大口径单井注抽试验求参过程中井底流和混溶效应的综合影响

单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因其成本低、周期短以及操作简单的优点,被广泛用于求取含水层弥散度等水文地质参数。依托干旱半干旱区常用的大口径井开展SWPP试验,常面临井底流渗漏和井筒混溶效应共同的影响。为此,本研究构建了同时考虑井底流和混溶效应的SWPP试验三阶段溶质运移模型,利用有限差分法对模型进行求解,并利用前人的渗流和溶质运移模型解析解验证其准确性,随后依托该模型探究大口径井附近渗流特征及井尺寸对SWPP试验的影响机制。研究结果表明:(1)新提出的考虑井底流的SWPP试验模型对抽水过程降深以及井壁处溶质运移过程的刻画,同前人解析解匹配良好,表明了该模型构建及求解的准确性;(2)随着井筛长度的逐渐减小,井底流对含水层整体流场的影响程度逐渐增大,流场从径向逐渐转变为球形流场;(3)粗井径相比细井径,注入阶段井中的溶质BTC(Breakthrough curve,穿透曲线)值更小,但抽出阶段的溶质BTC更大,井中混溶过程相比井底渗漏过程对SWPP试验的影响更为显著;(4)当井深小到井径的一半左右时产生类球形流场,井底的渗漏过程相比混溶过程对SWPP试验可能存在更为显著的影响;(5)对于本研究设置的模拟场景,即使不存在井底流,前人的解析解由于忽略井筒混溶,对弥散度的解译仍存在152.5%的误差,而随着井底埋深逐渐减小,井底流导致前人解析解的误差也逐渐增大。

基于单井注抽试验的增强型地热系统储层近井渗透率原位测试方法研究

储层压裂阶段,对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约,目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节,提出一种依托压裂施工过程的单井注抽示踪试验工艺,以及基于数值求解和解析解的2种渗透率估算方法,实现了低成本条件下深部储层渗透率原位测试。将该套方法体系应用于实际增强型地热系统场地,结果显示:在单井注抽试验示踪剂突破曲线不完备条件下,通过数值方法仍然能够合理地估算近井渗透率(0.8 D),但方法计算效率较低;而在示踪剂突破曲线相对完备条件下(即监测得到示踪剂浓度峰值),可采用解析法快速估算渗透率(0.25 D);但由于解析法中未能精确考虑井筒内部长距离示踪剂迁移过程和储层内部弥散作用对示踪剂突破曲线的影响,计算精度相对较低。然而,通过数值方法和解析方法估算近井渗透率处于同一数量级,表明解析法仍可以作为渗透率原位快速估算的一种有效手段。文章提出的单井注抽试验工艺和数据解释方法体系为深部储层渗透率原位测试提供了一种新的途径。

单井注抽示踪试验推估含水层中DNAPL残留量的数值分析

目前,刻画场地重非水相液体(dense non-aqueous phase liquid,DNAPL)污染常用的钻孔取样和井间分溶示踪试验方法成本高昂。相比而言,单井注抽试验节省经费,且对污染源区的扰动少,但该试验方法推估DNAPL残留量的准确性尚未得到定量验证。针对该问题,基于数值方法分析了示踪剂类型、注抽速率、污染源区结构等因素对单井注抽试验推估DNAPL残留量精度的影响。结果表明:(1)选用分溶系数比2,2-二甲基-3-戊醇(2,2-dimethyl-3-pentanol,DMP)低的己醇进行示踪,示踪剂回收更加充分,推估污染物残留量的平均精度增幅可达35.11%;(2)当注入速率从100 m^(3)/d提高至130 m^(3)/d、抽出速率从120 m^(3)/d提高至150 m^(3)/d,示踪剂接触的污染源区面积更大,均质源区对应的污染物残留量平均精度从42.45%提高到60.26%,非均质源区对应的平均精度从27.69%提高至48.72%;(3)污染源区结构复杂程度的增加会阻碍示踪剂的运移,非均质源区对应的平均精度比均质源区降低了13.15%;(4)单井注抽示踪试验更适用于离散状为主的污染源区,其平均精度比池状为主的源区增加了15.74%。单井注抽试验结合数值分析可有效推估残留非水相液体的分布,建议在DNAPL污染场地精细调查中使用,可为场地风险评估和修复方案的制定提供参考。

