A three-dimensional model for the transportation of Fe and Mn in Arha Reservoir

Coupling with a three dimensional (3D) hydrodynamic model and a suspended solids model, a 3D model for the transport of Fe and Mn in Arha Reservoir, China, was developed. The 3D velocity fields for the flood season are computed to drive the 3D model of Fe and Mn in which the processes of advection, diffusion, redox, sorption, desorption, deposition, and re suspension are included. The model has been calibrated by matching observed fluid, suspended solids, and total concentrations of Fe and Mn in the water column and in the sediment, successively. The model simulated both horizontal and vertical gradients of Fe and Mn in Arha Reservoir. It was found that Fe and especially Mn stratify in accordance with the stratification of DO during summer. The redox cycles across the water sediment interface has a principal role in the rise of Fe and Mn concentrations in the overlying water. It was also found that Fe and Mn loadings from the tributaries have a carryover effect on the water quality through a secondary contamination in the reservoir.

中高渗断块油藏提高采收率技术实践——以济阳坳陷东营凹陷纯47块为例

中国东部老油田大部分已进入高含水率开发阶段,特别是中高渗断块油藏。如何提高高含水油藏采收率是老区稳产和延长经济开发期的关键。济阳坳陷东营凹陷纯47块油藏是中高渗断块油藏,根据油藏特征不同阶段采用适配井网、差异化调整等开发策略,实现高效开发,目前采出程度为78.5%,标定采收率为84%。研究其高效开发机理、探究区块开发规律,具有一定的学术和推广价值。从地质特征、储层宏观、微观特征、流体性质和开发策略上对其进行了剖析,指出良好的储层物性条件是该油藏取得高采收率的基础,高效的注水驱替效率和完善的不同阶段开发策略是高采收率的技术关键。区块高效开发的实践、开发过程采用的策略和方式对其他类似油田具有较好的借鉴价值。

基于三维人造岩心的流场主控因素分析

针对不同含水阶段下剩余油变化规律不明及流场描述难度大的问题,通过制作三维人造岩心确定高含水油藏流场演变过程主控因素。结果表明:透率极差、油水黏度比、注入速度对于优势渗流场形成时机的影响较大;优势渗流场以水驱特征曲线上翘为优势渗流通道(低效循环区)形成时机的判别依据。研究成果为高含水油藏流场分布和流场调整起到了指导作用。

致密油藏水平井组井间地应力场时空演化特征

水平井组开发致密油藏时,孔隙压力大幅下降会显著改变井间地应力的大小与方向,迫使加密井压裂裂缝朝向老井压力衰竭区扩展,导致加密井产量受限。因此,掌握致密油藏井间地应力场时空演化特征是加密井布井与压裂时机优选的重要基础。针对新疆油田金龙2井区致密油藏,基于岩石多孔弹性理论,建立了双水平井组应力渗流耦合模型,数值模拟得到随孔隙压力下降,井间地应力场的动态变化规律。以水平主应力方向发生反转时的孔隙压力变化值为评价指标,开展了储层物性和压裂完井参数对地应力时空演化特征的影响规律。结果表明,随孔隙压力下降,井间最大水平主应力方向发生反转;储层基质渗透率、井间距减小,单井单位储层厚度日产量及压裂缝间距增加会加快主应力反转,而初始储层孔隙压力对水平主应力变化趋势无影响,其中主要影响因素为井间距。

三峡水库近坝区三维流场及温度场的数值模拟

基于三维不可压缩流动的N-S方程建立水流水温模型,模型在动量方程中考虑浮力作用并取消了静水压力假定,采用大涡模拟紊流模型计算紊动扩散,并考虑水面散热及其太阳辐射的影响因素,适合于对复杂流态及其有密度分层流动的数值模拟。应用所建立的数学模型对三峡近坝区从庙河至坝前水域的三维流场及温度场进行了数值模拟,计算出的水温分布与坝前观测的水温分布二者符合良好。模拟结果表明,三峡水库在蓄水至139 m水位时,垂向没有明显的水温分层,与实测结果相符。

