配电网分布式发电渗透率极限值定义与计算方法

未来配电网接入分布式发电的比例将不断提高,为此提出了分布式发电(distributed generation,DG)渗透率极限值的定义及计算方法。首先,利用消纳能力曲线和负荷时序特性得到按时间分布的消纳能力。其次,在此基础上定义功率、容量和能量3个渗透率极限值。将渗透率极限值定义为保证任一时刻DG出力不超过该时刻消纳能力下的渗透率的最大值。再次,给出渗透率极限值的计算方法。根据DG容量及其时序出力特性和按时间分布的消纳能力确定DG容量极限值,进而得到渗透率极限值。最后,用IEEE 33节点算例进行验证,与现有方法比较表明,所得结果更为准确。定义的渗透率极限值易于使用,在满足安全性前提下,为衡量DG接入配电网程度提供了重要的参考指标。

基于BP神经网络的分层相控碳酸盐岩储层渗透率预测方法

碳酸盐岩储层受成岩作用影响大,孔隙-喉道结构复杂,孔隙度—渗透率相关性较低,渗透率预测难度较大,常规以线性关系为主的预测方法结果不理想。提出了基于BP神经网络的储层渗透率综合预测方法,可以有效预测碳酸盐岩储层渗透率。方法主要分3步。首先对岩心数据和测井数据进行质量控制;然后结合地质特征,优选预测测井曲线参数和神经网络模型的参数,建立预测模型;最后综合多来源资料,进行预测结果质量控制。将该方法应用于中东地区碳酸盐岩A油藏,渗透率预测结果较好。碳酸盐岩储集空间复杂,孔、洞、缝均发育,岩心塞的渗透率测量只能代表局部位置,而试井资料的动态有效渗透率测量范围较大,可以体现储集空间特征,加之储层黏土矿物含量低,不存在储层敏感性问题和各向异性较弱等因素,最终导致试井动态渗透率数值一般高于岩心渗透率。

页岩无机孔和有机孔的渗透率计算方法

针对页岩储层无机孔隙和有机孔隙共存的问题,运用双重连续介质方法,结合油相和水相在页岩无机孔隙和有机孔隙中的润湿性和渗流特征,得到油相和水相在页岩中的渗流数学模型。基于该模型拟合页岩油水自吸实验结果,分别得到了页岩的无机孔渗透率和有机孔渗透率,实现了对页岩储层含油量的准确计算,研究了页岩渗流过程的动态特征和影响规律。结果表明:无机孔渗透率为10^(-8)~10^(-5)D,有机孔渗透率为10^(-10)~10^(-7)D;随无机孔渗透率、有机孔渗透率的增加,页岩自吸速率加快;当有机孔渗透率与无机孔渗透率比值小于10^(-3)时,有机孔渗透率对自吸速率的影响不显著。研究成果对页岩储层渗透率和储量的精细评价具有重要指导意义。

高渗透率下基于并网逆变器阻抗重塑的锁相环设计方法

针对锁相环、电网阻抗与并网逆变器相互耦合所引发的系统稳定性下降问题。首先,建立考虑电网阻抗的锁相环控制结构模型,通过分析锁相环闭环传递函数可知,电网阻抗会使锁相环系统产生右半平面闭环极点,严重影响锁相环与逆变器系统的稳定性。其次,通过分析逆变器系统输出阻抗,说明锁相环所引入的负阻抗是逆变器系统稳定裕度下降的主要原因。鉴于此,该文提出一种新型锁相环设计方法,理论分析表明,所提方法既能够保证高渗透率下锁相环具有高鲁棒性,又能够对逆变器系统输出阻抗进行重塑,有效拓宽系统对电网阻抗的适应范围。最后,通过仿真与实验验证所提新型锁相环设计方法的有效性。

