实验室危险分级管控及安全水平评估研究

近年高校和科研院所实验室安全事故频发,实验室安全管理形势严峻,但缺少实验室安全管理和技术措施是否满足风险管控要求的有效评估方法。通过基于固有危险源的实验室危险分级方法,针对不同危险级别的实验室,策划对应的管理要求、技术措施、人员培训和检查频次要求。为减少人员对于实验室安全水平评估的主观性,综合管理要素评估和安全技术保护措施评估,利用量化评估的方法来定量评估实验室风险管控的有效性。

考虑压敏的双重介质分形油藏非线性渗流模型

双重介质储层具有较强的非均质性和复杂孔隙结构,经典渗流理论已不能很好地描述其非均质性与复杂性,而引入分形原理所建立的双重介质分形油藏模型更符合实际储层。目前对双重介质分形油藏的研究多数仅停留在线性渗流的层面上,对于非线性渗流的研究较少,且未形成理论体系。文中通过建立考虑压力敏感性的双重介质分形油藏非线性渗流模型,并应用有限元原理进行数值求解,绘制压力动态曲线,对影响参数进行敏感性分析。研究结果表明:随着窜流非线性增强,流体从基质向裂缝系统的窜流强度减弱,压力导数曲线下凹程度减弱,且曲线出现下凹的时间提前;分形维数越小,压力变化越快,曲线上翘越早,且上翘幅度越大;随着异常扩散系数增大,曲线整体上移幅度增加,总径向流段压力导数曲线上翘幅度也增大。文中得出的渗流规律对双重介质油藏的开发具有一定的理论指导意义。

考虑应力敏感和复杂运移的页岩气藏压力动态分析

页岩气藏渗透率极低,储层存在很强的应力敏感性,所以需对其进行水力压裂。通过分析吸附解吸、Knudsen 扩散、非稳态窜流和渗流等多种气体运移机制来建立页岩气藏复合模型,采用 Mathieu 函数、Pedrosa 变量代换、正则摄动理论、拉普拉斯变换和 Stehfest 数值反演等方法来求解数学模型,并绘制出无因次拟压力曲线,同时对渗透率模量、SRV 半径、外区裂缝渗透率、扩散系数和解吸压缩系数等相关参数进行敏感性分析。结果显示:气体流动阶段可划分为 9 段,渗透率模量的增加导致气井定产量生产时所需压差增大,而 SRV 半径和解吸压缩系数的增大使得压差减小;较大的外区裂缝渗透率与较小的流度比相对应,扩散系数越大,页岩基质表观渗透率越大,窜流发生的越早。提出的试井模型可提高页岩气藏压力动态分析的准确性,对压裂开发页岩气藏具有一定的理论指导意义。

双重介质低渗透油藏水平井试井模型

针对低渗透油藏中非线性渗流对试井压力动态特征产生较大影响的问题,建立了考虑非线性系数的双重介质低渗透油藏水平井试井新模型,用有限元方法(FEM)进行求解,绘制试井典型曲线,对数值解的正确性进行验证,并对非线性系数、渗透率模数、窜流系数、顶底边界等相关参数进行影响分析。结果表明,从基质到裂缝的非线性流动主要影响压力导数曲线“凹子”的深度和位置,当非线性系数增大时,“凹子”变浅,并向右移动。在考虑应力敏感性时,压力及导数曲线上移,压力导数曲线偏离达西模型下的中期和晚期径向流的水平段,压力导数曲线值大于0.5,随着渗透率模数的增加,曲线后期上翘更加严重,“凹子”的深度和位置不变。采用该模型对实际区块的压力测试数据进行拟合分析,得到良好的拟合效果。研究结果为水平井开发低渗透油藏提供了一定的理论支持。

