黄土中渗流水潜蚀特征研究

通过室内渗流槽模拟黄土渗流入渗试验,结合现代黄土自然堆积状态下非饱和均质特征,以黄土结构性参数和几何分形维数D为指标,研究了黄土中渗流水的潜蚀作用。结果表明,地表水渗流改造后,黄土结构性参数和几何分形维数随着渗流锋推移深度的增加而逐渐增大;渗流湿润锋几何分形维数变化越快,土体结构受到的破坏、瓦解、重塑作用就越强烈;渗流曲线与地下水浸润曲线靠近时,存在明显的尖点接触现象,进而产生潜蚀破坏,形成黄土暗穴。

渗流水影响下泥质巷道支护技术研究

该文通过对朱仙庄煤矿Ⅱ水平皮带机大巷现场工程地质综合调查,详细分析了泥质巷道破坏失稳的原因,并结合实际提出强韧封层多层次锚杆钢绞线联合承载环支护技术,工程实践中取得了良好的支护效果,对渗流水影响下泥质巷道的支护研究具有指导意义。

考虑膜态水渗流的非饱和土渗透系数计算方法研究

当前采用土-水特征曲线计算非饱和土渗透系数的方法主要分为经验模型和统计模型两大类。经验模型的计算结果取决于模型中的经验系数,统计模型基于毛细模型采用统计学相关理论推导得出,因此统计模型计算结果相对可靠。研究发现,统计模型主要研究毛细水迁移规律,并未考虑土体中的结合水。因物理化学作用,部分土颗粒表面会吸附水膜,该水膜可作为液态水分的传输媒介。水膜厚度主要取决于土颗粒表面与土中水的相互作用,水膜厚度决定了土颗粒表面膜态水的迁移速率。首先计算单个颗粒表层吸附水膜的厚度、膜态水迁移速率;其次考虑土体中不同粒径颗粒的随机接触,利用级配曲线计算不同粒径颗粒的连接概率;最终依据单颗粒膜态水的迁移速率并结合颗粒间的随机接触概率,提出非饱和土膜态水的渗透系数预测模型。为验证模型的可靠性,选取其他文献中的试验数据对比模型预测结果,对比结果表明本文预测结果与文献试验结果吻合度较好,比传统统计模型表现出一定的优越性。

分形理论在裂隙储层气水渗流模型中的应用

为研究储气库裂隙介质分形特点以及储层运行压力变化对储气库稳定性的影响,引入分形维数改进储层裂缝与孔隙系统中的气水相对渗流模型;基于有限元软件COMSOL模拟裂隙储层天然气注采渗流过程,研究含气饱和度、分形维数、裂隙尺寸比对储气库储层运行压力的影响。结果表明:储层介质中分形维数对气水两相相对渗透率的影响相反,储层运行压力与裂隙介质分形维数之间呈负相关关系;采用的计算模型考虑了裂隙储层的分形特点及气水边界条件,计算精度提高了3%。

地铁建设对岩溶水渗流场影响的修复效果模拟

地铁工程因穿越岩溶含水层,易引起地下水渗流场发生变化,从而诱发工程及地质问题,为保护地下水环境,迫切需要一种简易且安全的疏导方案。为探讨地铁建设对地下水渗流场的影响,在总结研究区岩性结构及其水文地质特征的基础上,采用数值模拟方法模拟地铁车站建设前后及增加导流措施后地下水渗流场的变化,分析不同地质条件下地铁建设对地下水渗流场的影响并验证导流措施的修复能力。结果表明:研究区地铁车站地下水渗流结构可划分为土层夹卵砾石-岩浆岩孔隙-裂隙渗流双层结构(车站A)、土层夹卵砾石-灰岩孔隙-岩溶渗流结构(车站B)、土层夹碎石厚层单层孔隙渗流结构(车站C)3大类,地铁基坑建设对周边原有渗流场水动力条件的影响程度与地层结构密切相关。地铁车站的建设导致迎水面水位上升,背水面水位下降,车站A、车站B和车站C迎水面水位最大壅高分别为0.40、0.32和0.62 m;对地下水渗流场的影响范围与地质条件、车站数量以及车站建设方向与水流方向的夹角密切相关,总体上迎水面影响范围大于背水面。导流措施能最大程度恢复地下水渗流场,各车站地下水回落后的水位与天然水位的欧式贴近度均大于0.98。但导流措施布设的数量与位置同时受水流夹角、地质结构、水动力条件等多重因素影响,需结合实际情况设置。该研究成果可为地铁工程建设与地下水环境保护提供依据。

