浅析京杭运河“水脊”工程的历史演变与文化遗产核心价值

京杭运河,作为乃至世界历史上最重要的水利工程之一,承载着深厚的历史文化底蕴和科技价值。其中,“水脊”工程作为运河的关键节点,其历史演变不仅反映了古代水利技术的卓越成就,而且也彰显了中华民族的创新精神和对自然环境的深刻理解。本文将探讨京杭运河“水脊”工程的历史演变过程,以及其所蕴含的文化遗产的核心价值。

底水油藏水平井开发水脊规律研究

针对局部底水脊进造成的水平井出水问题,建立了底水油藏水平井开采三维物理模拟系统,研究了底水脊进位置和发展特征,考虑了井筒压降、井眼轨迹和储层非均质性等因素的影响。结果表明,井筒压降使底水在水平井跟端脊进,导致见水时间明显提前,对水脊形成与发展有重要影响;井眼轨迹变化与储层非均质性是底水脊进的敏感因素,与井筒压降共同作用决定了底水脊进位置,存在下凹型井段时,底水易在下凹型井段处脊进;下凹型井段靠近水平井跟端,底水在跟端处脊进,波及范围小;下凹型井段远离跟端促使形成多处水脊,扩大底水波及范围。在非均质性模型中,高渗透区底水易形成水脊,而跟端位于低渗透区时,能促使水脊沿水平方向发展;水脊发展速度影响见水后开发动态,下凹型井段位于跟端会加快水脊发展,见水时间最早,含水率上升速度最快;下凹型井段远离跟端能减缓水脊发展速度;非均质性会加快水脊发展速度,而将跟端布置在低渗透区能在一定程度推迟见水时间,降低含水率上升速度。

水平井开采底水油藏水脊脊进规律的物理模拟

采用现代电子摄像监视技术和流动测试手段,建立水平井二维物理模拟系统,观察水平井开采底水油藏时水脊脊进过程,研究水脊形成与发展机理、见水时间和采收率的变化规律。水平段长度较小时,较短时间内就形成了水脊,水脊的两翼比较陡,油水界面变形较大。水平段长度较长时,水脊形成时间推迟,两翼逐渐变缓且对称分布。随着水平段长度增加,水平井生产时见水时间推迟,无水采收率和最终采收率增加。水平段长度相同时,随实验压差增大,底水脊进形成水脊时间提前,水脊的发展速度加快,水平井见水时间提前,水脊两翼界面变陡,无水采收率和最终采收率减小。

底水油藏水平井水脊脊进规律

利用油气藏数值模拟软件,研究了水平井底水突破的位置。根据水平井的产量公式,推导出与垂面径向流的渗流阻力相应的生产压差。假设垂面上的生产压降满足对数分布,可得到考虑重力影响的底水脊进速度公式,并推导出油井的见水时间方程。最后,用实例验证了该方法的可靠性。研究表明,底水首先从水平井中部突破,并且随着生产时间的延长,底水脊进的速度会加快。合理增大水平井的水平段长度和避水高度,可以推迟油井的见水时间。

水平井开发研究——底水油藏的水脊变化及见水时间预测

研究了用水平井开发底水油藏时出现的问题 ,结果表明 :当井位一定时 ,水脊高度明显受无因次流量影响 ,在水平井的正下方水脊上升得最高 ;当无因次井位为 0 .7时 ,无因次流量为最大值 ,说明该井位为最佳井位 .给出了见水时间预测公式 ,实例应用结果表明 。

底水油藏水平井水脊形态影响因素

在底水油藏开发过程中,水平井底水脊进是影响开发效果的关键因素,而关于水脊形态影响因素的研究相对较少。为此,利用油藏数值模拟技术,基于M油田的实际油藏参数,建立底水油藏数值概念模型,根据程林松等推导的水平井产能公式,回归得到水脊形态定量描述公式,分析水平井井距、垂直与水平渗透率比值、单井产液量、水平井垂向位置、油水粘度比和含水率等因素对采出程度和水脊形态的影响。分析结果表明:随着水平井井距的增大,相同含水率下采出程度和最大水脊半径逐渐减小,而水脊体积总体呈增大趋势;随着垂直与水平渗透率比值和油水粘度比的增大,相同含水率下采出程度、最大水脊半径和水脊体积逐渐减小;随着单井产液量的增大,相同含水率下采出程度、最大水脊半径和水脊体积总体呈上升趋势,但单井产液量超过一定值后,最大水脊半径和水脊体积略有减小;水平井垂向位置离油水界面越近,相同含水率下采出程度、最大水脊半径和水脊体积越小;随着含水率的增大,最大水脊半径和水脊体积逐渐增大。运用Box-Behnken试验设计方法,分析各因素及各因素间的交互作用对水脊形态影响的显著程度,结果表明:对水脊形态的影响程度由大到小依次为垂直与水平渗透率比值、油水粘度比、水平井垂向位置、单井产液量和水平井井距。其中,垂直与水平渗透率比值和单井产液量组合、油水粘度比和水平井井距组合对累积产油量的交互影响最为显著。