重复注气压降法煤层渗透率模型与原位测试研究

煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳定流控制方程,结合不同压差下气体在煤层中的体积流量方程,建立可利用全区间压降数据测定煤层渗透率的注气压降计算模型。应用COMSOL数值模拟软件的达西渗流模块对模型进行求解,针对现场工程设计中可对压降曲线产生影响的测压气室长度进行单变量处理,根据模拟结果分析钻孔的测压气室长度可设计为2.0 m。根据数值模拟结果进行现场布置,搭建井下重复注气压降试验系统,结合煤层瓦斯赋存条件和巷道条件施工两组穿层钻孔,对2个测点分别注入两次高于煤层瓦斯压力的补偿气体进行渗透率原位测试,测试周期分别约为6 d和17 d,第2轮测试的注气压力高于第1轮。结合理论推导验证了注气压降过程中煤层瓦斯的雷诺数均处于线性达西渗流段,瓦斯在煤层中的渗流符合达西定律,满足计算模型的假设。与传统煤层渗透率计算方法进行了比较,结果表明:本方法和径向流量法的计算结果基本一致,可以满足实际工程需要。重复注气压降法的测试结果稳定可靠,具备快速测定的优点。

不同储层渗透率下稠油油藏火驱开发特征

储层渗透率直接影响火驱过程中的驱替压差、油墙的形成与聚集速度,明确渗透率对稠油火驱开发的影响规律十分必要。采用自主开发的燃烧管装置和多孔介质热效应监测装置,开展了火驱实验,分析不同渗透率下辽河稠油油藏火驱特征。结果表明:储层渗透率为650×10^(-3)μm^(2)时,火驱过程中各热电偶峰值温度达到550℃,燃烧前缘推进中温度没有下降,说明该渗透率下燃烧过程放热效率高,能够解除燃烧初期的油墙封堵;热效应监测装置能够高效快速地监测由于原油氧化燃烧反应所导致的温度变化,储层渗透率为480×10^(-3)μm^(2)时庙5区稠油燃烧峰值温度比储层渗透率为300×10^(-3)μm^(2)时高107℃,说明渗透率的提高增强了燃烧初期的放热,从而缓解了油墙的封堵效应。研究结果对不同渗透率稠油油藏火驱开发具有理论指导意义。

各向异性层状千枚岩渗透率及有效孔隙率试验研究

采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同时,岩样的初始气体渗透率k0随着层理倾角β的增大呈“W”型变化,在β=45°时取最大值;在围压循环加卸载过程中,气体渗透率先随围压的加载而减小,后随围压的卸载而增大,卸载时的气体渗透率小于加载时的渗透率;层状千枚岩有效孔隙率和气体渗透率呈指数关系;平行于层理方向的气体渗透率远大于垂直于层理方向的气体渗透率;岩样有效孔隙率和气体渗透率随偏应力变化经历初始压密阶段、线弹性阶段和塑性变形阶段,随着偏应力的增大,岩样有效孔隙率和气体渗透率先减小,接着保持稳定,最后快速增大,并在岩样应力-应变曲线斜率接近于0时达到最大值。

考虑时段划分的高风电渗透率系统储能配置

随着风电渗透率不断升高,其波动性、随机性的特点使得电力系统出现严重的弃风及调峰困难问题。为此,提出一种考虑时段划分的高风电渗透率系统储能优化配置模型。首先,在净负荷的基础上计算峰谷隶属度,综合考虑风电消纳、峰谷差和用户满意度,采用量子粒子群算法寻优;其次,在最优时段的基础上综合考虑火电机组和储能的成本及收益,以净成本最小为目标函数优化出最优储能配置方案;最后,通过不同风电渗透率的算例分析验证所提优化模型的合理性和有效性。

