低渗透介质注浆浆液扩散机理试验研究

为研究注浆浆液在低渗透介质中扩散力学机理,以井工一矿4#煤层中X5陷落柱中填充物为研究对象,设计了能够进行观察浆液微观扩散过程的可视化高应力注浆试验系统,设计了间歇式注浆实验方案,得出泥砂注浆固结体的几何模型。分析实验结果可知,浆液的扩散过程包括形成裂隙内流动和孔隙渗透两部分。浆液在流动过程中,注浆压力随着沿程距离的增大而减小,渗流通道周边的浆液渗透到泥沙孔隙中,浆液在孔隙中的活动包括渗入、絮凝、破坏絮凝层等循环过程。

应力-温度对低渗透介质渗透率影响研究

在石油/天然气地下储存、核废料地下处置等工程中,低渗透介质的渗透率测试及其随着应力、温度的变化是工程稳定性和环境评价的基础。通过研制的低渗透介质温度-渗流-应力耦合三轴仪(T-M-PTS),对不同静水压力、不同温度条件下锦屏大理岩的渗透率进行了渗透特性测试,并通过微裂隙模型从理论方面对致密岩石渗透率演化进行了研究。研究结果表明:(1)致密岩石中气体渗透的Klinkenberg效应显著,不能忽略;(2)基于统计理论和逾渗理论的圆盘裂隙模型可以较好地模拟致密岩石扩容和压密过程中渗透率演化特征;(3)静水压力增大,渗透率降低,其降低趋势是开始压缩阶段降低速率较快,随后降低速率越来越小;(4)温度升高,岩石弹性模量降低,岩石被压缩得更加致密,渗透率降低较为明显,从15℃升高至40℃即会降低一个量级,低至3.9×10-21m2。

低渗透介质温度–应力–渗流耦合三轴仪研制及其应用

详细介绍研制的低渗透介质温度–应力–渗流耦合三轴仪,该试验系统可以在常温～90℃范围、三轴室活塞最大轴向力1000kN、围压40MPa内对直径50和100mm的标准试样进行轴向和径向渗透试验。解决长时间、高温(<90℃)条件下试样气体渗透密封性、微流量气体体积量测以及长时间试验温度保持均匀、恒定等技术问题,确保复杂条件下低渗透介质渗透性测试。应用研制的三轴仪,对雅砻江锦屏II级电站辅助洞白山组大理岩进行渗透性测试。试验结果表明:研制的三轴仪可以满足温度–应力–渗流耦合试验的要求,试验过程稳定、试验数据精度较高,可用于石油/天然气地下能源储存、低渗透油气田开发、高瓦斯矿井瓦斯抽放、放射性废料地质深埋处置等工程中围岩介质渗透特性研究,可为工程安全和环境评估提供基本参数。

高放废物处置库选址中低渗透介质地质研究的几个问题

低渗透介质是阻碍有害物质在地下迁移良好的天然屏障 ,因此成为高放废物处置库围岩类型的首选。本文通过对高放废物处置库选址中地质研究的回顾 ,阐述了低渗透介质地质研究的特点 ,对地质参数测定、取样、水流模拟、地球化学模拟进行了重点介绍。

开展对低渗透介质的水文地质学研究

低渗透介质水文地质学研究还处于萌芽状态。

低渗透介质中3种井的非线性渗流流量

给出考虑起始水力梯度的低渗透介质中分别存在垂直井、垂直裂缝井及分支水平井时的非线性渗流量公式,讨论了非线性渗流参数(起始水力梯度)、供给边界、垂直裂缝井的裂缝半长、分支水平井井筒数等因素对流量的影响。结果表明:在其他条件相同时,非线性渗流使得垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量降低;供给边界距离越大,垂直井、垂直裂缝井及分支水平井流量越小;垂直裂缝井的裂缝越长,流量越大;井筒数越多,分支水平井流量越大。

地层条件下低渗透介质的渗透性与孔隙性特征

采用岩石物性参数测试系统,对地层条件下低渗透介质的渗透性与孔隙性进行了实验研究,获得了低渗透介质的渗透性和孔隙性与地层条件的关系.采用显微照相方法,研究了低渗透介质的微观结构.结果表明:在地层条件下低渗透率介质渗透率随围压及温度增加成指数规律衰减,孔隙度相对变化随围压增加成指数规律衰减;低渗透介质中存在微细裂缝,对介质的孔渗特性尤其是渗透性产生一定的影响.