考虑物性时变的裂缝性油藏数值模拟方法

长期水驱开发导致储层物性随时间发生变化,为提高物性时变条件下裂缝性油藏数值模拟精度,利用基于面通量的时变表征方法,建立了新的裂缝性油藏数学模型,并自主开发了考虑时变的数值模拟器。将新模拟器与Eclipse软件计算的结果对比,两者计算结果基本一致,其中,日产油量、日产水量、地层压力、井底流压的模拟误差均在0.125%以内。建立概念模型,设计了6种考虑时变的模拟方案研究物性时变对裂缝性油藏开发的影响。结果显示:储层物性的变化程度与水驱时间成正比,不同方案的时变机制对水驱特征和生产的影响不同;渗透率时变条件下采出程度降低,储层边缘剩余油较多,生产井见水后含水率急剧上升;相对渗透率时变条件下主流线水油流度比减小,波及体积扩大,采出程度升高。将考虑时变的数值模拟方法应用于大庆杏树岗油田杏南开发区,模拟数据匹配度明显高于Eclipse软件,新模拟器对于长期水驱开发油田后期的精确历史拟合有良好的效果。该研究对预测裂缝性油藏水驱动态和调整后期开发措施具有重要的理论和应用价值。

双重介质低渗油藏斜井压力动态特征分析

斜井在油藏开发中的应用日趋普遍,然而当前对斜井试井的研究仍然比较少。考虑到低渗油藏存在的压敏效应和启动压力梯度现象,引入渗透率模量与启动压力梯度来建立双重介质低渗油藏的斜井数学模型,利用格林函数和汇源叠加求得了该模型的井底压力响应,并绘制了斜井试井曲线。结果表明:该试井曲线可以划分为6个流动段:纯井筒储集段、过渡流段、井斜角控制段、裂缝径向流段、窜流段与晚期径向流段。此外,当模型考虑启动压力梯度或应力敏感时会导致压力与压力导数曲线晚期均大幅上移,并且启动压力梯度引起的上移幅度相对较大。同时考虑这2种因素时,它们的作用相互叠加,曲线上移幅度更大。另外,当井斜角大于30°时,压力导数曲线与水平井压力导数曲线相似,出现垂直径向流段,反之则与直井相似。该模型求出了相应的解析解,参数解释结果更加精确,可为斜井开发低渗油藏提供理论指导。

三区复合凝析气藏多分支水平井压力动态特征

钻井技术的发展使多分支水平井应用于海上凝析气藏开发。根据凝析气藏开采过程中的相变特征,将气藏划分为3个区:Ⅰ区为油气同流区,Ⅱ区为气体流动、油不流动的过渡区,Ⅲ区为纯气区。建立三区复合凝析气藏多分支水平井的解析模型,采用点源函数、Fourier有限余弦积分变换、Green函数等方法求解模型,利用MATLAB软件绘制井底压力特征曲线,分析凝析气藏多分支水平井的渗流规律,对相关参数进行敏感性分析。结果表明:凝析气藏多分支水平井的渗流过程划分为9个阶段;应力敏感效应使第二径向流阶段后的压力特征曲线逐渐上翘;分支井长度增加,分支井线性流持续时间变长;分支井间距减小,两分支井间的压力波相互干扰,导致第二径向流水平段缩短;分支井数量减少使早期的压力特征曲线向上偏移;相邻两区流度比越接近1,曲线后期上移越明显;区域半径影响径向流阶段持续时间。该模型能更准确地模拟凝析气藏多分支水平井的生产动态,为凝析气藏开发提供指导。

非线性渗流对特低渗油藏数值模拟开采的影响

特低渗油藏的数值模拟技术是近年来诸多科研人员关注的焦点,然而特低渗油藏渗流曲线的非线性段和启动压力梯度对油藏开发动态的作用未被现有的商业化软件考虑。以特低渗油藏非线性渗流数值模拟技术为主要的研究方向,建立了特低渗油藏非线性渗流数值模型。用自制软件模拟研究非线性渗流对特低渗油藏数值模拟开采的影响,比较了达西模型、拟启动压力梯度模型和非线性模型的差异,对方向性、油水相态进行了敏感性分析。模拟结果显示,拟启动压力梯度模型的生产效果最差,在一定程度上夸大了地层阻力;达西模型没有考虑启动压力梯度的存在,减小了地层阻力对渗流的影响;非线性模型中启动压力梯度的存在导致渗流阻力增大,增大了生产压差,降低了生产效果。研究结果为特低渗油藏的流动模拟和高效开采提供了理论方法,对提高特低渗油田的采出效果具有一定的指导意义。

