解,并编程绘制了井底压力动态特征曲线.根据曲线形态,分析了井底压力动态响应特征,新的非线性渗流特征曲线与常规线性渗流曲线明显不同,非线性渗流模型的压力和压力导数曲线偏离线性渗流模型的曲线,并进行了理论误差分析,结果表明在一定条件下非线性的影响十分强烈,因此,应加强非线性渗流理论的研究.     

非饱和渗流分析在FLAC3D中的实现和应用

基于FLAC3D内置的FISH语言,对其渗流模型进行了扩展。将实验室测得的原状黄土土水特征曲线,利用MATLAB实现了参数拟合。将拟合参数编写为子程序,在每步渗流分析中加以调用,从而实现非饱和土的渗流模拟。利用该方法与有限元法分别模拟3种边界条件下的一维入渗问题,并比较模拟结果。经验证,结果吻合。其结果对研究非饱和土理论及扩展FLAC3D在非饱和土数值计算方面的应用均具有一定的意义。     

分形油藏渗流问题的精确解及动态特征

本文将油井有效半径引入分形油藏渗流问题的内边界条件之中，从而建立了分形油藏渗流问题的新模型，并在考虑到井筒讲集和表皮效应的情况下求得了外边界无限大，有界封闭和有界定压三种典型情况下分形油藏压力分布的精确解析表达式。     

低渗透油藏毛细管压力动态效应的数值模拟研究

实验分析和理论研究表明毛细管压力存在动态效应,即其与润湿相流体的饱和度变化率相关,已有的物理实验表明低渗透油藏中的毛细管压力动态效应对于油气渗流存在着较大的影响。该文首先根据23个低渗岩心渗流曲线的数值拟合分析结果,建立了各项物理意义明确的非线性渗流运动方程,然后通过构造三种不同的饱和度变化速率的润湿相流体饱和度时变曲线,利用有限元数值方法模拟了三种饱和度曲线对应下的一维水驱油过程,并在完全基于数学方法较少依赖于物理实验的基础上计算了毛细管压力曲线。数值模拟的结果表明,低渗透油藏中存在较为明显的毛细管压力动态效应,且动态系数与介质的固有渗透率负相关,与润湿相流体的黏滞系数正相关。并通过与达西线性渗流模拟结果的对比表明了低渗油藏中非线性渗流产生的毛细管压力动态效应更为明显,动态系数也更大。     

油-水两相渗流问题的无网格伽辽金法

该文应用无网格伽辽金法对油藏中的油-水两相渗流问题进行了研究。这种方法是基于移动最小二乘法来建立近似函数的，与传统的最小二乘法相比它具有紧支性其系数矩阵是稀疏的。文中较为详细地描述了油藏地层中油-水两相渗流数学模型的建立以及无网格伽辽金法的基本原理。推导了油水两相渗流问题的无网格伽辽金法具体计算格式，编制了相应的计算程序进行实例计算，其计算结果是可靠有效的，为进一步研究利用无网格方法求解复杂介质、边界条件的油藏多相渗流提供了基础。     

低渗透油藏非线性渗流产能计算模型及参数敏感性分析

应用常规的油藏工程方法,进行低渗透油藏动态预测普遍存在较大的误差.对此,在考虑启动压力梯度、应力敏感性、牛顿流体微压缩性以及流体粘度可变性的基础上,运用渗流理论,建立了低渗透油藏非线性平面径向稳定渗流模型,应用解析方法对模型进行求解.结合华庆油田白155井区超低渗透油藏的开发实例,对影响油井的产能因素进行参数敏感性分析,绘制了不同参数下油井的产能曲线.与达西线性渗流对比,提出该模型可用来评价油井产能以及进行产能预测.     