基于油藏流场强度的井网优化方法研究

受地质情况、井网条件、流体物性影响,在注水开发油藏中的某些部位会出现以注入水快速突破、注入水无效循环等为特征的不均衡驱替。对于非均质油藏,为了实现相对较高的均衡驱替,获得更高的原油采收率,布井时必须充分考虑储层的非均质性进行井网优化设计。通过分析,选取油藏流场强度变异系数最小作为优化目标,建立了井网优化数学模型,使用遗传算法求解数学模型,获取与储层非均质匹配的最优井网。油藏实例进行的分析结果表明,用优化后的井网进行生产,水驱状况得到改善,提高了采收率。

水库水温分层的流场分析

水库水温分层是流体密度流现象的一种,其形成受库区内流场、太阳辐射和表层热交换的共同影响,而水温分层状态的出现又将影响水库来流在库区的流动过程和出库水流的温度.以流场与温度场耦合计算的立面二维水库水温模型为基础,对水温分层的主要影响因素进行了理论分析,结合数值模拟讨论了温度场与流场的相互作用,对分层状态与来流发展特别是与垂向流动的关系进行了剖析.认为一定的来流水温差和表层热通量是水库形成分层状态的必要条件;水库表层温跃层对紊动扩散的抑制使温跃层内纵向和垂向动量均低于层外水体,上游来流高温水遇此温跃层之后易被阻碍而形成密度流下潜;双温跃层主要由高温流动层通过紊动不完全侵蚀底部低温水层而形成;水库底部回流区方向受主流动层流线方向控制并随主流动层流线趋于水平而被压缩;泄流孔口高程处主流动层形成的流速切应变使附近温度梯度减小,等温线趋于稀疏,主流动层随流量增加而增厚.

特高含水水驱油藏流场边界动态追踪模型研究

特高含水水驱油藏油水流动差异、剩余油分散富集现象日益严重。为了从宏观尺度制定油藏动态高效开发策略,提出一套基于界面重构思想的流场边界动态追踪模型,预测了二维及三维流场的速度差异界面、饱和度差异界面演化规律,完成了特高含水油藏区块高速、高含水流场边界定量表征的测试,并制定开发对策验证其工程应用的可行性。在经典黑油模型基础上,结合动态流线追踪方程,在多相界面追踪方法中引入界面重构思想,建立了一套综合考虑动静态因素的流场边界定量表征方法。联合二维流场的渗流速度差异界面和含水饱和度差异界面、三维流场的渗流速度差异界面和含油饱和度差异界面,将油藏流场划分为高速驱油区、高速耗水区、低速富水区、低速富油区。利用建立的流场边界动态追踪模型可以很好地追踪流场动态边界诞生、发展、稳定的过程,通过开发策略应用测试验证了其可行性。

深层地热能开发及其对地热水流场的影响——以兰考县深层地热能开发为例

为了研究深层地热能开发对热储层流场造成的影响,选取兰考县深层地热能开发为研究对象,分析研究区新生代以来的地质结构和区域构造特征,调查地区地热开采情况及存在的问题。根据地热能类型分析了第四系Q、新近系明化镇组N_(2)、新近系馆陶组N_(1)等3个热储层特征,利用可控源音频大地电磁测深查明区内的断裂分布、热储层发育、隔水边界等条件,通过现场试验与测试手段查明不同部位热储层的参数指标,分区计算各层的地热资源量。根据开采方式、边界条件、水文地质参数建立数学模型,通过数值模拟预测出2023年Q热储层流场将恢复到原始流场模式,N_(2)热储层流场漏斗效应持续减弱,N_(1)热储层流场漏斗效应明显且分布不规则,为控制地热资源开发对环境造成的影响,提出封闭循环利用地热、同层加压回灌的开采方式及合理布局开采井、综合利用多层地热等措施,为本地及周边地区地热资源开发及环境保护提供参考。

宽浅型水库水体更新时间数值模拟

水体中污染物的迁移、扩散与水体更新时间密切相关。基于EFDC建立了宽浅型水库水动力三维数学模型,并用水库实测资料对模型精确性进行了验证。首先利用验证后的数学模型模拟了宽浅型水库365d流速场和水体更新时间,得到了其水动力特性;然后模拟了无风工况下的水体更新时间,通过对比得到了风对宽浅型水库水体更新时间的影响。研究成果可为宽浅型水库的生态调度提供理论依据。

