凝析气藏考虑高速流动效应的油气渗流动态研究

近期的大量理论和实验研究发现。高速流动导致的毛管数和非达西效应对近井油气相对渗透率有显著影响，而目前仅仅考虑非达西效应无法准确描述油气真实渗流状态。如何准确理解并考虑这两种效应的影响对于凝析气藏渗流动态分析以及生产动态预测有很重要的意义。本文建立了油气两相渗流的定解问题，得到了拟稳态形式的流入动态方程。在三区渗流机理上．首次综合考虑了毛管数和非达西效应对相对渗透率的影响。实例分析揭示了高速流动下油气相对渗透率变化及油气分布状态新特征。对不同流入动态模型的对比分析表明。本文方法较之现有方法更有助于正确预测生产动态。评估气井产能。     

复合气藏内凝析油气流动问题的新模型及应用

建立了凝析油-气在多孔介质中的渗流方程，针对形成不同流体区域的凝析藏、有边水的凝析气藏、岩性尖灭凝析气藏及井底存在污染和改善等多种情况，建立了复合气藏内的凝析油气渗流新模型，求出了凝析气藏油－气拟压力分布的解析解，并指出了凝析气田开发中的实际应用价值。     

毛管测粘流动的∑效应

用毛管粘度计测定悬浮液和非牛顿体的流变参数．必须注意∑效应(管径效应)的影响，但有关该效应产生的原因．至今仍不够清楚。本文根据泥浆测粘实验中长期的观察与体验．并在前人研究基础上，对其成因提出新的看法。     

分形油气藏非达西低速渗流时续流和表皮效应的影响

本文建立了分形油气藏非达西低速渗流时续流和表皮效应影响的数学模型，并对定解问题用拉普拉斯变换求解，拉氏空间的特解用格林函数表示，得到了解析解和渐近解。     

越流含水层抽水井附近非达西流与达西流区界面位置变化规律研究

为了研究越流含水层系统中大口径完整井附近地下水流动规律,根据Reynolds数将渗流场分为非达西流与达西流两个区域,提出了一种基于有限差分原理的迭代法,来模拟两区界面位置（RcD）随时间的变化规律,并采用实测数据验证本文解的实用性。结果表明：抽水初期,RcD很小,本文解与全达西流解析解几乎重合;抽水中期,RcD逐渐增大,解析解与数值解的降深曲线差别很明显,而在非达西流区域,本文解与全非达西流解析解的降深曲线斜率差别不大;在抽水后期,地下水流场达到稳定,RcD达到最大值,同时,在非达西流区域中,本文解与全非达西解吻合较好,在达西流区域,本文解与全达西流解吻合较好。RcD对井筒半径和滤水管半径比较敏感。当RcD趋于无穷大时本文解转化为全非达西流解;当RcD趋于0时本文解转化为全达西流解。     

两种不同粒径石英砂中非达西流动的实验研究

在水力梯度较大的多孔介质中,水流往往呈现非达西现象.为分析不同粒径介质中非达西流发生的条件,本文对粒径为0.5~0.63mm和0.63~1.25mm两种石英砂,分别开展了一维均质土柱渗流实验,并应用水力阻抗和临界雷诺数判别渗流过程的非达西现象.研究结果表明,随着渗透流速增大,水力梯度和渗透流速之间的线性关系将发生偏移,且Forchheimer方程和Izbash方程均能够很好地描述非达西渗流阶段的水流运动过程.此时,水力梯度中以黏性力和惯性力消耗能量为主导的渗透流速线性项和非线性项均逐渐增大,同时非线性项占水力梯度的相对比重随流速的增大而不断增大.两种石英砂出现非达西流时,其非线性项占水力梯度的40%~50%,相应的临界雷诺数分别为22~27和52~104.非达西流出现的临界雷诺数随介质粒径的增大而增大.     

承压含水层中非达西径向稳定流动抽水模拟实验

为分析抽水井附近水流的非达西流动,本文采用装填均质河砂的扇形密闭水槽模拟承压含水层,开展了外边界水头恒定条件下的定流量抽水实验。通过安装在扇形水槽侧壁的压力传感器测量压力水头,得到了水流稳定流动时的水头降深曲线。通过比较实测水头降深与达西流动理论水头降深,以及比较相邻两压力传感器之间的平均水力梯度与相同流速下的达西水力梯度,进行了非达西流动的判别,比较结果发现本实验条件下存在明显的非达西流动现象。同时,应用基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解,对不同流量下的实验数据进行了拟合分析,研究发现抽水流量对非达西稳定流动的Izbash方程系数值影响较小。通过不同平均方法获得了描述本实验中非达西流动的Izbash方程系数的适宜取值为k=7.17×10-7,n=1.65,此时不同抽水流量下拟合水头降深曲线与实测水头降深曲线吻合良好。这说明基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解可较好地描述抽水井附近的非达西径向稳定流动。     

承压含水层中非达西径向稳定流动抽水模拟试验

为分析抽水井附近水流的非达西流动,采用装填均质河砂的扇形密闭水槽模拟承压含水层,开展了外边界水头恒定条件下的定流量抽水试验,获得到了水流稳定流动时的水头降深曲线。通过比较试测水头降深与达西流动理论水头降深,以及比较相邻两压力传感器之间的平均水力梯度与相同流速下的达西水力梯度,进行了非达西流动的判别,比较结果发现本试验条件下存在明显的非达西流动现象。同时,应用基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解,对不同流量下的试验数据进行了拟合分析,发现抽水流量对非达西稳定流动的Izbash方程系数值影响较小。通过不同平均方法获得了描述本试验中非达西流动的Izbash方程系数的适宜取值为k=7.17×10-7,n=1.65,此时不同抽水流量下拟合水头降深曲线与试测水头降深曲线吻合良好,表明基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解可较好地描述抽水井附近的非达西径向稳定流动。     