三重介质油藏斜井压力动态特征分析

针对裂缝与井筒连通,同时存在溶洞和裂缝、基岩和裂缝之间发生拟稳态窜流的三重介质,建立了这类三重介质油藏的斜井试井解释模型,采用汇源叠加等方法求得顶底封闭无限大三重介质油藏斜井在拉氏空间中的井底压力响应,绘制了相应的典型无因次压力曲线版图,分析了顶底封闭无限大三重介质油藏斜井的渗流规律,对其压力特征曲线进行了流动阶段的划分,并讨论了影响压力特征曲线的各种因素。所得的结果有利于提高对三重介质油藏斜井渗流规律的认识,为合理地运用斜井开发三重介质油藏提供理论依据。     

内、外边界定压条件下地层压力的解

本文在内、外边界定压的条件下得到了平面单向流和平面径向流两种渗流形式在拉氏空间的解析解，利用Stehfest数值反演方法给出了地层各点的压力分布曲线，由这些曲线可以清楚地看到流体的流动由不稳态流向稳态流过渡以及最后达到稳态流的过程。本文给出的压力解可用于准确预测油井(或水井)由开井达到稳定生产所需要的最小时间，同时也是对油藏渗流力学基础理论的一个有意义的补充。     

考虑二次梯度项影响的多层油藏渗流模型研究

为了提高单井产量和降低生产成本,很多生产井都采用多层合采的方式进行生产。然而传统的多层油藏渗流模型常常忽略了非线性偏微分方程中的二次梯度项,从而违背了物质平衡条件,进而不能准确反映地下原油在多层油藏中的渗流规律。为此,该文保留非线性偏微分方程中的二次梯度项,建立了考虑井筒储集与表皮效应影响的多层油藏渗流模型,采用全隐式有限差分对模型进行离散,并应用迭代方法进行求解,绘制了井底压力和分层产量的理论变化曲线,最终分析了二次梯度项对多层油藏的井底压力动态和各层产量分布的影响。研究结果有利于提高对多层油藏渗流规律的认识,为合理地运用直井开发多层油藏提供理论依据。     

利用温度场计算渗透流速的数学模型

通过温度场探测堤坝渗漏的技术已经得到了广泛应用,利用温度场求解相关渗流参数的理论也得到快速发展。利用温度场计算渗流参数时通常假定存在一条或多条集中的渗漏通道,并在此基础上建立数学模型,计算渗漏通道的渗透流速及渗漏流量,但这种处理方式仅对渗漏通道进行研究,得到的近似结果并不一定符合工程实际。部分学者利用热传导理论及渗流理论建立数学模型,但由于其边界条件假定过于理想,模型在应用过程中存在局限性。在总结前人研究成果的基础上,设定了更符合实际情况的边界条件,建立有限空间内基于渗流问题的二维温度场数学模型,并在一定初始条件和边界条件下解出模型的解析解,最后以西藏某水库为例,验证了该数学模型的合理性。     

水布垭面板堆石坝过渡料设计及其渗透变形特性研究

 对于水布垭水电站这样的超高混凝土面板堆石坝,过渡料的渗透稳定和渗流控制作用非常重要。回顾了水布垭大坝过渡料设计要求的研究确定过程;介绍了采用专门研制的大型仪器和供水供压系统,首次针对全级配过渡料开展的渗透变形试验工作。对比试验成果、设计要求及预测的大坝运行状况,认为：过渡区渗透性下限在设计要求之内,上限超过设计上限一个量级,排水性好于设计要求;在面板完好的正常运行条件下,过渡区的渗透稳定性可以满足要求;在面板失效且水库仍然维持设计水位的极端条件下,过渡区的细料会流失,内部结构失去稳定,但是在主堆石区的支撑下骨架仍将稳定。     

井间干扰对油水两相流数值试井曲线的影响

井间干扰会对试井曲线的影响非常大。本文用数值试井方法研究了井间干扰对试井曲线的影响，采用PEBI网格技术，给出了在PEBI网格下油水两相流动控制方程的离散形式，并耦合了井筒存储和表皮系数公式，得到了压力降落数值试井问题的产量模型。对三种井部署情况经数值试井模型计算并对比发现，双对数曲线的早期段保持一致，由于干扰井的影响，中后期段变化非常明显，干扰井越多，测试井压降越快，试井曲线上抬幅度越大。     

