基于解析单元方法的土壤水渗透量数值模拟试验分析

文章采用解析单元方法对辽宁中部平原某区域土壤水渗透量进行数值模拟试验,试验结果表明:解析单元方法在土壤水下渗水量垂向模拟具有较好的精度,预测土壤水渗透量不同时间尺度的相对误差均小于20%,相关系数均在0.7以上,适用于区域土壤水垂向渗透量的数值模拟。研究成果对于区域土壤水渗透量数值模拟提供方法参考。

卡尔曼滤波与土壤水数值模型耦合推求渗透系数

本文采用非饱和土壤水数值模拟结合卡尔曼滤波实时校正技术推求饱和渗透系数,根据饱和渗透系数在强降雨期、无雨或小降雨期的变化,发现在强降雨期土壤中形成自由水后农田作物根系等大孔隙显著增大饱和渗透系数现象。以田间持水量作为控制条件,提出强降雨期采用土壤基质和大孔隙介质等效饱和渗透系数,可以有效地提高土壤水运动数值模拟的精度。本文选择安徽省五道沟水文实验站1997～1998年逐日土壤水含水率观测资料,进行参数率定,分析强降雨期大孔隙对分层土壤含水率计算的影响程度,采用1999～2000年土壤含水率观测资料,进行模型验证。结果表明,在有降雨及土壤含水率观测资料地区,采用该方法可以有效地推求大孔隙介质渗透系数及土壤基质和大孔隙介质等效渗透系数。

渗透率变异系数对聚合物驱油影响的数值模拟研究

研究了渗透率变异系数(Vk)、聚合物注入量和油水黏度比对聚合物驱采收率的影响规律。结果表明,水驱与聚合物驱采收率随Vk的增加而降低。聚合物驱采收率增幅曲线分为3个阶段:稳定段(0≤Vk≤0.3)、上升段(0.3<Vk≤0.5)和下降段(0.5<Vk≤0.85)。Vk为0.5时的增幅最大,为17%OOIP。不论Vk大小,随着聚合物注入量的增加,采收率增幅增大并逐渐稳定。Vk增加,聚合物拐点注入量增大,采收率增幅增大。当Vk≥0.5时,增加聚合物注入量可以进一步提高采收率。采收率增幅随油水黏度比的增加而增加,最佳油水黏度比为3∶1。

采空区渗透率对瓦斯运移影响的模拟研究

根据计算流体力学基本理论,利用Fluent软件,对采空区渗透率为均匀分布、分段均匀分布、连续分布、"O"型连续分布4种不同分布情况下采空区瓦斯运移规律进行数值模拟。当渗透率均匀分布时采空区漏风较少,高浓度瓦斯分布靠近工作面;当渗透率分段均匀分布时,在采空区中有2条跳跃的瓦斯沟壑;当渗透率连续分布时,采空区漏风较多,高浓度瓦斯分布靠近采空区深部;当渗透率"O"型连续分布时,采空区漏风最多。结果表明,当渗透率不同分布情况下采空区漏风和瓦斯分布有很大差别。因此,为了得到更符合现场实际情况的瓦斯运移规律,在模拟采空区瓦斯运移规律时需要描述更能如实反映采空区煤岩冒落规律的渗透率分布。

采空区瓦斯渗透影响的综放面瓦斯运移模拟研究

采用UDEC数值模拟软件,结合实验数据,分析了上层煤层采动对相邻煤层之间岩层的影响,得出岩层裂隙发育规律;依据岩层裂隙发育规律和现场监测数据,利用Fluent软件建立模型,分析工作面不同推进距离时的瓦斯渗透规律。模拟结果表明:随着采煤工作面的推进,综放面后方未冒落区底板受采动影响破坏深度趋于稳定值,邻近煤层采空区瓦斯的渗透量逐渐增加,对综放面瓦斯运移的影响相应变大。

高含水后期“低效、无效循环”形成条件的数值模拟研究

疏松砂岩油藏进入高含水期后,由于注入水的冲刷和油层本身的非均质性,储层孔隙结构发生了变化,注入水主要沿各沉积单元的高渗透层突进,导致水洗厚度基本不变,出现了严重的"低效、无效循环"现象。针对大庆油田北二东西块地质特点和长期注水开发历程,分析了低效、无效循环在生产过程中所呈现出的特征,总结出高含水后期油藏极易形成低效、无效循环的三个部位,即:垂向高渗透层、厚油层底部和注入水主流线。在此基础上,运用数值模拟方法进行了研究,给出了相应的形成条件,为高含水后期制定出了切实可行的油田开发界限,并为同类油藏有效预防和治理注入水低效、无效循环提供了直接依据。