多孔介质各向异性动态渗透率模型

基于迂曲毛细管网络模型,推导建立了各向异性渗透率与岩石正应变间的关系式,即各向异性动态渗透率模型(ADPM),采用孔隙尺度流动模拟对模型进行了验证,并对单轴应变过程进行了计算,分析了变形过程中影响不同方向渗透率变化的主要因素。研究表明:层状油气藏开采的单轴应变过程中,有效面孔率对各方向的渗透率影响规律一致,随着有效面孔率的减小,渗透率对应变的敏感程度增大;垂直于压缩方向的渗透率对应变的敏感程度随迂曲度的增加而减小,沿压缩方向的渗透率对应变的敏感程度随迂曲度的增加而增大。初始各方向迂曲度相同的层状油气藏,在压力下降的过程中,迂曲度对各方向渗透率变化幅度的相对关系起决定性作用,迂曲度小于1.6时,岩石水平方向渗透率的降幅要高于垂向渗透率,迂曲度大于1.6时则相反,传统动态渗透率模型无法表征这一现象。经孔隙尺度模拟实验数据的验证,新模型拟合精度高,可以有效表征不同方向变形对各方向渗透率的影响。

市场渗透率约束下的拼车奖励方案优化模型

目前,我国拼车出行交通模式的市场份额相对较低,在缓解交通拥堵、节能减排方面仍有巨大潜力未被充分挖掘。基于奖励的交通需求管理策略可以提高民众拼车出行意愿,但奖励方案的设置与拼车出行的市场渗透率高度相关,不合理的奖励方案容易导致成本增加,甚至项目破产。为进一步激发拼车需求,合理利用交通资源,文中提出一种基于路段的拼车奖励方案优化模型,以拼车为支点,以奖励为杠杆,实现社会出行总成本的降低。其中,上层模型旨在寻找最优拼车奖励方案以最小化社会出行总成本,下层模型为相应奖励方案下的拼车出行车辆和单人驾驶车辆用户均衡流量分配模型。采用嵌套Frank-Wolfe算法的遗传算法求解该模型,并以Sioux Falls路网和Nguyen Dupuis路网为算例对模型的可行性及有效性进行了验证。结果表明:不符合市场渗透率的预算投入会导致社会总成本大幅上涨;在最优拼车奖励方案下,社会出行总成本降低约24.53%,50%的拥堵路段的拥堵得到缓解,出行公平性问题得到缓和。文中提出的模型可为道路管理者设置科学、合理的拼车奖励方案提供理论基础。

静水压作用下砂岩渗透特性及渗透率模型改进

为探究应力状态对西部弱胶结砂岩渗透率的影响规律,明晰开采过程中岩层的渗流、力学特性,分别开展静水压状态下的岩石渗流试验和核磁共振试验,在此基础上进行岩石渗透率的反演,分析渗透过程中岩石内部孔隙结构的变化规律,进而对核磁渗透率模型进行修正。结果表明:(1)围压对岩石渗透率影响显著,促使岩石内部孔隙结构发生改变,渗透压差的增大会造成岩石内部孔隙的扩张,渗流通道增多,渗透率增大;(2)围压增大导致的微、细孔隙的闭合存在一个极限值,微、细孔隙达到闭合极限所需的围压明显低于大孔隙,微、细孔隙对岩石渗透率的影响随围压的增大而逐渐降低,大孔隙闭合对岩石渗透率的下降贡献值最大;(3)围压的增大会导致岩石内部大孔转为微、细孔,T2截止值呈增加趋势,围压增大引起的孔隙结构的变化会导致岩石内部自由孔隙转化为束缚孔隙,从而造成渗透率的变化;(4)在考虑围压对孔隙结构变化的影响后,对核磁渗透率模型进行修正,修正后的渗透率模型能够较好地反演出岩石的渗透率,为该类岩石进行核磁试验渗透率反演提供了有效依据。