东胜气田含水气藏多尺度裂缝气水两相渗流规律研究

东胜气田位于鄂尔多斯盆地北部,地质构造复杂,气水关系复杂,明确致密砂岩含水气藏不同尺度裂缝内气水两相渗流规律是提高压裂设计针对性的关键。以锦72井区气水同层气藏为研究对象,开展多尺度裂缝内气水两相渗流规律研究。研究认为,未充填裂缝内气水重力分异严重,临界含水饱和度26%~38%,充填裂缝内气水重力分异程度小于未充填裂缝,临界含水饱和度14%~21%;驱替压差增加,未充填及充填裂缝内的含水饱和度均先降低,降至临界含水饱和度后保持不变;气水两相流动时,未充填和充填裂缝内含水饱和度主要受气水比和缝宽的影响;同时改性支撑剂水相相渗较高,两相区较大,束缚水饱和度低于亲水支撑剂,留在缝内的水少,最终使得产气量增加。

海相砂岩水驱气藏气水微观渗流特征研究

为研究海相砂岩气藏气水两相驱替微观渗流特征,以番禺气田储层为例,开展气水相渗及微观可视化实验,模拟气藏成藏及开发过程中不同类型储层的气水渗流及分布规律。结果表明:研究区目的层位储层渗流能力较好,Ⅰ类储层的共渗区明显大于Ⅱ、Ⅲ类储层。微观可视化实验表明气驱水过程气体优先进入大孔径、孔隙中央,且气驱前缘发生跳跃式的转换;而在水驱气过程中,水优先进入小孔径,在毛管力的作用下产生强烈的指进现象,而当流速增大到一定值时,孔径尺寸不再影响水的前进方向,水能够同时进入各个大小的孔径中,使得水驱前缘均匀推进,且随着驱替速度的适当增加,水驱气末期残余气饱和度越低气体采出程度越高;残余气主要有绕流和卡段两种,各自具有不同的形成机理。研究成果可为海相砂岩水驱气藏高效开发及调整挖潜提供依据。

缝洞型碳酸盐岩储层渗流特征研究

缝洞型碳酸盐岩储层由于其独特的缝洞结构,取心时难以获得具有完整缝洞结构的天然岩心,限制了室内物理模拟实验的开展,阻碍了缝洞型油气藏流体渗流规律的研究。采用露头岩石制作缝洞型岩心,并通过制备的岩心研究缝洞型储层的渗流特性。结果表明:制作的缝洞型碳酸盐岩岩心可以用于室内实验研究;裂缝型岩心中微裂缝是控制气体流动的主要因素,油对气体渗流能力的影响高于水的影响,油降低气相流动作用比水的作用稍微显著些;缝洞型岩心中水会优先充填孔洞,导致油水同流区域较宽(0.496),缝洞型储层只要有部分裂缝未进水,气井就具有一定的产气能力,气相相对渗透率(Krg)大于0.05。气水相渗实验结果表明:缝洞型储层衰竭开发残余饱和度仅为0.01,油采收率较高;裂缝型储层受油和水影响,残余饱和度为0.11,相对缝洞型储层,其衰竭开发效果差。

苏里格西区产水气井一点法产能计算新方法

气井在生产过程中,需要及时掌握气井产能,对气井产能进行核实,以指导气藏合理配产,并及时调整生产制度,特别是气井产水后,对产水气井的产能核实尤为重要。常规的气井产能分析方法,考虑的是气体单相流的情况,气井产水后这些方法不再适用,存在误差变大问题,难以用于指导气井合理生产。气井产水后,将会出现气水两相流,井周地层渗透率小于气井以远地层渗透率。以一点法气井产能计算方法、二项式产能方程为基础,根据产水气井复合模型的思路,将控制半径划分为内区、外区,将二项式产能系数A、B处理为内区系数A1、B1和外区系数A2、B2,结合生产资料,推导并确定了苏里格气田一点法产能计算公式的经验参数ɑ′,得到了产水气井的一点法产能计算新方法。采用该方法对研究区块11口产水气井产能测试井进行无阻流量计算,并与实测数据进行对比,计算误差较小,在2.42%~8.87%之间,误差较常规一点法大幅降低。研究结果表明,利用该方法得到的产能方程符合苏里格西区产水气井地层渗流规律,无阻流量计算可靠性高,满足现场实际生产需求。

