含水层型地下储气库天然气动态运移规律

根据含水层型地下储气库储层高度与面积相比很小的特点,建立了含水层型地下储气库天然气动态运移的积分平均模型。利用该模型计算了国内某拟建含水层型地下储气库天然气动态运移过程中注气点含气饱和度和压力随时间的变化规律,对比了本文模型与传统二维渗流和三维渗流数学模型的计算精度,研究了天然气动态运移过程中储层厚度、储层渗透率、注气速率和排水量等参数对注气点压力的影响。结果表明：本文建立的积分平均模型具有较高的计算精度,可以满足工程计算要求;注气点压力随着储层厚度、渗透率和排水量的增加呈非线性降低,随着注气速率的增加呈非线性增加。     

基于分形理论的页岩基质表观渗透率研究

为了表征页岩基质表观渗透率,研究其动态变化规律,基于迂曲毛细管束分形理论及气体微观渗流机理,分别建立考虑吸附、滑脱、扩散及渗流的无机质和有机质表观渗透率模型,并通过面积系数加权得到页岩基质表观渗透率模型。结合实验数据及已有模型验证了新建模型的可靠性,定量分析了页岩基质微观孔隙结构(孔径、孔隙度、分形维数),外界环境(压力、含水饱和度、有效直径修正因子)及气体性质对页岩基质表观渗透率的影响。研究结果表明:随着储层压力的降低,无机质孔隙水膜厚度增大,有效直径减小,迂曲度分形维数增大,孔隙分形维数减小,气体滑脱效应增强,但仍以吸附影响为主,无机质表观渗透率总体呈下降趋势;有机质孔隙吸附气解吸使有效直径修正因子逐渐增大,迂曲度分形维数减小,孔隙分形维数增大,滑脱效应及努森扩散在低压小孔中增强,有机质表观渗透率总体呈上升趋势;有机质与无机质表观物性参数随压力、吸附层变化规律不同,渗透率差值较大,因此在页岩基质表观渗透率研究时应予以区分计算,避免其差异性所带来的误差。     

变形介质分形气藏气-水两相流动分析

高压低渗气藏具有明显的应力敏感性,通过引入分形参数来描述储层的非均质性,建立了考虑储层应力敏感性的分形气藏气-水两相径向流数学模型及全隐式数值模型,并对分形维数等参数进行了敏感性分析。结果表明,对于应力敏感性气藏,渗透率模量产生的介质变形影响是不可忽视的,尤其是介质变形的不可逆性;此外分形维数和分形指数对气藏生产的影响也是非常显著的。     

基于裂隙分形维数的煤储层压力动态分析

传统的煤层气渗流数学模型均是建立在欧几里德几何基础上的。以分形理论为基础,引入了分形维参数来刻画煤储层裂隙分形特性,在考虑了煤层的吸附特性、双重介质特征及介质变形的情况下,建立了只考虑裂缝发生形变的分形煤层气藏非平衡吸附、拟稳态条件下气体单相流动数学模型,并采用Newton法求得了该模型的数值解,讨论了无因次压力对模型参数的敏感性,绘制了典型压力曲线。认为此模型可为煤层气开采提供理论依据和新的试井模型。      

致密砂岩储层孔隙结构分形研究与渗透率计算——以川西坳陷蓬莱镇组、沙溪庙组储层为例

为厘清分形维数对储层物性特征的影响,并提高渗透率计算精度,通过对川西坳陷蓬莱镇组、沙溪庙组致密砂岩气藏12块岩心进行高压压汞实验;利用毛管束分形模型对进汞曲线进行分形处理,并结合物性资料,对分形维数与孔隙结构参数的关系进行研究;通过理论分析与多次试算,最终选取加权平均分形维数（D_ave）、分界压力（p_f）、中值半径（R₅₀）等对渗透率进行多元非线性回归计算。结果显示：研究区储层可划分Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类共4种孔隙结构类型;大、小孔孔隙结构相对独立,分形维数与孔隙结构参数关系复杂;多元回归计算的渗透率与实测渗透率相关系数平方达0.9。多元非线性回归计算模型对于渗透率的计算具有更高的精度,为致密砂岩储层渗透率的计算提供了新思路。     

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将非线性学分形理论引入渗流力学问题，引入双参数（Ｄ，θ）来描述油气藏的分形特征，分形维数Ｄ反映了分形体的几何特征，是分形体复杂程序的重要标志；分形指数θ描述了分形网络的连通情况，与谱维数有关。建立了分形气藏的理论气体与直实气体不稳定渗流模型，用拉氏变换求出分形气藏渗流模型无穷大地层解及长、短时渐近解。该模型是非线性理论分形几何应用于渗流力学的一个重要课题。     