大尺度离散裂缝的渗透率应力敏感研究——以顺北油田为例

为解决大尺度离散裂缝渗透率应力敏感模型针对性不强的问题,文中基于裂缝介质内秉渗透率和离散裂缝充填长方体支撑物模型,建立了大尺度离散裂缝的内秉渗透率-应力解析模型,分析了裂缝渗透率与孔隙压力、裂缝渗流物理/力学参数的关系。研究表明:当裂缝面孔隙度大于0.8时,渗透率损失程度随着孔隙度的增加快速增加,导致大尺度离散裂缝和小尺度连续裂缝渗透率应力敏感的差异;同时,弹性模量平均每下降1000 MPa,渗透率应力敏感指数增加19.26%,而泊松比对应力敏感指数的影响并不显著。文中建立的内秉渗透率应力敏感模型在顺北油田生产动态数值模拟研究中取得了较好的应用效果。

基于调整局部滤袋渗透率的袋式除尘器流量分配方法

矿山开采、矿石破碎等过程产生大量粉尘,袋式除尘器是去除含尘气流中颗粒物的有效设备。袋式除尘器在运行中存在滤袋过滤风量分配不均问题,现有增加导流板的方式增加了结构的复杂性。为解决中箱体下进风袋式除尘器滤袋质量流量分配不均的问题,提出一种基于调整部分滤袋渗透率的滤袋质量流量均匀分配方法。首先,选择Realizable k-ε双方程模型进行模型袋式除尘器流场的数值模拟,通过数值模拟结果与模型实验的结果对比验证了模拟方法的正确性;然后建立安装160条滤袋的中箱体下进风除尘器几何模型,利用数值模拟方法分析了0.5~1.2 m/min过滤风速下除尘器内流场特征、滤袋的质量流量分配规律和均匀性;最后以1 m/min过滤风速下滤袋质量流量分配不均问题为例,设计了减小质量流量大的出口侧滤袋渗透率的方法;并根据达西公式和滤料阻力计算公式,给出了渗透率与滤料厚度、纤维直径和填充率之间的关系。结果表明:本研究模型下,过滤风速增高会使滤袋质量流量分配更不均匀,除尘器出口侧滤袋的质量流量逐渐增大;将流量偏大区域的8~10列滤袋的渗透率由2.0×10^(−11) m^(2)减小到1.7×10^(−11) m^(2),可使滤袋质量流量分布均方根偏差由0.158降低到0.099,且除尘器初始阻力的增长仅为6.1%,方法具有可行性。在滤料制作过程中可进行滤料渗透率的调整,故通过调整局部滤袋渗透率使滤袋质量流量分布均匀的方法可行。

基于小样本数据的储层渗透率预测方法

针对Timur/Coates和SDR公式计算储层渗透率处理步骤繁琐的缺点,设计了一个实现非线性回归的单隐层前馈神经网络(single hidden layer feedforward neural network,SLFNN),该网络包含一个具有非线性激活函数的隐含层、两个线性全连接层和一个dropout层。为了防止学习过程中陷于局部最优和小样本数据集造成的过拟合,使用了Adam优化器、ReLU激活函数、何恺明均匀分布权重初始化方法和余弦退火热重启学习率调整算法。以某油田A~D四口生产井不同层位上的测井和岩心构成的小样本数据作为训练集和验证集,采用5折交叉验证方法,确定了隐含层神经元个数、初始学习率和dropout层神经元失活概率。最后以同区块E井数据作为测试集,使用4种模型(SLFNN、随机森林回归、支持向量回归和极端梯度提升回归)分别对渗透率进行了预测和对比。实验结果表明,在测试集下SLFNN模型的平均绝对误差(MAE)和决定系数(R 2)均比其他3种模型的优,说明SLFNN模型对储层渗透率的预测是有效的。