掘进工作面煤层渗透率变化对瓦斯涌出量的影响分析

利用有限差分法对掘进工作面巷道周围瓦斯压力梯度的分布进行了数值模拟,通过考察和对比在渗透率恒定不变和考虑巷道周围一定范围内围岩应力发生变化而引起渗透率变化时煤层巷道瓦斯涌出量的变化和分布,得出结论:在煤壁暴露初期,由于工作面掘进引起渗透率的变化对巷道瓦斯涌出量影响较大,随着暴露时间增长影响越来越小。但是由于瓦斯涌出量的大小与煤壁处渗透率成正比,所以在计算掘进巷道瓦斯涌出量时,必须考虑渗透率为变量对瓦斯涌出量大小的影响。

含砾石土壤降雨入渗过程模拟

在室内模拟降雨试验的基础上,利用多重相互作用连续体(MINC)组件,对含砾石土壤降雨入渗过程进行了数值模拟,以期深入理解含砾石土壤中的水土过程。研究结果表明,土壤中砾石的存在能够导致土壤水分饱和度增加,使得土壤总入渗量以及降雨入渗深度降低。含砾石土壤中存在一个陡的湿润锋面,在湿润锋面上土壤水分饱和度急剧下降。MINC组件可以很好地模拟含砾石土壤降雨入渗过程,其对含砾石土壤湿润锋和土壤含水率变化的模拟值与实测值吻合较好。降雨期间土壤水分饱和度沿土壤剖面的变化可用来解释含砾石土壤降雨入渗深度降低的原因。

边坡岩体疏干巷道排水动态过程的数值模拟

渗流数值计算是岩体排水设施和仿真模拟、动态分析、效果评价及预测的有效工具。应用边界元数值方法模拟研究了巷道疏干边坡地下水的动态过程。结果表明 ,岩体的渗透系数张量、可疏干孔隙率对疏干排水效果及其动态过程变化产生显著影响。同时可见边界元数值方法模拟断面尺寸较小的排水设施时 。

裂缝对渗流场影响的数值模拟方法研究

【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工程精度要求,从渗流量角度分析,修正单元的尺寸应不大于600倍裂缝宽度;从孔隙水压角度分析,修正单元的尺寸应不大于200倍裂缝宽度。【结论】所建立的等效处理方法合理可行,当修正单元的尺寸不大于200倍裂缝宽度时,无论是渗流量还是孔隙水压,该处理方法均能满足工程精度要求。

基于MODFLOWF地下水各向异性数值计算分析

使用地下水数值模拟软件MODFLOW计算各向异性含水层地下水渗流问题时,不可避免需要考虑以下问题:MODFLOW是否可以使用渗透系数张量进行计算;何种条件下可以进行计算以及如何进行计算的问题。本文通过分析MODFLOW的数学模型、离散方法和差分公式,探讨了MODFLOW中含水层渗透系数张量使用方法、条件和可行性。经过分析认为:MODFLOW可以直接模拟特定条件下的各向异性含水层渗流问题;使用旋转网格方法可以扩展MODFLOW模拟各向异性含水层渗流的应用范围。

基于共生互层的页岩油储层含油饱和度测定方法

针对页岩油储层内部存在黏土量过高、发育状态较差、孔隙度较低和渗透率较小的问题,基于共生互层提出一种页岩油储层含油饱和度测定数值模拟方法。该方法根据理论计算公式分析共生互层的渗透压,检测离散裂缝,通过计算扩散引起的盐离子通量得到双向流动运移通量,建立页岩油储层流体的控制方程,分析初始条件和边界条件,实现双层控制。选择储层含油饱和度测量方法,确定页岩分层状态,通过稳态电流连续性方程实现数值模拟,建立岩石三维图像,利用X射线对目标区域岩石构建数字孔隙,并根据岩层电阻率和地层水导电率计算各饱和度参数。实验结果表明:该方法在测量过程中可同时分析压差、毛管力和渗透压3种驱动机制的影响,发现在15 d时对渗透量的吸收已经达到80%,渗透压平衡时间远大于压力扩散平衡时间,此时油储层含油状态达到饱和,会出现裂缝。

各向异性含水层渗流场数值计算及实例分析

含水层渗透性的各向异性可以使用渗透系数张量来表征;在进行各向异性含水层的渗流场数值模拟时,渗透张量主值的大小和主方向都会对渗流场产生显著的影响。如何合理的建立能够的反映含水层的各向异性的数值模型非常关键。本文通过分析MODFLOW2005的数学模型、离散方法和差分公式,探讨了MODFLOW2005中含水层渗透系数张量主值大小及方向参数的赋值方法、条件和可行性。认为在MODFLOW2005中使用数值模型网格旋转方法可以实现一定条件下的渗透张量计算。并使用实例验证了理论分析的结果,对比了渗透张量主值的方向对渗流场的影响。