底水油藏水平井水脊高度的计算

开发底水油藏水平井最大的问题就是底水脊进。底水脊进现象的存在制约了水平井的有效开发。该文利用镜像反映和势的叠加原理,给出底水油藏水平井稳定渗流情况下不同时刻和临界条件下底水脊进高度和水脊面距井轴的侧向距离的解析解,同时结合矿场实例给出实际优化水平井最佳井筒位置,其结果和方法对底水油藏水平井油藏工程设计和理论研究具有一定的指导意义。

底水油藏水平井水脊研究进展

总结国内外关于水平井的物理模拟实验、临界产量及见水时间预测、水脊高度计算以及消锥方面的研究成果,针对水平井临界产量预测模型进行综合分析,探讨各方法的优缺点及其适用性。

底水油藏水平井水脊预测

本文根据势理论和镜像反映原理,导出底水油藏水平井在油层中产生的势和空间任意一点的速度计算数学模型,并模拟计算了临2块底水油藏水平井生产时的U型产液剖面和水脊形态的变化过程,数学推导证明了底水油藏水平井开发的中部见水规律,其出水规律可以描述为"中部见水-两边扩展-全井见水淹"的水淹模式。文中给出了P40-P7水平井的计算结果。

底水油藏水平井压水脊物理模拟实验

水平井技术是开发底水油藏的一项重要技术。采用电子摄像监视技术与流动测试方法，建立水平井宏观大尺度三维物理模拟装置，观察底水油藏水平井开发动态、水脊脊进过程和压水脊水脊形状变化过程。水脊脊起模式为“井底下方底水脊起一底水脊进到井底一边部抬升，水脊形状变缓”。压水脊后水脊脊顶下降，边部抬升，直至形成新的稳定油水界面。而且压水脊前期水脊下降速度较快。压水脊能够降低底水油藏水平井的含水率，提高产油量和底水油藏的最终采收率。通过相似理论利用综合物理模拟实验直接预测实际油藏水脊动态，结合数值模拟研究和油田现场实际情况，建议实际油田关井压水脊时间为3—5a。

底水油藏多分支水平井水脊规律

多分支水平井技术在延缓底水和气顶的脊进速度、提高油气井产量等方面作用明显,但在底水油藏开发中水脊问题仍然不可避免。文中利用数值模拟方法,建立了底水油藏多分支水平井模型,并分析了底水突破位置与发展情况的变化规律。研究结果表明:分支水平井底水突破位置主要为主支跟端附近以及处于中间的汇点部位附近,具体位置主要取决于分支角度、分支位置以及避水高度。合理产量随着分支数目与分支长度的增加而增加,且两者的影响程度较大;而分支位置与分支角度对合理产量的影响程度较小,其中合理产量随分支角度的增大先增加后减少。

带隔板的底水油藏水平井水脊高度计算

在水平井开采含夹层底水油藏物理实验的基础上,观察水脊形态变化及水淹规律,抽象出带隔板底水油藏水平井的物理模型。将物理模型划分为3个区,以多孔介质渗流理论为基础,利用镜像反映法和势的叠加原理,建立任一时刻水脊高度的计算模型,并根据物理实验得到的油井见水时水质点的运动路径对油井的见水时间进行预测,对见水时间影响因素进行分析。结果表明:水脊上升速度随时间的变化逐渐减缓;在隔板边缘下方处及水平井井底附近,水脊上升速度随时间变化较其余位置快,并且水脊高度在平面上的变化幅度也较大;随着隔板半径的增大及隔板与井的垂直距离增加,见水时间明显延后;见水时间随着水平井产量的增加而缩短。计算的水脊高度变化规律与物理实验相互验证,见水时间与实际误差约为4.9%,可为该类油藏开发提供参考。

底水油藏水平井水脊形态及上升规律研究

底水油藏中水平井水脊上升规律的研究对合理控制底水脊进、提高无水采油量及生产后期采取合理控水堵水措施具有积极的意义。对水平井跟趾端压降与其产量的关系进行分析,认为在油田实际产量下水平井跟趾端压降极小。采用渗流力学映射反映和势叠加原理建立了底水油藏水脊上升数学模型,并证明了在常规生产参数下的均质底水油藏中,水平井各段等流量分布时的水脊突破位置应位于水平井中段;不等流量分布模式下水脊突破位置在水平井中段左右。采用程序刻画了水脊上升形态,并用三维可视化物理模拟验证了模型的合理性。