双重介质致密分形气藏水平井压力动态分析

经典渗流理论描述双重介质致密气藏的非均质性与多尺度特征具有局限性。应用分形理论描述裂缝系统的应力敏感性及分形特征,考虑边界层及屈服应力的影响描述致密基质块的渗流特性,建立存在启动压力梯度的双重介质致密分形气藏水平井非线性渗流模型。利用等价压力点处理内边界条件,应用有限元方法求解渗流模型;绘制井底压力动态曲线,将渗流过程划分7个流动阶段。对比不同模型的渗流特点,对非线性参数、水平井长度及分形指数进行敏感性分析。结果表明:分形非线性模型综合考虑储层非均质性对渗流的影响,更贴近实际储层。非线性增强导致窜流延迟且强度减弱;水平井增长使窜流出现时间延迟;分形指数增大影响曲线在中后期流动阶段的上翘程度。该结果对双重介质致密气藏的试井参数解释及水平井井底压力动态特征评估具有实际意义。

海上油藏流场评价方法

针对海上油藏流场优势通道及驱替的不均匀性评价难的问题,该文利用基于海上高含水阶段油田评价的新参数,分析水分流量关系曲线规律,得到水分流量、动用系数和通量强度3个用于表征海上油藏流场的参数。通过特征分级点法对流场进行分级,由通量强度与水分流量关系曲线的线性段特征、油水相渗比值半对数曲线直线段上拐点确定3个特征分级点,建立起“三点四级”指标流场表征法。将研究成果应用于海上油藏的流场评价中,结果表明:3个分级点水分流量为22%、73%和90%时能够分别对流场的潜力情况、动用状况和优势与否给出明确的界限。该流场评价方法为海上油田后期的流场重构和开发效果改善具有一定的理论指导意义。

基于贝叶斯网络的钻井作业危害因素交叉影响研究

钻井事故会造成严重的人员伤亡和物资损失,且钻井作业危害因素多样,难以准确判断危害因素间的交叉影响。通过系统分析钻井作业的风险特征,从人、物、环境和管理等方面建立涵盖15项指标的钻井作业危害因素指标体系。基于贝叶斯网络建立危害因素交叉影响的评价模型来分析因素的影响层次和结构关系,分为里层影响层、间接作用层、直接致因层和作业防护层。将模型应用到实际钻井过程中,得到危害因素的综合影响结果为25%,并且数据表明最严重的交叉影响关系是“钻井方案”-“钻井现场监护巡查”-“人员违章”这一链条。

基于TPHM的页岩气藏多级压裂水平井产能分析

页岩孔隙结构复杂,微裂缝发育,传统的应力敏感模型不能准确表征开发过程中页岩基质的渗透率变化,基于双应变胡克模型(Two-Part Hooke’s Model,简称TPHM),建立综合考虑页岩气黏性流、Knudsen扩散、吸附解吸的数学模型。利用离散裂缝模型对地层微裂缝及水力裂缝进行描述,采用商业化软件对模型进行有限元求解,并对相应的参数进行敏感性分析。结果表明:考虑Knudsen扩散后,页岩气产气速度增大;考虑TPHM表征的渗透率后,页岩气产气速度显著下降;人工裂缝间距、长度、条数均对页岩气产能有很大的影响,人工裂缝间距越大、长度越长以及条数越多,页岩气产气速度越大。通过实例应用,验证了TPHM的正确性。该渗透率模型更加符合页岩的特点,从而可以更加精确地模拟页岩气井的产能,辅助开发方案的制订。

三重介质压裂气藏椭圆流非稳态产能模型

天然气藏经水力压裂后产生藏改造体积(SRV),SRV内的气藏性质与原始储层存在很大的差异,水力压裂每一阶段的SRV可简化为水力裂缝附近的一个椭圆形区域。由于三重介质气藏为各向异性储层,与经典的径向流模型相比,椭圆流模型对于三重介质气藏的优化开发至关重要。通过建立一个新的压裂井复合椭圆流模型来分析考虑SRV的三重介质气藏产能变化,模型内外椭圆区均为三重介质,高流动能力的内区用来表征SRV,基质和裂缝间的窜流视为非稳态。使用Mathieu函数、拉普拉斯变换和Stehfest数值反演算法等求解数学模型,之后绘制无因次典型曲线,并对模型进行验证。典型曲线的特征显示模型存在13个流动阶段,将基质与裂缝间非稳态与拟稳态窜流进行比较,并分析了井筒半径、SRV半径、流度比和储容比等相关敏感参数对产能的影响。