低渗透介质中的低速非达西理论研究现状

低渗透介质中多数流体运动属于低速非达西运动,完善低渗透介质中非达西渗透理论,有助于加强低渗透储层尤其是致密油气储层的研究、低渗透岩土工程研究等,对清洁能源利用和生态环境保护具有一定意义。本文对目前低渗透介质中的低速非达西运动理论研究现状进行总结,阐明达西运动的理论基础与限制,总结低速非达西渗流模型并对启动压力成因、渗流机制与影响因素进行探讨,为低渗透介质微观运动理论研究的学者提供参考。

一维低渗透介质非达西渗流实验

该文选取黏质粉土、粉质重亚黏土、粉质重黏土1和粉质重黏土2四种细粒土样作为实验介质,开展一维土柱渗流实验,研究了低渗透介质中的渗流规律,并通过调节进出水端的水头差,同时观测出水流量,分析水力梯度和渗透流速之间的关系。实验结果表明:土样粒径的分布对渗流规律起决定性作用,即随着土样介质中黏粒含量的增大,渗流由达西流变为非达西流,且黏粒含量越高,非达西现象越明显,当渗透系数低于10–5cm/s数量级时,该非达西流中水力梯度和渗透流速满足二次方程关系。此外,对比粉质重亚黏土和粉质重黏土,可以明显发现渗流存在着启动水力梯度,且启动水力梯度会随着黏粒含量的增大而增大。

变渗透率条件下低渗介质非稳态压力变化特征

基于低渗透介质中流体渗流速度和压力梯度的二项式关系,提出了低渗透介质的渗透率变化函数,建立了流体在低渗透介质中渗流的运动方程和相应的非稳态渗流数学模型.采用隐式差分格式形成了渗流方程的数值求解形式.求解分析表明:二项式系数对压力及压力导数有着较大的影响,系数值越大,渗透率变化函数值越大,相应实际的渗透率值也越大;在等产量条件下,压力及压力导数变化幅度较小.对比采用拟线性流动规律计算得到的压力及压力导数,变渗透率条件下的压力及压力导数变化较缓,启动压力梯度的影响较小,更能反映低渗透介质的压力变化动态.

低渗透多孔介质中的非线性渗流理论

文中论述了低渗透性多孔介质中非线性渗流理论的几个问题,阐明了渗流流体的性质,指出了多孔介质对流体通过的选择性,提出了新的非线性渗流方程,用实验资料对其进行了验证,分析了该方程演变功能,表明它可以描述各种渗流规律.该方程的各项参数都可从实验中直接得到,应用方便,并且参数的物理意义明确.

低渗透复杂介质中的渗流描述方法研究

杂乱的天然裂缝和因增产措施而诱发的人工压裂缝加剧了低渗透储层介质的复杂性。实验研究和现场实践表明 ,渗流的非线性和流态的多变性是低渗透复杂介质中的主要渗流特征 ,也是当今渗流力学界普遍关注的难题。本文根据实验并结合微分原理 ,提出了低渗透复杂介质系统内非线性渗流的微分线性描述方法 ,比较详细地介绍了该方法的原理、步骤和使用过程中应当注意的问题。该方法不但可以描述流体渗流的非线性 ,而且还能描述流体流态的多变性。

有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象 ,通过实验得出孔隙度、渗透率随有效压力变化曲线。研究表明 ,流体在低渗透多孔介质中渗流时 ,流固耦合效应十分显著。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小 ,而孔隙度的微小变化 ,都会对渗透率产生大的影响 ,因此低渗透介质随有效应力的变化十分明显。由于流固耦合效应的存在 ,在低渗透油气藏的开发中 ,不宜采用降压开采 ,进行油藏数值模拟时 ,也应进行油藏流固耦合数值模拟。

基于渗透率连续变化的低渗透多孔介质非线性渗流模型

基于低渗透多孔介质渗透率的渐变理论,确定了能精确描述低渗透多孔介质渗流特征的非线性运动方程,并通过实验数据拟合,验证了非线性运动方程的有效性。非线性渗流速度关于压力梯度具有连续一阶导数,方便于工程计算;由此建立了低渗透多孔介质的单相非线性径向渗流数学模型,并巧妙采用高效的Douglas-Jones预估-校正有限差分方法求得了其数值解。数值结果分析表明:非线性渗流模型为介于拟线性渗流模型和达西渗流模型之间的一种中间模型或理想模型,非线性渗流模型和拟线性渗流模型均存在动边界;拟线性渗流高估了启动压力梯度的影响,使得动边界的移动速度比实际情况慢得多;非线性越强,地层压力下降的范围越小,地层压力梯度越陡峭,影响地层压力的敏感性减弱,而影响地层压力梯度的敏感性增强。