煤孔裂隙多尺度表征及其对渗透率的影响分析——以中国14个大型煤炭基地为例

为探究煤体不同尺度孔裂隙特征及其对渗透率的影响,从我国14个大型煤炭基地分别取样,进行氮气吸附、压汞和CT实验,并将CT扫描后的煤样进行渗流实验。结果表明,各煤样中微孔和过渡孔多为封闭孔,连通性差,不利于渗流的进行。r=10 nm和r=100μm的孔裂隙体积占比相对较大,贡献了煤体大部分孔隙率,S2和S3中的大尺度平行板孔隙为渗流提供了充足的空间。通过划分3种实验表征的优势孔径段,提出了综合表征孔隙率和分形维数的方法,得到各煤样的孔隙率范围为1.62%~11.60%,分形维数范围为2.29~2.78。煤样渗透率在0.0002×10^(-15)~0.6525×10^(-15)m^(2)之间,以中低渗为主。r<50 nm、50 nm≤r≤8.5μm和r>8.5μm的孔隙率分量与渗透率的关系分别为y=0.2741x-0.0781、y=0.0674x+0.0237和y=0.0039x^(2.5986),其中r>8.5μm的孔隙率分量与渗透率的相关性最强。相对于氮气吸附和压汞实验,CT实验更适用于分析孔裂隙结构对水渗的影响。

考虑多孔介质渗透率变化的宾汉流体渗透注浆扩散模型

渗透注浆是一种广泛应用于岩土多孔介质加固的方法,但已有基于浆液流变方程和平衡方程的研究,侧重分析浆液本身性质如黏度时变性、滤过效应、自身重力等对渗透注浆扩散范围的影响,尚未考虑浆液在孔隙内的流动阻力对多孔介质渗透率的影响,导致现有理论解析结果与试验测试结果相差较大。因此,基于黏性流体的运动方程、连续方程和平衡方程,引入浆液在孔隙内的流动阻力对多孔介质渗透率的影响,推导获得多孔介质渗透率随介质孔隙特性、注浆施工参数和注浆扩散半径的函数解析表达式,据此建立考虑多孔介质渗透率变化的浆液扩散控制方程。与已有理论结果对比表明,考虑浆液流动阻力影响的理论结果更接近试验结果,可以验证该理论方法的有效性。参数分析结果表明:考虑浆液在孔隙内的流动阻力时,岩土多孔介质渗透率随注浆时间的增加呈现先迅速降低后缓慢上升趋势,随注浆压力的增大呈现逐渐下降趋势;对于工程中常见的符合宾汉流体性质的水泥浆液材料,当注浆时间小于5 min时,多孔介质渗透率变化是影响浆液扩散的主控因素,超过7 min后,浆液黏度时变性成为主控因素。研究成果能为岩土多孔介质渗透注浆工程实际中注浆参数选取和质量控制起到良好的理论指导意义。

一种适用于光伏高渗透率地区的太阳辐照短时预测技术研究

在光伏高渗透率地区,气象变化会引起光伏发电系统的出力波动,对该区域电网电压稳定及运行控制产生威胁。为此,论文设计了一套以STM32F103为核心处理器的微气象数据采集终端,选配光照和温湿度等智能传感器对光伏高渗透率地区的气象数据进行检测,并采用GPRS和http透传模块将测量数据上传至由Nginx服务器和Apache服务器混合组成的数据综合处理单元。其中,Nginx服务器主要负责数据的接入与分配,Apache服务器主要负责数据的分析与处理。最后,在Matlab中采用NARX神经网络模型对测量数据进行太阳辐照短时预测仿真研究。结果显示,所提的方案能够有效预测光伏电站周边区域的太阳辐照短时变化情况,可为新能源发电的功率变化预测和配电网优化运行控制提供一定支持。

应用渗透率对比法随钻识别井漏类型

准确识别井漏类型是制定防漏堵漏措施、优选堵漏材料的重要前提。目前钻井现场主要通过综合分析法来判断井漏类型,存在主观性强、相关资料不全、效率低等问题。基于孔隙型地层渗透率远小于裂缝型地层的事实,提出了一种应用渗透率对比法随钻识别井漏类型的方法。应用毛管束和等直径球形颗粒来模拟实际岩石,建立了孔隙型地层渗透率与孔隙度、岩石颗粒平均半径之间的关系式。根据渗流力学理论得到漏失井段地层平均渗透率计算模型。现场通过井漏数据计算出漏失井段地层平均渗透率;利用返出岩屑测定岩石粒度组成获取岩石颗粒平均半径,进而计算出孔隙型地层渗透率范围;对比渗透率计算结果的差异性,即可识别出井漏类型。该方法适用于识别碎屑岩地层的渗透性漏失或裂缝型漏失,方法简单、快速、参数易于获取。