基于储层流场分布确定水驱油藏开发潜力

水驱油藏的开发效果受到储层物性条件、开发政策等的影响,需要综合考虑多种因素,才能更为准确地确定油藏可开发潜力大小和挖潜方向。基于油藏工程理论,提出水驱油藏开发潜力的流场分析方法,并建立相应的计算流程,主要包括:通过静态流场评价来分析油藏生产条件,通过动态流场评价来分析油藏开采效果,通过优势剩余油丰度评价来分析油藏开发潜力。利用建立的方法,对实际油田进行了计算和分析。研究结果表明,考虑多种影响因素,从动态、静态两个方面来综合研究油藏开发条件和开采效率,并结合油藏优势剩余油丰度分布规律,可以更好地明确油藏剩余油的主控因素和挖潜方向。

基于数值模拟的流势分析技术在缝洞型油藏开发中的应用

油藏中流体所具有的能量决定流体流动方向,为研究缝洞型油藏流体能量分布规律,建立了缝洞型油藏流势理论模型,确定三维流体势表征方法。通过单洞底水、单洞边水、双洞底水、双洞边水4种典型缝洞结构的机理模型研究流势变化规律,并确定了5种影响流势调整效果的主控因素,最终结合流势分析技术开展了剩余油挖潜研究。结果表明:单洞底水模型进行流势调整,生产井受效最好;模型水体倍数为决定性因素,水体倍数小于10倍时调流势效果好;排液量越大,对于生产井控水效果越好。提出的数学模型能够真实地反映出地层中流体能量分布变化规律,结合流势分析技术提出了挖潜方案,应用于现场效果明显。

水库坝前冲刷漏斗的三维数值模拟

本文采用三维水沙数学模型计算水库坝前冲刷漏斗,运用随机游动理论统计方法分析泥沙运动及淤积特性。针对冲刷漏斗和河床地形的几何形态比较复杂的特点,采用三维泊松方程对求解区域进行曲线贴体坐标变换,使曲线网格边界可以完全贴合在物理边界上,从而提高了计算精度。计算结果与大量实测结果相吻合,对工程实际有一定参考价值,为优选建筑物布置最佳方案提供设计依据。

二维水库水流泥沙数值模拟

根据水库的水沙运动特点及库区地形条件 ,考虑悬移质和推移质运动 ,建立了二维水流泥沙数学模型 .网格单元用拉普拉斯方程和代数方法生成 ,模型方程用有限元法离散求解 .利用水槽试验资料和水库实测资料进行模型验证和稳定性分析 ,结果表明 :计算的断面流速分布、流场和河床变形与实测结果基本吻合 .

流场与油气二次运移——以准噶尔盆地西北缘为例

将赋予了新内涵的流场概念引入到油气二次运移研究中,对流场进行了系统分类和特征描述。并明确指出,流场是指流体所占据的空间,通常由储集层和输导层或运载层构成。由大到小可划分为盆地-区带规模流场、油田-油藏规模流场、层规模流场、孔隙规模流场4个级别。探讨了流场类型、规模、差异和汇集烃源岩区油气的能力对油气运移聚集、成藏规模、成藏位置的控制,并明确指出研究区准噶尔盆地西北缘三叠系克拉玛依组底部的不整合面流场是汇集、输送分布其上下烃源岩中油气的主要通道。

碳酸盐岩区大型水库蓄水后地下水渗流场特征及岩溶演化趋势

碳酸盐岩区大型水库蓄水引起的地下水渗流场及岩溶环境变化的研究，既是一个工程实际问题，同时也是岩溶环境学的理论问题．以高坝洲和隔河岩水库为例，运用数值模拟方法模拟了水库蓄水前后地下水渗流场的平面和剖面流网特征以及地下水渗透流速的空间变化规律．在此基础上，应用扩散边界层（ Ｄ Ｂ Ｌ） 理论模型分析了研究区不同部位的岩溶环境演化趋势．结果表明，由于库水位的大幅度抬升和防渗帷幕的实施，使得研究区防渗帷幕上游岩溶作用的强度减弱；而防渗帷幕下游岩溶作用的强度加强，并发生方解石的沉积作用．