大庆火山岩孔隙结构及气水渗流特征

利用CT成像、恒速压汞、核磁共振、铸体薄片等实验技术,对大庆火山岩岩石的孔隙结构和气水渗流特征进行了分类研究。研究表明:大庆火山岩孔隙结构复杂,喉道细小,孔隙易被喉道控制,喉道大小决定储层的渗透性,储集空间可以分为孔隙型、裂缝型、致密型三种类型,不同孔隙类型岩样的储集空间、气水渗流特征明显。大庆火山岩残余水饱和度较高,气水渗流显著特征是裂缝型岩样两相渗流区间小,但在高含水饱和度下,气相仍具备一定的渗流能力,表明裂缝具有较好的导流能力,孔隙型岩样两相渗流区间较大,在残余水饱和度下,气相相对渗透率较高,储渗物性较好;随含水饱和度的增加,两种类型的岩样气相相对渗透率下降均比较快。

多孔介质中气水渗流的微观机理研究

利用微观玻璃模型进行了气水两相渗流微观机理研究。孔隙水平的直观观察表明:气水两相排驱和渗吸的微观渗流机理截然 不同,低流速时虽然二者均受毛管力的影响,但排驱时气水前缘始终沿连续的大喉道路径运移,存在明显的跳跃式运移现象;速度较 高时,有明显的粘性指进现象,气体前缘呈树枝状,随流速的增加,分叉更多。而低速渗吸时水沿壁进入孔隙,首先充满小喉道,发生 严重的毛管指进,并沿壁能到达孔隙模型的各个角落,前缘推进随流速的增加而变得均匀。实验结束后的气水微观分布分析,对提 高油气采收率的研究具有指导意义。

浑水渗流理论及平原水库防渗技术研究

浑水渗流不同于清水渗流,在其渗流过程中,能够形成一层弱透水性的防渗层,减少渗漏水量。根据浑水渗流理论,提出采用引黄河浑水入库在库底形成淤积层来减少水库的渗漏。在分析了黄河浑水泥沙特点的基础上,研究黄河浑水引入平原水库形成的淤积层对库底渗漏的影响,并经室内试验研究得出渗漏量与淤积层的相关关系、不同水头对渗流量的影响关系,得出一定厚度的淤积层能够起到较好的防渗效果。将研究成果应用于平原水库库底防渗,经理论计算和工程应用评价,淤积层防渗效果能够满足设计要求,可为同类工程提供参考。

采动过程中顶板围岩水渗流自然电位响应特征

阐述了2种稳态渗流模拟实验、1种采动条件下的渗流模拟实验和实际矿井突水过程中的自然电位动态监测试验情况及研究成果,以便研究矿井突水过程中的自然电位特征。均匀介质和层状非均匀介质的稳态渗流实验都证明,水头(水流前端)向电测位置的靠近会造成自然电位连续、稳步上升;故在没有采动应力影响的情况下,用自然电位的发展趋势可以反推出测区内的水流状态。在采动和非采动两种条件下的拟地层结构的渗流实验中发现,两种条件下的自然电位曲线特征明显不同;非采动条件下的自然电位曲线整体稳步上升,而采动条件下的自然电位曲线呈现大幅波动形态,采动引起的自然电位单次陡降和陡升幅度都在200 mV以上,水源充足条件下,自然电位的总体陡升幅度为600 mV左右,远远高于陡降幅度,致使自然电位最终高于背景值200 mV以上;且陡升过程往往跟随在陡降过程之后。矿井突水过程中的监测试验结论与室内实验结论具有一致性,测区突水过程前期,测线中部分电极的自然电位会连续波动,且陡降与陡升幅度都在200 mV以上;而在突水的中后期,所有测点的自然电位呈现整体大幅波动状态,最终高于初始值600 mV左右。

注水开发中水渗流对固井质量的影响

注水开发可以保持油层产能,但由于长期注水,地下已形成多压力层系,加之地层中流体渗流的冲刷、侵蚀水泥环,严重地影响了水泥环的胶结质量。根据大庆油田地质特点研制了水渗流模拟装置,并利用该装置进行压差和冰渗流对水泥环胶结质量影响的试验研究。试验结果表明,在现场固井中压差应控制在1—9 MPa;水渗流影响固井质量的临界流速为49.76 mm/h;在高含水、高渗透地层中,提高固井质量的措施是调整钻井液性能以及在固井前充分洗井,消除浮泥饼。