裂隙岩体渗透各向异性对地下储油洞库水封性的影响规律

为研究岩体渗透各向异性对地下储油洞库的水封性影响规律,建立油库单一洞室的二维等效连续介质模型,用不同渗透张量表征岩体渗透各向异性的不同情况,并开展数值模拟。从洞室周围水压力、渗流场和涌水量等角度对模拟结果进行分析,并评价了洞室水封性。结果表明:岩体各向渗透性较均匀时,储油洞室水封性要求相对一致,有利于水幕系统的统一设计和施工处理,容易通过设置的水幕系统保证洞室整体的水封密闭;岩体最强渗透方向在45°~90°之间时,有利于水幕系统的水压力向下传递,形成高水力梯度区包围洞室,保证洞室密封。

低渗透油藏压驱注水开发技术研究

随着油气勘探开发理论发展及技术进步,低渗透油藏所占的比例越来越大,并逐渐成为我国油气资源增储上产的重要后备力量。低渗透油藏储层物性差,难以有效开发,压驱注水和异步注采相结合的开发方式为该类有效油藏开发提供了解决办法。本文以胜利油田N区块为研究对象,建立了压驱注水油藏数值模型,在有效拟合井区实际生产数据的基础上,对压驱注水机理及关键技术参数进行深入研究。研究表明,通过压驱注水开发,地层能量能够得到快速补充,且在注入过程中注入井附近储层物性有所改善;由于压驱注水注入的大量高压流体,增大了注入流体渗滤距离,扩大波及体积,剩余油重新分布,同时减小了注采距离,有利于建立有效驱替;在有效拟合第一阶段注入中井组实际生产数据的基础上优化注水关键技术参数,在第二阶段的注入中注入量越小生产效果越好。本研究为低渗油藏压驱开发提供了重要的技术支撑和科学指导。

滩浅海低渗透油藏体积压裂优化研究

C-1区块属于滩浅海低渗透油藏,前期采取的常规压裂改造手段,增产效果不明显。因此本文通过理论分析计算、裂缝扩展模拟,油藏数值模拟,从该区块地质条件对于体积压裂的适应性、形成复杂缝网的最低临界排量、最优改造规模、海上体积压裂的施工组织四个方面分明确了该区块实施体积压裂的可行性,研究结果表明:该区块储层整体脆性条件较好,主力层位发育有层理,水平地应力差异系数较低,具有进行体积压裂的地质条件;由于区块的水平主应力差较小,天然裂缝发育的储层大多可在较小的排量下实现体积压裂,A井体积压裂的最低临界排量等于6m^(3)/min;通过建立产能和体积压裂规模的关系,综合优选得到A井的体积压裂最优规模为550m^(3)压裂液+55m^(3)砂;为实现海上体积压裂的施工组织,建议采用可即配即用的海水基压裂液体系,采取压裂船作业方式。

提高采收率40年：从开发加利福尼亚东威明顿油田低渗透浊积岩中得到的经验和教训（二）

在对U—P Ford East地区的井进行动态模拟的过程中综合使用了递减曲线分析、测井WOR与累积采油量外推曲线、物质平衡和数值模拟。用递减曲线和测井WOR与累积采油量外推曲线能够非常合理地设计水驱采收率，

岩体注浆理论研究现状及展望

把注浆理论归纳为多孔介质注浆理论、拟连续介质注浆理论、裂隙介质注浆理论、孔隙和裂隙双重介质注浆理论,分析了各自特点,总结了不足,提出了岩体注浆理论的发展方向。

长8油藏超前注水压力保持水平研究

超前注水是指注水井在采油井投产前投注,油井投产时其泄油面积内含油饱和度不低于原始含油饱和度,地层压力高于原始地层压力,并建立起有效驱替系统的一种注采方式,它正是针对特低渗透油层具有启动压力梯度及油层具有弹一塑性形变等特点,根据非达西流提出的改善这类储层开发效果的一项技术。现场实践证明,超前注水对于低渗透及特低渗透油藏更具有指导意义。针对长8油藏,应用油藏数值模拟技术,分析了不同超前注水量条件下的开发指标,使地层压力分别提高到原始地层压力的1.05倍、1.10倍、1.15倍、1.20倍,并与未实施超前注水利用天然能量开采方式下的开发指标进行了对比,结果表明,当注水量为1.03%PV时,地层压力保持水平为原始地层压力的1.10倍,长8油藏开发效果最佳。将为提高特低渗透油藏注水采油效果、制定油藏合理的超前注水开发政策提供理论依据和技术支撑,对提高长庆特低渗透油田油井产量,保证特低渗透油田开发效益最大化具有较好的指导意义。

富水砂卵石地层深基坑设计与施工关键技术研究

以兰州地铁1号线试验段世纪大道站深基坑为依托,针对兰州特有的深厚砂卵石地层地下水处理方案、围护桩成孔工艺和围护结构设计方案进行基坑施工过程数值模拟及现场监测数据对比分析。通过对关键技术进行系统研究,提出设计和施工的优化方案,丰富现场信息化施工的相关资料,为相似地层的车站基坑设计与施工提供借鉴和参考。