低渗透多孔介质非达西渗流动边界界面追踪

基于低渗透多孔介质非达西不稳定渗流的动边界数学模型,推导动边界移动速度的微分表达式,揭示动边界移动速度与动边界上地层压力关于径向距离的二次导数成正比;由此利用拉格朗日三点插值公式求得动边界附近控制方程的有限差分格式,并对下一时刻动边界的精确位置进行追踪.有限差分方法的数值结果表明界面追踪法可较好地反映低渗透多孔介质非达西不稳定渗流动边界的移动规律.

低渗透多孔介质中新型渗流模型

在低渗透多孔介质中，由于流体的渗流规律不遵循达西定律，以往的模型或者过于简单，或者过于复杂，研究建立了更加接近渗透多孔介质中流体真实流动，且形式简单的三参数渗流模型。并对低渗透油藏中径向稳定渗流和不稳定渗流进行了分析。通过对边水油藏生产压差和产量关系的分析，说明了以达西定律为基础的渗流模型不适合于低渗透油藏，在相同的条件下，其计算的产量偏大。通过对非稳态渗流的分析，给出了基于三参数模型的试井公式和典型试井曲线，低渗透油藏试井曲线的特征是中后期径向流特征段消失，压力和压力导数曲线上升。

低渗透多孔介质和微管液体流动尺度效应

常规多孔介质和圆管中液体的流动都遵循Hagen_Poisseuille定理 ,即液体流速和压力梯度成正比 .而对于低渗透多孔介质中液体渗流 ,存在拟启动压力梯度 ,即存在微尺度效应 .那么对于微圆管 ,由于流动的通道具有较小的空间尺度 ,因此在物理本质上 ,也应该存在微尺度效应 ,但由于目前实验手段的局限 ,还未能证明这一点 .本文通过对比和分析低渗透多孔介质和微管中液体流动规律 ,预测了微管中液体流动出现微尺度效应的尺度约为

有效压力对低渗透多孔介质渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象 ,通过实验得出渗透率随有效压力变化曲线。实验结果表明 ,流体在低渗透多孔介质中渗流时 ,受有效压力的影响明显。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小 ,微小的孔隙度变化也会对渗透率产生较大的影响。因此在低渗透油气藏的开采中 ,不宜采用降压开采。

基于边界层理论的低渗透多孔介质非稳态渗流压力变化特征

基于低渗透多孔介质边界层理论，建立了描述低渗透多孔介质渗流特征的非线性渗流模型，并通过实验数据的拟合．验证了非线性渗流模型的有效性。以该渗流模型为基础，获得了视渗透率连续变化函数，揭示了视渗透率形成原因；应用表征视渗透率效应的流动模型，建立了反映低渗透多孔介质渗流特征的径向不稳定渗流数学模型，并用全隐式格式离散方法求得流动方程的数值解。数值结果表明：在等产量条件下，在视渗透率效应和流动渗流阻力的影响下，随时间的变化低渗透多孔介质井底压力先快速上升后缓慢下降，存在上升最大值。最小启动压力梯度越大，井底压力上升的最大值越小，后期井底压力下降的幅度越大；相对静态边界层厚度越大，井底压力上升的最大值越小，后期井底压力下降的幅度越大；非线性系数对井底压力的影响主要体现在后期，且非线性系数越大，后期井底压力下降的速度越缓慢．井底压力上升的最大值越大。

低渗透性裂隙介质中激发强度对Slug试验的影响研究

Slug试验是一种经济、快速测定介质渗透系数的原位试验方法。但对于低渗透性裂隙介质中不同激发强度对Slug试验影响的报道较少。通过在低渗透性裂隙介质中对同一试验段采用“小—中—大”激发方式开展Slug试验,利用前人建立的Bouwer&Rice理论模型求取低渗透性裂隙介质的渗透系数,对比分析在不同激发强度条件下低渗透性裂隙介质渗透系数计算结果的差异性,并通过求取雷诺数来表征不同激发强度下钻孔附近的实际地下水流态,讨论了适宜的激发强度。试验结果表明:随着激发强度的增加,地下水非线性流作用显著,受非线性流的影响,采用常规Slug试验理论模型求取的地层渗透系数估计值偏低,故在低渗透性裂隙介质中开展Slug试验时,应采用较小的激发强度。