混合效应和表皮效应对单井注抽试验的影响机理

单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因为成本低、耗时短和操作简单等优点已经被广泛用于获取含水层中与径向弥散有关的参数。其中混合效应和表皮效应在SWPP试验中起着非常重要的作用,但前人的SWPP试验模型对这两个过程的刻画过于单一。采用有限差分法建立了同时考虑混合效应和表皮效应的SWPP试验模型,通过与前人的SWPP试验模型在特定条件下的对比,验证了模型的合理性,并利用建立的数值模型分析了混合效应和表皮效应对SWPP试验结果的影响机理。结果表明:在SWPP试验中,混合效应和表皮效应对含水层径向弥散的影响不能忽视,当井筒内的地下水体积越大,混合效应越显著,井筒内溶质的穿透曲线较低;当表皮区域弥散度大于含水层弥散度时,表皮厚度越大,越不利于溶质在表皮区域的迁移,而当表皮区域弥散度小于含水层区域弥散度时,表皮厚度越大,越不利于溶质在含水层中的迁移;表皮区域孔隙度越大,对流速度越小,越不利于溶质迁移;参数敏感性分析结果显示,混合效应和表皮效应在SWPP试验中不可忽视。

南京长江漫滩地区水文地质特性单井抽水试验研究

文章针对南京长江漫滩地貌单元,通过开展现场单井抽水试验,对各含水层受长江水位的影响及其水文地质特性进行了探究。试验结果表明:距离长江边约1.2 km处承压水水位受长江潮汐影响明显,因此在长江漫滩地区进行抽水试验时,宜采用大降深试验;深厚富水砂性地层中,地下水位受影响变化较快,停抽约10 min,③-2粉细砂层恢复率可达60%;③-1层与③-2层水力联系较大,而③-2层与下伏④层水力联系相对较弱;③-2层承压含水层渗透系数为24.4 m/d~36.0 m/d。

微生物堵塞对单井注抽试验的影响机理

在石油污染的含水层中,污染物和微生物种类多样,为了提高修复效率和降低修复成本,首先需要查明受污染含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解吸系数等溶质运移相关的生物地球化学参数。单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验作为一种高效的方法已经被广泛用于获取含水层的生物地球化学参数,其中微生物堵塞作用在SWPP试验中起着非常重要的作用,但目前已有的SWPP试验数值模型对微生物堵塞过程的模拟过于简化。采用指数衰减模型刻画微生物堵塞作用,利用有限差分法建立同时考虑混合效应和微生物堵塞作用的SWPP试验数值模型,研究微生物堵塞作用对SWPP试验的影响机理,并通过将该数值模型在特定条件下的数值解与前人模型的数值解进行对比,验证了模型的合理性。结果表明:微生物堵塞作用对SWPP试验结果的影响不能忽视,微生物堵塞作用越显著,含水层渗透系数的衰减系数越大,井壁处溶质穿透曲线(breakthrough curves, BTCs)在SWPP试验抽取阶段晚期的拖尾现象越明显;随着微生物堵塞作用范围的增加,井壁处溶质BTCs在SWPP试验抽取阶段的拖尾现象越严重;参数敏感性分析结果显示,在SWPP试验初期,混合效应对井壁处溶质BTCs的影响较大,随着SWPP试验的进行,微生物堵塞作用对井壁处溶质BTCs的影响逐渐变大。

基于单井抽水试验的含水层参数反分析

含水层参数是地下水资源规划开发的重要依据。以某灌溉工程的抽水试验为工程背景，采用遗传算法，以抽水试验的观测孔的水位降深为目标值，通过水文地质条件概化建立三维有限元数值分析模型，进行含水层参数反分析，最终确定了潜水含水层的渗透系数和给水度。并进行了不同流量抽水的水位降深验证，结果表明：水位降深的计算值和实测相对误较小，最大误差小于7％，反分析方法正确，所得含水层参数准确，可以运用于工程实际。相关研究方法可为类似工程的含水层参数的计算提供参考。