铀储层结构与成矿流场研究：揭示东胜砂岩型铀矿床成矿机理的一把钥匙

以鄂尔多斯盆地北部的砂岩型铀矿为目标,在铀储层形成发育的沉积学背景研究基础上,重点通过砂分散体系、沉积物粒度、隔挡层厚度和孔隙度的定量分析,精细地刻画了直罗组铀储层的外部几何形态和内部复杂结构,充分展示了铀储层的定量非均质性。依据盆地构造充填演化阶段、铀成矿年代学和地学空间信息三维可视化平台,分别对5个演化阶段的古地貌进行了恢复,并对不同演化时期的铀储层空间位置给予了准确定位,从而揭示了直罗组铀储层从沉积到接受铀成矿再到铀矿被改造期间的空间形态演化历史。在盆地构造充填演化研究、古地貌恢复和铀储层定量非均质性分析的基础上,重建了5个不同时期古地下水系统结构和参数的空间变化面貌,并运用地下水数值模拟方法再现了研究区5个演化阶段成矿古流场的特征及其演化规律。综合分析认为,铀储层的空间演变和内部非均质性制约了成矿流场的基本格局,成矿流场又无疑控制着层间氧化带的发育和铀成矿。当铀储层形成期的古水流方向与主成矿期地下水流场方向总体一致时有利于铀成矿,而当两者流向垂直时则成矿效率降低。

储层流动单元模式及剩余油分布规律

依据胜利油区河流和三角洲储层的岩性、物性、微观特征、渗流参数和动态信息 ,分别将该油区两种储层流动单元分为 4类 ,建立了河流和三角洲流动单元模式。其中 ,流动单元E的储层物性最好 ,流动单元G、M为最佳储层和产层 ,流动单元P的物性最差。在特高含水期 ,流动单元G、M内剩余油相对富集 ,宏观剩余油多富集在流动单元接合部位、隔夹层处 ;对于河流相储层剩余油多在韵律层上部富集 ;对于三角洲相储层多在韵律层下部富集。微观剩余油形式多样 ,有孤滴、薄膜、网状、斑状和连片状等 5种类型。

稠油油藏多轮次吞吐阻流环的分布特征及突破开采技术

随着稠油油藏吞吐轮次的增加,原油黏度较小的组分被优先采出,近井带周围会形成高黏阻流环,储层渗流能力降低,导致周期产油量、周期产液量,周期气油比持续降低。为了弄清阻流环的形成机制及对渗流的影响,利用物理模拟和数值模拟方法,对不同周期稠油性质、渗流特征以及阻流环影响下的黏度场、温度场、压力场和饱和度场的变化特征进行研究。结果表明:多轮次吞吐后轻质组分被优先采出,重质组分留下,在近井带40~60 m处形成以沥青质、胶质等重质组分堆积为主的环状高黏阻流环;阻流环的宽度随着吞吐周期的增加而增大,阻流环会降低储层的渗流能力,影响了油藏中流场的分布特征,对远井区稠油的渗流起到遮挡作用,导致井间的原油难以有效动用;为了消除阻流环的不利影响,形成了基于阻流环分布的“前置降黏+高压搅动”“高效降黏+气体增能”2类释放产能促效引效开采技术。研究成果为多轮次吞吐稠油油藏持续高效开发提供实验支撑和理论依据。

对储层流动单元研究的认识与建议

概述了国内、外储层流动单元研究的基本思路和方法可大体分为两种类型 :第一种是以数学手段为主的储层参数分析法 ;第二种是近年来刚刚形成的以地质研究为主的储层层次分析法。针对大庆油田的地质特点和研究现状 ,论证了储层流动单元定量描述的主要对象应是泛滥—分流平原相中的大、中型河道砂体 ,其次是三角洲前缘相部分面积较大又不够均一的主体席状砂或坝状砂。论证了单元划分基础 ,提出了以渗透率为主要描述参数的适用性 ,这样可以避免造成大厚度低渗透层与小厚度高渗透层可能划为同一流动单元的错误。流动单元的三维地质建模工作还需紧密结合检查井和密井网的动态资料 ,尤其是露头详细研究所建立的“原型模型”。