渠道防渗与维修改建设计经济问题研究及应用

本文用静水测验法分析了各种灌溉渠道及已运行多年的防渗渠道维修前后的观测结果，根据经济学原理，提出了判断灌溉渠道防渗、维修及重建的数理经济模型，供渠道防渗和维修或改建设计时参考使用。     

防汛抢险训练场渗透破坏段设计方案试验分析

建设仿真性的防汛抢险训练场,提供有实战氛围的防汛抢险演练环境,在国内外尚属首次。为支撑江苏省防汛抢险训练场渗透破坏段方案设计,基于土体渗透破坏的基本理论并考虑到防汛演练的实际需求,首先确定用于堤坝填筑土料的料源,并对此进行了物理力学特性试验研究,根据粒径分布曲线推求非饱和渗流分析参数。然后开展两种不同比尺的水工模型渗透破坏试验,并与数值计算结果进行对比,验证数值分析的可靠性和合理性。最后对演练模型进行数值分析,根据上述试验和数值分析结果对设计方案提出相应的建议。上述设计方案基于均质土,实际填筑过程中土料的不均匀性较大,其合理性尚有待于实际工程的进一步验证。     

围压作用下混凝土渗透性初步研究

混凝土介质的抗渗性是其耐久性的一个重要方面。通过试验,揭示了混凝土试件的渗透率在围压升降循环过程中的变化特性,获得了混凝土试件在相同渗压、不同围压作用下的渗透率特征曲线,以及在围压升降过程中混凝土试件渗透率的变化曲线。试验结果表明：混凝土试件的渗透率变化与围压的变化呈负指数关系;在围压升降循环过程中,低围压阶段混凝土试件的渗透率对围压改变的敏感性大于高围压阶段;在不同的围压升降循环过程中,试件的渗透率具有不同的恢复率;在围压升降过程中,混凝土渗透率的变化具有一定不可逆性。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

渗流侵蚀作用对岩石裂隙剪切特性的影响试验

为研究岩体裂隙受渗流侵蚀作用后剪切特性的变化及其演变机理,对新鲜的和经120 h渗透侵蚀作用的两组不同试件进行对比剪切试验,分析了剪切试验曲线、峰值抗剪强度、残余抗剪强度以及初始剪切刚度的变化.试验结果表明:与新鲜粗糙裂隙相比,经过渗流侵蚀作用后的粗糙裂隙剪切应力剪切位移曲线及法向位移剪切位移曲线无太大变化,但剪缩位移...     

堤基渗透变形扩展过程和悬挂式防渗墙控制作用的数值模拟研究

介绍了非稳定渗流场中渗透变形扩展的数值模拟方法和有限元模拟程序SDFEM,对砂槽试验模型进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比分析。模拟结果说明悬挂式防渗墙渗流控制效果不显著,但对险情扩展的控制作用随防渗墙深度的加大而越来越明显,这与试验的结论是一致的。这说明,悬挂式防渗墙深入堤基一定深度是有利于堤防安全的。     

覆盖层上混凝土面板堆石坝离心模型试验研究

以建于深覆盖层上的梅溪水库混凝土面板堆石坝最大断面为试验断面，采用离心模型试验研究了三种不同趾板长度方案下防渗墙和面板的应力变形特性，探讨了趾板长度对防渗墙和面板应力变形性状的影响，提出了最优趾板长度范围，通过研究，揭示了防渗墙和面板的应力变形规律，为覆盖层上混凝土面板堆石坝的设计提供了科学的依据。     

三维渗流网络计算法

本文根据电阻网模拟试验原理,提出用差分方法求解三维渗流问题,并提出了“渗抗”的命名和定义。本文提出的数学模型已编制成计算机程序,可代替电模拟试验,求解复杂的三维渗流问题。