考虑弱透水层的单井注抽试验解析模型研究

单井注抽(Single-Well Push-Pull,SWPP)试验被广泛用于获取含水层的溶质运移参数,但现有的SWPP试验数学模型中往往忽略了弱透水层的影响。针对含水层-弱透水层系统的径向弥散过程,将弱透水层效应考虑到SWPP试验中,建立了含水层-弱透水层系统中考虑混合效应的SWPP试验数学模型,采用拉普拉斯变换和格林函数法获得模型的半解析解,并通过与前人的解析解模型进行对比,验证了本模型的可靠性。敏感性分析结果表明:在SWPP试验中,弱透水层的分子扩散系数对含水层中溶质运移产生的影响不可忽略,当考虑弱透水层的分子扩散作用时,含水层注入阶段和抽取阶段早期井筒内溶质穿透曲线越低,抽取阶段晚期井筒内溶质穿透曲线越高。数值模拟研究结果也表明:当弱透水层渗透系数与含水层渗透系数的比值接近0.01时,半解析解模型的误差可以忽略,精度可以满足工程需求。

单井抽水试验计算承压含水层水文地质参数方法探讨

以阿尔及利亚人民民主共和国某农田灌溉工程单井抽水试验数据为基础,采用裘布依公式及吉哈尔特经验公式利用迭代法计算承压含水层的渗透系数及影响半径。计算结果表明:试验及计算方法正确,所得结果可靠,所用方法可为类似工程含水层水文地质参数计算提供参考。

横向热扩散作用对地热资源开发过程中单井注抽试验的影响机理

单井注抽(SWPP)试验被广泛用于获取裂隙-基岩含水层系统中热弥散等相关的理化参数,但现有的单井注抽试验数值模型往往忽略了裂隙-基岩含水层中横向热扩散作用的影响。采用二维的对流-扩散方程(ADE)建立考虑横向热传导效应的SWPP试验数值模型,内边界条件考虑混合效应,并采用前人的解析解模型检验了数值模型的稳定性和精度。结果表明:裂隙介质中的横向热扩散作用会导致注入阶段井壁上的温度穿透曲线降低,而抽取阶段井壁上的温度穿透曲线升高,拖尾现象明显;裂隙介质的宽度越大,裂隙和基岩介质中的温度值越高;此外,在注入阶段,裂隙介质中的热量往基岩介质中运移,裂隙介质中的热量逐渐降低,而在抽取阶段,基岩介质中的热量往裂隙介质中运移,基岩介质中的热量逐渐增加。本研究建立的数值模型提高了模拟预测结果的精度,能够为裂隙-基岩含水层介质中的地热开发利用提供理论依据。

基于群井抽水试验的高透水地层地下工程降水设计优化

富水卵砾石地层内的地下水渗流具有典型的不均匀性与各向异性的特点,采用传统单井抽水试验获取的水力参数具有局限性,会导致地下结构施工降水方案计算结果失真。以临近长江的南京江北新区某项目为依托,采用群井抽水试验模拟了基坑实际施工降水工况,并与单井抽水试验进行了对比,探讨了2种试验结果的差异性。结果表明,群井抽水试验的单井出水量小于单井抽水试验的,有利于地下工程降水方案的设计优化。

软土地区某深基坑工程降水试验研究

采用单井试验方法,通过抽一口井观测另一口井的水位降深以及水位恢复情况。分析数据,确定承压含水层的初始水位和水文地质参数、降压井单井出水量并检验降水效果,看是否能够满足设计最大降深的要求,从而为实际施工和设计提供科学准确的依据。

大面积降水预压处理地基前抽水试验数据计算分析

大面积堆载联合降水预压地基处理,正式施工前进行抽水试验。通过单井抽水试验,群井抽水试验,单井试抽水等,计算回填料的渗透系数,确定单井出水量及试验区内水位下降规律,从而验证降水井的结构,选择处理方案,为科学调整降水预压及地基处理方案提供给依据。