中东H油田不同注入水对储层渗流能力的影响

为了分析油田不同注入水对储层渗流能力的影响,利用中东H油田岩心样品,分别采用模拟地层水和注入水A进行单相及油水两相渗流实验,对比分析实验结果并对其用数学模型进行描述。结果表明:注入水A的冲刷等作用引起岩心样品发生固体颗粒脱落及矿物成分流失,导致岩心样品的渗流能力增强,油、水绝对渗透率及油水绝对渗透率之和均增加;岩心样品的亲油性减弱,亲水性增强,残余油饱和度降低,共渗点偏右移,与模拟地层水驱替相比驱油效率提高2%~5%。基于实验结果建立了数学模型,该模型能更准确地描述油田开发初期、中期及末期3个阶段的油水渗流规律。

煤层注水中的水渗流规律研究

煤层注水是煤矿矿井预防冲击地压的首选措施。本文将煤层注水中水渗流问题视为有动界面运动的渗流力学问题,针对厚煤层,薄煤层两种情况,分别用径向流,平面平行流导出了提前注水时间和流量的计算公式,为煤层注水预防冲击地压的工艺参数选择提供了科学依据和理论指导。

致密砂岩孔隙内水的赋存特征及其对气体渗流的影响——以松辽盆地长岭气田登娄库组气藏为例

致密砂岩储层岩石孔隙结构复杂,孔隙内水的赋存状态和可动性难以确定,影响气井的产能确定和生产动态预测。为了认识该类储层气水渗流特征,根据铸体薄片和压汞等实验资料,分析了松辽盆地长岭气田下白垩统登娄库组气藏储层的孔隙结构,选取具有代表性的岩样,通过核磁共振、气驱水等实验,研究了岩石孔隙中水的赋存特征及其流动性,进而研究储层岩石在不同含水条件下对气体渗流的影响。结果表明:致密砂岩细小孔喉内的水流动性差,残余水饱和度较高,其大小不仅与岩石孔隙结构和物性相关,而且还与其中的气体流动有关;气体在含水孔隙内的流动受毛细管压力和滑脱效应影响存在非达西渗流特征,启动压力梯度的大小与储层渗透率和含水饱和度密切相关,登娄库组储层Sw/K值大于1 000mD-1以后,启动压力显著增大。该成果为该类气藏合理开发技术政策的制定提供了依据。

可视化微观孔隙模型中气水两相渗流机理

采用激光刻蚀的均质微观孔隙模型对低渗透油气藏岩心进行了气水两相渗流试验。模型亲水,驱替基质为蒸馏水加甲基红,气体为氮气。研究结果表明:在驱替压差不大的情况下,无论是孔隙还是喉道,气水分布及流动方式主要为水包气,水沿管壁流动,气体在孔道中央流动;水驱气过程中封闭气的形成方式主要有绕流形成的封闭气、卡断形成的封闭气、孔隙盲端和角隅形成的封闭气、"H型"孔道形成的封闭气;同时,水锁也是多孔介质中两相渗流的主要特征,可以通过降低压力使气体充分膨胀和提高驱替压差来提高采收率,降低封闭气量。

考虑水渗流作用的顺层抽采模拟及参数优化研究

为研究水渗流作用对顺层钻孔抽采的影响,为抽采工艺参数优化提供理论依据,建立了考虑水渗流场的气水两相流固耦合方程,并利用COMSOL Multiphysics软件对赵庄矿1309工作面顺层钻孔的抽采负压与钻孔间距进行参数优化。研究结果表明:随着抽采时间增加,煤层水压与水相相对渗透率均快速下降后趋于稳定不变,气相相对渗透率先升高后不变,煤层瓦斯压力在抽采过程中逐步降低;抽采负压改变对煤层相对渗透率几乎无影响;在相同预抽时间里,抽采影响半径与抽采负压呈指数函数关系,抽采负压由15kPa提高到27kPa,可降低煤层瓦斯压力,有效影响半径扩散明显,超过27 k Pa变化不再明显;钻孔间距设置为4.5 m可在预抽期内满足抽采要求且节约施工成本。

水驱气藏气水两相渗流及其应用研究的进展

气水两相渗流属于多相渗流的范畴 ,它广泛存在于气田开发的中后期。气藏数值模拟和气井试井分析理论建立在渗流力学理论基础之上且它们都是渗流力学的具体应用。首先对气水两相实验渗流力学的研究现状进行了评述 ,然后对气水两相渗流的具体应用进展进行了分析 ,最后对气水两相渗流及应用研究进行了展望 。