考虑启动压力梯度的各向异性储层有效动用系数研究

有效动用系数是衡量储层动用程度的重要指标,目前的相关研究均建立在油藏储层各向同性的基础上,但实际的油藏储层却是各向异性的。此研究通过模拟五点法井网在储层不同各向异性程度下的流线形状,推导出考虑储层启动压力梯度条件的各向异性储层有效动用系数计算公式,并通过各向同性储层进一步验证了公式的正确性。将推导的公式应用于矿场试验,可以进一步确定低渗透储层在不同注采压差下的合理注采井距,开发效果良好。

非饱和颗粒材料的多孔连续体有效压力与有效广义Biot应力

多孔连续体理论框架下的非饱和多孔介质广义有效压力定义和Bishop参数的定量表达式长期以来存在争议,这也影响了对与其直接相关联的非饱和多孔介质广义Biot有效应力的正确预测.基于随时间演变的离散固体颗粒−双联液桥−液膜体系描述的Voronoi胞元模型,利用由模型获得的非饱和颗粒材料表征元中水力-力学介观结构和响应信息,文章定义了低饱和度多孔介质局部材料点的有效内状态变量:非饱和多孔连续体的广义Biot有效应力和有效压力,导出了其表达式.所导出的有效压力公式表明,非饱和多孔连续体的有效压力张量为各向异性,它不仅对非饱和多孔连续体广义Biot有效应力张量的静水应力分量的影响呈各向异性,同时也对其剪切应力分量有影响.文章表明,非饱和多孔连续体中提出的广义Biot理论和双变量理论的基本缺陷在于它们均假定反映非混和两相孔隙流体对固相骨架水力−力学效应的有效压力张量为各向同性.此外,为定义各向同性有效压力张量和作为加权系数而引入的Bishop参数并不包含对非饱和多孔连续体中局部材料点水力−力学响应具有十分重要效应的基质吸力.所导出的非饱和多孔介质广义Biot有效应力和有效压力公式(包括反映有效压力各向同性效应的有效Bishop参数)可在以协同计算均匀化方法为代表的非饱和颗粒材料计算多尺度方法中上传到在宏观非饱和多孔连续体设置了表征元的局部材料点.

波浪作用下非均质各向异性海床响应的数值模拟

波浪作用下真实海床动力响应的研究具有重要的工程意义,为此,基于Biot固结理论建立了波浪作用下海床动力响应的二维有限元数值模型,并通过试验和解析解验证了模型的合理性．针对非均质各向异性海床,通过具体的数值计算分析了土的渗透系数与剪切模量连续变化时对海床孔隙水压力与有效应力的影响．结果表明,在土体其他条件保持不变时,波浪引起的海床响应对透水性各向异性不是很敏感;而海床的非均匀性对砂质底床的孔隙水压力和有效应力的影响显著．

基于煤体渗透率各向异性的瓦斯抽采特性研究

为了确定合理的有效抽采区域,首先建立了含瓦斯煤岩体的流-固耦合模型,然后建立几何模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行数值解算,在考虑渗透率各向异性的基础上,研究钻孔周围不同位置的瓦斯压力变化规律。结果表明:考虑渗透率各向异性之后,瓦斯压力等值线图呈现出椭圆形状;渗透率各向异性会影响瓦斯在煤体中的运移,渗透率越低,瓦斯在煤层中运移越慢;达西速度与渗透率成正比,即渗透率增大,达西速度随之增大,渗透率各向异性使钻孔周围达西速度等值线呈椭圆分布,越靠近钻孔中心,达西速度越大,且随着时间的增加,达西速度最大值在减小;当钻孔周围瓦斯压力达到0.74 MPa时,受渗透率各向异性的影响其有效抽采区域呈现左右大、上下小的分布,瓦斯在渗透率小的地方难被抽采。

裂缝型储层五维地震有效压力参数预测

裂缝型储层是目前油气勘探开发的重要领域之一,有效压力预测在此类油气藏的开发中发挥着重要作用。有效压力可由有效压力参数计算得到,具有丰富方位及偏移距等信息的五维地震数据为裂缝型储层有效压力参数预测提供了基础资料。基于各向异性Gassmann方程和线性滑动理论,结合Smith有效压力参数函数和临界孔隙度模型,推导出由有效压力参数、流体体积模量和裂缝法向及切向裂缝弱度参数直接表征的正交各向异性(OA)介质纵波反射系数弱各向异性近似方程。在此基础上,提出了五维地震时频域分步反演方法,即在分步反演策略的基础上,综合利用时间域地震反演的抗噪性和频率域反演的高分辨率优势,提高预测精度。基于五维地震频率和振幅信息及岩石、测井和地质资料,实现了裂缝型储层有效压力参数及流体参数和裂缝法向及切向裂缝弱度参数的直接预测。模型测试和实际数据应用结果表明,反演结果与井上实际数值吻合程度较高,为裂缝型储层五维地震有效压力预测提供了一种可靠的方法。

陕西招贤矿煤层渗透率特征及其各向异性研究

为了探讨陕西招贤矿区煤层瓦斯的渗流特征及煤储层渗透率的主要影响因素,采集了研究区3#煤层的煤样,在不同轴压和气体压力梯度下,对陕西招贤矿内煤样进行三轴应力条件下的甲烷渗流实验,分析有效应力和孔隙压力因素对渗透率的影响。认为渗透率与有效应力呈负指数相关关系,与孔隙压力亦呈现出负指数相关关系。煤储层渗透性存在各向异性,平行层面与垂直层面的渗透率存在较大差异,并探讨了渗透率差异性的机理。

裂隙岩体有效应力及其工程意义

本文简要介绍了有效应力概念。在线弹性条件和等效应变的假定下,推导出饱水均质各向异性材料有效应力的一般表达式,给出了横观各向同性和正交各向异性两类材料有效应力的计算公式,指出在这两类材料中孔隙水压力具有偏应力效应,有效应力和孔隙压力呈非线性关系。探讨了裂隙岩体有效应力对岩体强度的制约机制,简要论述了各向异性岩体有效应力原理的工程意义。

被动土压力的影响因素分析

阐述了土压力计算方法中应注意的若干问题,并讨论了各种主要因素对被动土压力的影响,可为工程设计人员提供参考,在施工中保证挡土墙的安全、可靠度具有重要意义。

基于煤体各向异性的瓦斯热流固耦合抽采特性研究

为研究煤层渗透率各向异性影响下瓦斯抽采的相关特性,同时考虑温度变化对瓦斯渗流和煤体变形的影响,建立了煤岩变形场、渗流场、温度场的热流固耦合模型。使用COMSOL Multiphysics软件进行模拟求解,研究初始渗透率、初始煤层温度以及初始瓦斯压力对有效抽采区域的影响规律。研究表明:考虑渗透率各向异性下,钻孔周围呈现出椭圆形压降区域,且随抽采时间的增加蔓延为鼓形,钻孔周围应力重新分布;渗透率较大的区域瓦斯渗流速度快,瓦斯抽采效率高;煤层温度随抽采过程的进行不断下降至稳定,距钻孔最远处温度最高,煤层初始温度越大,有效抽采区域越小;初始压力越大,吸附瓦斯解吸时间越长,有效抽采区域面积随之降低。