新近吹填淤泥地基真空固结失效原因分析及对策

新近吹填淤泥地基经无砂垫层真空预压技术加固后,土体强度增长有限,地基有效加固深度小,地基承载力仍然较低。为了深入分析新近吹填淤泥地基真空固结失效原因,首先对不同地区新近吹填淤泥的工程特性进行了系统地研究,然后采用3种典型的竖向排水体进行了室内真空固结单井模型对比试验研究,研究结果表明:①新近吹填淤泥中黏粒含量(d≤0.005 mm)过高、竖向排水体反滤层的等效孔径过小、真空加载速度过快是竖向排水体出现较严重淤堵现象的主要原因;②排水系统内的真空度局部损失较大,竖向排水体弯曲程度大和水平排水垫层中真空度传递阻力大均致使较大的真空度沿程损失;③土体中强亲水矿物含量较高、排水体中出现严重的淤堵现象和过大的真空度损失等共同降低了排水系统的排水效率,削弱了土体中的真空压力作用,最终致使土体的加固效果不理想。最后,有针对性地提出了相应的解决对策。

单井注抽试验测算地下水流速的数值分析

为了分析注入阶段地下水流速及含水层弥散度对单井注抽试验解析模型测算地下水流速的影响机理,通过采用GMS(groundwater modeling system)软件建立了单井注抽试验数值模型,通过与Leap and Kaplan(1988)近似解析模型计算结果对比分析上述因素对解析模型计算结果的影响.研究结果表明:地下水流速越大或自由迁移阶段时间越长,近似解析模型计算的误差越大;注入阶段地下水流速的作用对溶质羽质心迁移的影响较小,故近似解析模型中考虑注入阶段质心位移会导致计算误差增大;含水层弥散度越大,解析模型计算的误差越大.总体而言,注入阶段地下水流速对近似解析模型计算结果影响较小,而弥散度有着显著的影响.

ND火山岩油藏水平井开发调整技术

针对ND火山岩油藏2007、2008两年快速建产后出现的产量递减快、目前单井产量低、处于低速开采的现状及直井泄油范围小、储量动用程度低的问题。为了提高储量动用程度,实现经济有效开发,提高区块产量,2013年试验水平井大型体积压裂获得成功,揭开了ND火山岩油藏水平井开发的序幕。水平井开发中通过井震结合精细刻画储层、优化水平井井网部署、分层系开发挖潜剩余油、优化压裂工艺等,取得了很好的效果,目前完钻99口水平井油层钻遇率达75%,已投产井初期平均单井日产油11.3 t/d,是直井的2.7倍,区块产量止跌回升。ND火山岩油藏开发实践表明对于储层为缝洞体的火山岩油藏可以通过水平井大型体积压裂提高单井产量、储量动用程度和开发效益,为其他同类型油藏的有效开发提供很好的借鉴。

Research on the Jilin Oilfield Field Trials of Microbial Enhanced Oil Recovery

This paper describes the experience of Jilin oilfield trials for Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR). A new technique to identify microbes with DNA for MEOR has been established, and useful microbes selected for use in field trials. Behaviors of bacteria activated in the reservoir, oil recovery and water cut, and the viscosity of crude oil produced through huff & puff testing and flooding with molasses-injection tests, have been investigated in situ. CJF-002, which produces biopolysaccharide, is the best among the microbes used for field trials, as it can use molasses as nutrient and produce a small quantity of CO2 and a mass of water-insoluble biopolymer. The metabolic behavior in the reservoir showed that CJF-002 had a good potentiality for MEOR.

基坑降水设计中水文地质参数计算方法分析探讨

基坑降水设计时通常用单井抽水试验确定渗透系数K和影响半径R,本文通过分析渗透系数K和影响半径R的物理意义,并结合工程实例,对利用单井抽水试验资料确定渗透系数和影响半径的方法进行分析探讨,并与观测孔资料计算结果对比分析,指出裘布依公式和经验公式迭代法的错误之处,提出利用泰斯非稳定流直线斜率法计算潜水含水层渗透系数的适用性和适用条件。