水平井开采底水油藏氮气泡沫压水脊技术研究

采用油藏数值模拟方法,建立理论数值模拟模型,分别模拟计算了在底水油藏水平井中实施氮气泡沫压水脊过程中,不同注入时刻、注入量、焖井时间和焖井后日排液量对控水增油效果的影响。研究结果表明:(1)在利用水平井开采底水油藏的过程中,实施氮气泡沫压水脊措施,可以延缓底水脊进,起到控水增油的作用;(2)其最佳注入时刻在油井含水率为70%时刻;(3)注入量越大增油效果越好,但存在最佳值;进行一定的焖井时间才可以发挥其最佳控水增油效果;(4)氮气泡沫具有剪切稀释的特性,焖井后日排液量越大,其控水增油效果越差。

基于动态数据的底水油藏水平井水脊增长模型

大量室内实验和矿场实践表明,底水油藏含水上升以垂向水锥(定向井)或水脊(水平井)形式存在。为了准确描述底水油藏水平井水脊形态的演化过程,从物质平衡原理出发,推导了水脊体积与生产动态数据之间的关系,结合水平井水脊形态,建立了基于动态数据的水平井水脊增长模型。已知相渗及矿场资料的条件下,应用该理论模型可以简便快捷地计算底水驱水平井水脊形态随时间的演化规律。通过渤海典型底水油藏的应用表明,该理论方法计算过程简便,预测结果可靠,对底水油藏水平井水脊预测具有重要的指导意义。

水平井水脊推进过程的简化研究模型

论述了水平井水脊推进的机理、分析了各种地质条件下水脊推进的特点，给出了研究水平井水脊椎进过程的简化模型及用该模型进行水脊推进过程研究的方法。

明代运河“水脊”的形成及其意义

明后期以降的史籍普遍认为南旺自元代起一直是会通河沿线的制高点“水脊”,元明会通河成败的关键就在于是否选择了南旺“水脊”作为分水口,这种观点不正确。南旺湖原本是梁山泊最后的余绪,地势低洼,明初宋礼引汶水到南旺济运后开始淤积,成化年间确定南旺分水核心地位后,挑出的泥沙堆积在运河和小汶河两岸形成土山地貌,构成明后期以降人们眼中的“水脊”意象。即南旺“水脊”形成于明代中叶,是汶水泥沙淤积和人工挑浚堆积的结果。据此,需重新审视元明会通河成败的原因,讨论明代中叶南旺“水脊”的形成对会通河水源从暴虐黄河水到安稳汶河水的转变的意义及其对明中叶以降治黄原则的深远影响。

水平井开采底水油藏氮气泡沫压水脊技术研究

采用油藏数值模拟方法,建立理论数值模拟模型,分别模拟计算了在底水油藏水平井中实施氮气泡沫压水脊过程中,不同注入时刻、注入量、焖井时间和焖井后日排液量对控水增油效果的影响。研究结果表明,(1)在利用水平井开采底水油藏的过程中,实施氮气泡沫压水脊措施,可以延缓底水脊进,起到控水增油的作用;(2)其最佳注入时刻在油井含水率为70%时刻;(3)注入量越大增油效果越好,但存在最佳值;进行一定的焖井时间才可以发挥其最佳控水增油效果;(4)氮气泡沫具有剪切稀释的特性,焖井后日排液量越大,其控水增油效果越差。

松南火山岩气藏底水脊进模型建立及应用

松南火山岩气藏位于松辽盆地南部长岭断陷达尔罕断凸带腰英台深层构造之上,气藏底水发育,2008年投入开发,以水平井为主^([1-2])。随着气藏持续开发,水侵伤害越来越突出,为延长气井无水采气期,降低水侵伤害,建立了松南火山岩气藏底水脊进模型,并按模型计算出的临界压差和产气量进行了控水应用,取得了明显的效果,表明气井在临界生产压差以下生产时可实现水脊高度回落,对松南火山岩气藏控水和高效开发有重要的指导意义。

底水油藏水平井关井后水脊下降高度研究

A油藏为典型的底水油藏,目前进入高含水期,关井压锥是一种控制底水脊进的方法。本文结合A油藏的实际地质情况建立数值模型,定义无因次水脊下降高度,建立起不同关井时间下无因次水脊下降高度与水平渗透率、油层厚度、油水黏度比、水油密度差等单因素的关系式,利用非线性回归方法,得到不同关井时间下的无因次水脊下降高度与这些因素的关系式。以A油藏的3口水平井为例,利用本文的关系式计算结果与实际结果的误差为6.1%~9.5%,本文方法具有一定的实用性。