利用井孔偶极弯曲波反演横向各向同性孔隙地层渗透率的研究

对利用井孔偶极弯曲波衰减特性反演横向各向同性孔隙地层的纵、横向渗透率进行了理论方法和数值研究。对软地层,在方差函数极值行为分析的基础上,用最小二乘反演对多组理论模拟数据进行处理,得到的纵、横向渗透率精度都比较高,这与软地层弯曲波衰减对纵向渗透率的敏感程度明显比硬地层高有关;用添加不同强度的随机噪声综合反映现场资料可能带来的误差,对多道间提取的衰减叠加求平均可明显的抵消噪声的影响;对快速孔隙地层偶极声测井理论模拟数据也尝试性地进行了纵、横向渗透率反演,发现,虽然硬地层弯曲波的衰减对纵向渗透率很不敏感,但纵向渗透率的取值偏离真值却对横向渗透率的反演结果有明显影响。

深部放顶煤开采下煤层应力场-渗流场耦合演化特征

为了研究高应力区煤体在放顶煤开采方式下的应力场-渗流场的耦合演化规律,以横观各向同性下的火柴棍模型为基础,构建了由煤基质和裂隙组成的弹性系统,建立了三向应力条件下煤体渗透率演化规律模型,并结合采场应力场空间分布规律,构建煤层增透率空间分布模型。在改变围压、轴压和气体压力的条件下,将渗透率模型和室内试验结果对比,并将增透率空间分布模型与顺层抽采钻场的瓦斯抽采相关数据对比分析,结果表明:煤体渗透率随载荷与气体压力的增加而减小,并呈指数型;渗透率模型可以较好地定量描述煤体渗透率在加卸载条件下的变化,与多组试验数据的相关系数和拟合优度均大于0.9;增透率空间分布随距离增大呈指数下降,可分成4个阶段:原岩稳定阶段、增压降低阶段、卸压增加阶段、破坏稳定阶段;根据增透率模型和现场数据对比,煤层在卸压增加阶段和破坏稳定阶段处于增透状态,煤层增透范围Lr=55.62 m;煤层增透率模型可以较好地描述煤层增透率的空间分布规律,其与现场数据的相关系数和拟合优度均大于0.96。

掘进扰动下断层带煤体瓦斯异常分布特征研究

断层带的结构异性会导致介质渗透性的非均质性和各向异性,这对煤体内瓦斯渗流过程有重要影响。通过建立受掘进应力影响下的煤体渗透率模型和横向各向同性断层渗透率模型,利用COMSOL数值模拟软件对其进行解算分析,得出受断层影响的掘进工作面前方应力场及渗透率的演化特征规律。结果表明:受掘进应力影响,暴露面前方出现明显应力分带现象,塑性变形延续到距暴露面5 m处,且出现塑性区阶跃现象;考虑非均质断层的裂隙及煤基质瓦斯压力梯度分别为0.043、0.042 MPa/m,明显大于考虑均质断层的裂隙及煤基质瓦斯压力梯度,而且断层区域内渗透出现骤降及突增的现象,在断层核区域内渗透率降至最低为6.4383×10^(-18) m^(2),是煤层初始渗透率的1/7;断层影响区域瓦斯压力梯度大,透气性能低,验证了断层区域蕴育煤与瓦斯突出危险性高的合理性。

解决因产出水回注造成的各向异性地层损害问题的新方法

抛开产出水回注（PNRI）项目的经济和环境好处不谈，由于沉积颗粒造成的渗透率降低是一个老问题了。计算渗透率损害的多种模型是可获得的。它们中的大多数都是基于一维实验室参数，没有考虑介质的各向异性。在以前各向异性建模的尝试中，已经考虑到了介质的初始各向异性。但是，当谈到损害强度计算时，对整个介质已经应用了各向同性参数。结果，在这些模型中的相对损害是各向同性的。在本文中，开发出了基于微观力学考量的计算各向异性渗透率损害的稳健方法。伴随着损害力学的是流动数值代码。模型公式已在一维流动中成功测试（针对也门陆上Masila区块的岩芯驱替测试）。然后，通过拟方向参数，损害模型已经拓展到三维，用来捕获各向异性。已经导出损害强度的一个动态各向异性数学公式，在一个三维数值代码中实施，在一个油田实例研究中进行了成功测试。新模型展示了损害的预期各向异性。