毛管压力曲线和分形理论在储层分类中的应用

应用MIFA方法计算了大庆油田M区块某检查井21块岩样的分形维数,并应用分形维数大小将储层划分为三大类,同时又应用毛管压力曲线形态分类方法对储层进行了分类.结果表明：应用毛管压力曲线形态和利用分形维数对储层分类的结果一致;同一类别的储层不仅毛管压力曲线形态相近而且储层微观参数也相近,且随着分形维数的增大,储层的物性变差,尤其是储层的非均质性变强.通过统计21块样品的水洗程度,发现分形维数越大,样品的水洗程度越弱,也进一步验证了分形维数越大,储层的物性越差和非均质性越严重.     

煤层气储层孔隙结构分形特征定量研究

与常规天然气储层相比,煤层气储层具有更复杂的孔隙结构。根据分形理论,推导了一种利用毛管压力曲线,采用导数法计算煤层孔隙分形维数的方法,并且对计算过程中的分段性进行了讨论。根据沁水盆地煤样的实测毛管压力曲线计算储层的分形维数,并对分形维数的影响因素进行了分析,发现不同煤阶的煤层样品具有不同的孔隙类型,分形维数有明显区别。     

分形双孔介质油气藏的试井分析模型解

针对分形双孔介质储层模型，对于裂缝介质和岩块介质分别引进了反映分形体几何特征的分形维数及分形渗流网络连通状况的分形指数；建立了外边界无穷大且考虑井筒储存和表皮效应下的变流率问题的试井分析数学模型；对一类具有广泛应用的特例，求得了无因次储层压力和井底压力的Laplace空间解，归纳出了一个通用公式，并对其进一步应用进行了讨论,对油藏数值模拟具有指导意义。      

储层孔隙结构分形特征与损害研究

采用泡压法测试得到储层岩石的孔隙结构特征,其包含多种储层损害内部和外部控制因素,能够反映连通喉道渗流分布特征,在此基础上建立分形维数计算方法,并对孔隙结构进行描述;进行水锁实验和应力敏感性实验,研究分形特征与储层损害之间的相关性,实验结果显示分形维数越大,水锁损害率和应力敏感损害率越高。     

微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算模型

微纳米孔隙页岩气藏运移机制多样,孔隙结构复杂,分形理论能比较精确地描述复杂系统。基于单根直圆管质量流量公式,推导出考虑迂曲分形维数的单根分形迂曲毛细管质量流量表达式,进一步推导出单位分形集内考虑管径分形维数与迂曲分形维数的总质量流量表达式,从而获得微纳米孔隙页岩气藏分形表观渗透率计算公式。通过实验数据,完成模型验证,对比分析文中模型与传统模型的差异,进行分形参数敏感性分析。结果表明:文中分形表观渗透率计算模型计算结果略高于Javadpour模型,略低于Xiong X模型,但与实验结果最为接近;页岩气藏分形表观渗透率随有效压力增大而逐渐减小,在压力较低时,下降较快,压力较高时,趋于平稳;分形表观渗透率受管径分形维数与迂曲分形维数的影响,随管径分形维数的增大呈非线性增大,随迂曲分形维数增大呈非线性减小。     

注N2开发有水气藏的敏感性因素研究

注N2开发有水气藏具有保持压力、非混相驱替、解堵助排以及建立附加地层压差等4种优势,是一种新的探索。同时,分形理论已成为勘探者和油藏工程师们的有利工具。在分形理论的基础上,建立了孔隙型气藏中注N2开发有水气藏的气水两相三组分分形渗流模型,利用有限差分方法将其离散,采用全隐式方法进行求解。根据实际气藏参数,对N2、天然气、水三相驱替进行了敏感性分析,结果表明:稳产期末注入N2可以有效地减缓边水的锥进;注N2可以补充地层能量,保持较高压力开采,延长气藏无水采收期;一直注气和气藏稳产期末注气的采收率相差较大,建议开展早期注气。     

分形理论在油气检测中的尝试

由于碳酸盐岩具有非均质、裂缝性的特点,使得碳酸盐岩的油气检测更加困难。采用分形理论有可能为解决这类复杂问题带来曙光。描述分形的定量参数叫做分维(或分数维)。本文介绍了两种计算分维的方法:时间序列的分维计算和根据振幅谱计算分维。我们用这两种方法对四川丹凤场气田的一条联井剖面进行了计算,得到了满意的结果,它解答了原来多参数预测的遗留问题。我们认为分形理论在油气检测中的应用具有较大的潜力。     