越流含水层中抽水井附近非达西流动模型的数值解

该文研究了以Forchheimer定律为基础的越流含水层中抽水井附近非达西流问题,获得了该条件下水位降深的数值差分解,分析了非达西流、越流和井储对水位降深的影响.结果表明:在不考虑井储影响时,抽水初期越流补给对水位降深影响较小,不同越流补给情况下的水位降深曲线相互重合;抽水后期,越流补给强度越大,水位降深越小.考虑井储影响后,在抽水初期不同越流补给和非达西流动条件下的水位降深曲线相互重合且在双对数坐标下为一直线,含水层的水位降深规律与不考虑井储情况下一致.非达西流动剧烈程度对水位降深的影响与越流补给强度有关.当越流补给较小时,紊动越剧烈(即非达西流动越明显),抽水初期的水位降深越小,而在抽水后期的水位降深越大;当越流补给较大时,整个抽水过程中紊动越剧烈水位降深越小.     

考虑大孔隙的土壤入渗模型

为了研究大孔隙对土壤入渗及侵蚀的影响,建立了一个土壤入渗数学模型。模型包括2个流区:①基质流区,该区水流由达西公式模拟;②大孔隙流区,运用运动波方程以及与大孔隙形状相关的参数进行水流模拟。大孔隙流区和基质流区水量交换在质量守恒方程中作为汇项,而在基质流区连续方程中则是作为源项来考虑,大孔隙壁对基质的入渗通过扩散方程来模拟。通过土柱试验验证模型对入渗结果的模拟,试验观测土柱底部的出流量,用TDR探针在规则时段间隔记录土壤含水量。验证结果表明所建立的模型能够充分模拟土柱底孔出流过程线和含水量的时间变化。     

凝析油气在多层介质中的两相渗流模型及其应用

根据凝析气相变特性及开采过程中的产量和井筒储存可为变量的生产实际情况,建立了凝析油-气在多层气藏中的不稳定渗流新模型,该模型属于一类抛物方程的混合问题。本文针对无限大、有界封闭、有界定压三种典型气藏外边界条件研究了这类渗流问题的求解方法,并给出了新模型的应用。     

高速掺气水流数值模拟研究

应用FLUENT商用软件及其二次开发技术,采用双流体模型及混合k-ε 湍流模型对带有掺气挑坎的陡槽高速掺气水流进行了二维数值模拟。根据掺气水流的特点,重点对相间阻力模型进行了改进,特别在构建相间阻力本构关系式时考虑了湍流扩散的影响。计算结果表明,在相间阻力模型中考虑湍流扩散的影响,可明显改善以往数值计算对水流掺气估算不足的状况,使掺气浓度的分布和掺气量的计算结果与试验数据符合更加良好。说明在合理构建相间相互作用力的基础上,采用双流体模型可较好地模拟高速水流掺气现象。     

考虑变井筒存储的凝析气压力动态分析

许多因素影响凝析气井压力动态,以前的试井分析方法虽然考虑了井筒存储的影响,但没有考虑变井筒存储的影响。然而由于凝析气自身的特性,井筒存储的变化对压力及压力导数动态有显著的影响,如不考虑此因素将会对凝析气压力动态分析结果产生较大的影响。文中针对凝析气井测试的特点,对Xu ＆ Lee的凝析气井试井分析数学模型进行修正,建立了考虑表皮效应及变井筒存储的凝析气井试井解释数学模型,对其进行求解,分析研究了各参数对压力和压力导数动态的影响,并形成了新的理论图版。     

高速掺气水流的压缩性准则

本文利用双流体连续介质模型建立了高速掺气水流基本方程，通过量级分析等方法研究了高速掺气水流的压缩性准则．在定常均质掺气水流中，绝热Ｍａｃｈ数Ｍ决定着压缩性效应的强弱：Ｍ＜０３时流动可视为不可压的；否则需要考虑压缩性效应．     

氮元素降解随流速的变化规律研究

本文介绍了采用循环环境水槽试验对流速对氮元素降解过程的影响进行的研究。研究中,分别监测了不同流速条件下水体的氨氮、硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO_2~--N)浓度随时间的变化过程,并分析了pH随流速变化对氮元素主要降解过程的影响。结果表明:实验水体pH主要受氮元素迁移转化的影响,其值的变化与氨氮、硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO_2~--N)的浓度变化显著性相关,其与流速同样关系紧密,无论是氨化反应占主导阶段,还是硝化、反硝化反应占主导的阶段,均是流速越大,pH越高。     

高速掺气水流的气泡级配

用针式掺气流速仪观测高速掺气水流中气泡的数量和直径。将小浪底工程泄洪洞中闸室原型与模型中相应测点的气泡资料对比后表明，原型中d＞2mm的气泡基本符合重力相似准则，可以在模型中模拟。     

掺气水流声速的研究

采用一维双流体模型,利用小扰动原理研究了压力波在水气两相泡状流中的传播规律。针对水利工程中高速掺气水流的特点,对方程进行合理模化和封闭。详细分析了掺气浓度、压力、扰动频率、相间相互作用力对掺气水流中声波传播速度和衰减的影响。结果表明,适当的掺气浓度会使掺气水流的声速显著降低;压强的减小和相间传热的增强可使声速减小、衰减加快;虚拟质量力主要影响高频声速,并使声波衰减减慢。     

浑水紊动强度的探讨

本文根据动量交换理论建立了浑水紊动的数学模型。此模型考虑了含沙量，流速梯度和利查逊数对浑水紊动强度的影响，而且与前人结果相比更接近于试验资料。