沁水盆地南部煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响

煤层气赋存与产出受控于煤储层地应力、压力和地温等赋存环境条件,正确分析煤储层赋存环境条件及其对渗透率的影响是煤层气有效开发所关注的关键问题。采用沁水盆地南部煤层气井63个测试资料,系统分析了研究区煤储层地应力、压力和温度条件,揭示了煤储层应力、压力和温度随埋藏深度的变化规律,建立最小水平主应力与垂直主应力和煤储层压力之间关系模型。采用三轴渗流试验系统,开展了不同应力、压力和温度条件下煤层气渗流试验研究,揭示了不同温度、应力和压力条件下煤样渗透率变化规律及其控制机理。研究结果表明,研究区煤储层最大、最小水平主应力分别为6.62~42.06和3.30~26.40 MPa,其梯度分别为1.20~5.26和0.99~2.95 MPa/hm;煤储层压力及其梯度分别为0.99~12.63 MPa和0.23~1.18 MPa/hm;煤储层温度及其梯度为19.36~38.84℃和1.98℃/hm;且煤储层应力、压力和温度均随深度的增加呈线性增大的规律。随着有效应力的增加,煤储层渗透率不断降低,在初始加压阶段,渗透率下降幅度较大,随着有效应力的增加,下降幅度变缓。在相同的应力条件下,温度的增加使得煤样渗透率不断降低,渗透率的下降速率随温度的升高而减小。随着有效应力和温度的增加,煤储层渗透率按负指数函数规律降低。随着孔隙压力的降低,有效应力增加,煤储层渗透率不断降低。在初始降压阶段,煤储层渗透率急剧下降,随着孔隙压力的降低,渗透率下降速率逐渐变缓;当孔隙压力小于0.6 MPa后,煤储层渗透率随孔隙压力的降低而升高。在高孔隙压力条件下,渗透率随温度的升高呈负指数函数降低,在低孔隙压力条件下,煤储层渗透率随温度的升高呈线性降低。在此基础上,建立了煤储层渗透率与应力、压力和温度之间的关系模型,揭示了煤储层渗透率随应力、压力和温度应力的增加按负指数函数降低的规律和控制机理。

热力耦合作用下有机类岩石渗透率演化规律及机理

在原位改性流体化采矿中,利用高温对矿床进行处理是一种有效方法。探明原位条件下有机类矿层的热解特性、细观结构、渗透率、变形等随温度的演化规律对资源的高效开采具有重要意义。利用高温高压三轴试验机结合含应力显微CT扫描技术,研究了热力耦合作用下3种有机类岩石(油页岩、烟煤及页岩)的渗透率、热解产气、细观结构及轴向变形随温度(≥300℃)的演化规律,同时结合热解产气、轴向变形及细观结构对渗透率演化机理进行了探究。结果表明:热力耦合作用下,有机类岩石的渗透率演化存在阈值温度,在轴压10 MPa,围压7 MPa的应力条件下,油页岩、烟煤及页岩的阈值温度分别为400、450及500℃;当热解温度小于阈值温度时,有机类岩石的渗透率由岩石强度主导,孔裂隙随温度的升高而闭合,渗透率与温度呈负相关变化;当热解温度大于阈值温度时,有机类岩石的渗透率由岩石的热解程度主导,孔裂隙随温度的升高逐渐发育并沟通,渗透率与温度呈正相关变化;进行阈值温度前后特性比较,油页岩热解程度与岩石强度在3种岩石中提升幅度最大,有机质热解并排出促进了孔裂隙的新生及连通,岩石强度的增大减弱了应力对岩石孔裂隙的压缩闭合作用,油页岩的渗透率呈现大幅度的提升。