裂缝性页岩气藏渗流特征与压力动态分析

为研究页岩气直井压裂后的复杂渗流机理,采用分形理论来表征裂缝的发育特征,结合页岩气的解吸和扩散等流动特征,建立了页岩气分形气藏压裂直井的三线性流模型,求得了考虑井筒存储和表皮效应的压裂直井的拉普拉斯空间解析解,通过数值反演得到了其数值解;分析了页岩气解吸、天然裂缝发育情况等因素对压力曲线的影响。计算结果表明：井筒储集系数影响曲线的早期续流段;人工裂缝导流能力不仅影响人工裂缝的线性流动阶段,同时还影响天然裂缝的线性流动阶段;串流系数影响压力导数曲线“下凹”时间;弹性储容比和解吸系数决定压力导数曲线“下凹”深浅;分形维数影响地层双线性流动。最后验证了模型的可靠性。     

不等厚分形复合油藏不稳定渗流问题的数学模型及压力特征

将分形几何理论与渗流理论相结合,推导不等厚横向非均质油藏不稳定渗流的试井分析数学模型.储集层模型由m(m≥2)个环绕中心的环形区域组成,在不同的环形区域内,储集层和流体的性质不同,其孔隙度和渗透率可以具有不同的分形分布;地层厚度也可以不同,但在同一区域内看作近似不变.考虑井筒储存和表皮效应影响,建立了此类分形复合油藏模型的不稳定渗流有效井径数学模型.针对典型的3类外边界条件,应用Laplace变换求得拉氏空间的解析解;制作了2类两区复合油藏模型的典型压力曲线,分析了压力动态特征和参数影响.分形指数对晚期的压力动态有很大影响压力曲线开始时合并为一,随着时间的增加而发散;分形指数值愈大(表明分形网络越扭曲复杂,地层的连通性越差),直线愈陡,反之愈平缓.地层厚度的变化对典型曲线也有一定的影响,晚期压力随着厚度增大(第二区逐渐变厚)而逐步减小.不等厚横向非均质油藏、均质复合油藏及分形油藏均是此模型的特例,其建模方法可以推广到双重介质分形复合油藏.图1参6(向开理摘)     

随机分形体积压裂水平井CO2吞吐模拟

目前,非常规储层开采以水平井分段压裂技术为主,而体积压裂会在地下产生诱导裂缝并沟通天然裂缝形成复杂裂缝网络。为了更好地模拟页岩气在地下缝网中的流动情况,以组分模拟器为平台,基于双孔介质模型,结合随机分形几何系统,将复杂裂缝网络与页岩气数值模型耦合,来建立随机分形裂缝网络模型,并基于该模型进一步研究CO₂吞吐开采页岩气的5个方案。结果表明：CO₂吞吐能够显著提高页岩气的产量,注入压力和注入时间的增加均能提高最终采收率,后者在吞吐开采页岩气的过程中存在最优值,而注入时机过早或过晚都会使生产效果变差,在每个CO₂吞吐周期中存在一个最佳注入时机范围。分形裂缝网络模型为深入开展裂缝CO₂吞吐开采页岩气藏的模拟研究提供了一定的理论基础。     

低渗砂岩气藏的孔隙结构与物性特征

根据毛细管束模型,在分形几何、表面与胶体化学和气体分子运动论的基础上研究了低渗砂岩气藏的孔隙结构与物性特征之间的定量关系。孔隙结构特征表现为孔喉半径及其高宽比小,分形维数,毛细管弯曲度和孔-喉径比大。物性特征表现为渗透率低并对应力敏感、毛细管压力和束缚水饱和度高,但原生水饱和度则可能很低,纵向气、水分布异常——气、水分界模糊和可能气、水倒置,自由分子流动与粘滞流动共存以及气高速非达西流动和水低速非达西流动显著。从已建立的理论关系式来看,各种结构参数对物性参数的影响不尽--致,如孔喉半径对渗透率的影响比对毛细管压力的影响大,而分形维数对毛细管压力比对渗透率的影响要大。水膜厚度不影响孔喉有效尺寸,仅通过改变润湿性影响气、水分布,从而影响气、水的相渗透率。在低渗气藏中因孔喉很小,分子自由流动明显,无论在室内或地下均需校正滑脱效应。