页岩岩相表征及页理缝三维离散网络模型

以四川盆地焦石坝地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气为例,开展页岩岩相表征及页理缝三维离散网络模型研究。页理缝的发育受控于页岩的岩相类型,不同岩相内页理缝发育强度存在显著差异,据此,研制出基于岩相表征的页理缝三维离散网络模型建模方法。该方法通过页岩储集层岩相分析和页理缝描述,建立岩相与页理缝特征模式,依靠页岩岩相三维模型,建立页理缝发育指数三维模型和页理缝发育强度三维模型,最终建立页理缝三维离散网络模型。通过四川盆地焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩气储集层页理缝离散三维模型的建立,不仅在三维空间充分展示了页岩气主力产层内页理缝的分布位置、发育规模以及每条页理缝的倾角、方位角的信息,为后续的生产模拟提供了页理缝地质参数,也为类似页岩页理缝建模提供了借鉴。

时滞离散网络模型的动力学分析与同步

复杂网络广泛存在于日常生活,首先,给出几类标准的网络模型;然后,利用稳定性控制方法设计并实现了具有时滞与非时滞耦合的复杂网络模型快速控制;最后,通过构造优化Lyapunov函数,讨论其模型的射影同步问题,得到了系统全局稳定的条件和有效的控制器,以实例数值验证其方法的可行性。

基于离散裂隙网络模型的裂隙水渗流计算

离散裂隙网络模型(Discrete Fracture Network(DFN))是研究裂隙水渗流最为有效的手段之一。文章根据裂隙几何参数和水力参数的统计分布,利用Monte Carlo随机模拟技术生成二维裂隙网络,基于图论无向图的邻接矩阵判断裂隙网络的连通,利用递归算法提取出裂隙网络的主干网或优势流路径。基于立方定律和渗流连续性方程,利用数值解析法建立了二维裂隙网络渗流模型,分析不同边界条件下裂隙网络中的流体流动。结果表明,该方法可以模拟区域宏观水力梯度和边界条件下,裂隙网络水力梯度方向总的流量,以及节点的水位、节点间的流量和流动方向的变化特征,为区域岩溶裂隙水渗流计算提供了一种实用、可行的方法。

基于离散裂缝网络模型裂缝储层的随机模拟——以王窑区块为例

在燕山期、喜山期构造活动作用下,王窑区块发育北东向和南北向共轭剪切裂缝。针对该裂缝进行了统计分析,并利用离散裂缝网络模型对裂缝进行了随机模拟。模拟结果表明:研究区共轭裂缝北东向较为显著,且以高角度裂缝为主。裂缝对渗透率影响较为明显,将研究区的渗透率提高到20×10-3μm2,孔隙度增加约2%。

基于DFN离散裂缝网络模型的裂缝性储层建模方法

针对目前裂缝性储层建模方法存在的问题,探讨DFN离散裂缝网络模型的裂缝性储层建模的思路和方法,提出分大尺度和中小尺度两种裂缝级别建立DFN离散裂缝模型。首先,按照确定性建模方法,以三维地震资料建立大尺度裂缝的空间分布模型。然后,以岩芯观测和成像测井解释的裂缝密度、长度、倾角、方位等统计信息为基础,在地震裂缝预测的属性体约束下,建立全区裂缝密度分布模型,并以该数据体为约束,利用随机建模方法,建立中小尺度的裂缝网络模型,实现井间裂缝密度的约束。最后,通过整合大尺度和中小尺度的DFN模型,建立Z地区综合离散裂缝网络模型及其裂缝孔隙度、渗透率等属性模型。该模型反映了储层裂缝的三维空间分布特征,为该区油藏数值模拟提供了地质基础。

基于离散缝洞网络模型的缝洞型油藏混合模型

针对存在大尺度导流裂缝的复杂缝洞型油藏,为了克服目前常用数学模型不能准确高效对其进行流动模拟的缺陷,提出一种新的混合模型。首先根据缝洞的结构特征划分合适的正交网格,在每个网格单元内建立离散缝洞网络模型(DFVN),基于超样本技术和体积平均方法求得网格单元的等效渗透率张量,对小尺度的缝洞结构进行等效处理;以形成的正交网格为基础建立嵌入式离散裂缝模型,对大尺度导流裂缝进行显示处理,并基于模拟有限差分方法建立能准确处理全张量形式渗透率的数值计算格式;最后通过单相稳定渗流数值算例验证本文方法的正确性和优越性。研究结果表明:对于缝洞结构易发生变化的油藏,只需根据变化后的缝洞结构进行局部的参数修正,避免了类似于离散缝洞网络模型的整体网格重构,有效提高了计算效率。

离散裂缝网络模型与有限元方法在页岩气藏数值模拟中的研究

目前对砂岩单孔隙介质油藏的数值模拟理论和方法比较成熟,由于页岩基质和裂缝之间显著的物性差异以及页岩气的吸附规律使得我们无法继续采用单孔隙介质来对其进行气藏数值模拟研究,对于复杂而致密的页岩气藏,其理论基础还不完善,调研国内外页岩气数值模拟现状,搞清楚气水在页岩气藏中的渗流机理,建立此流动机制的页岩气藏的控制方程,并建立页岩气藏离散裂缝网络数学模型,探索页岩气藏离散裂缝模型的离散化方法,使用有限元方法求解离散裂缝网络模型,通过离散裂缝网络数值模拟方法优化页岩气藏地层参数和裂缝参数,并作出产能评价,这些方面对页岩气藏离散裂缝网络数值模拟研究的突破具有十分重大的实际意义。

裂缝性油藏离散裂缝网络模型

与常规碎屑岩储层相比,裂缝性油藏储层非均质性强,表征单元体尺度大,难以用等效连续模型表征,而离散裂缝网络模型可以描述储层任意尺度上的非均质性.从裂缝性储层识别预测技术、建模方法、模型应用等方面对离散裂缝网络模型进行分析,指出其发展趋势依赖3方面技术:(1)在储层识别和预测技术方面,需建立裂缝产状、长度、开度等属性的识别预测模型,为离散裂缝网络模型建模提供准确有效的井点信息和井间信息;(2)在建模技术方面,需进一步研究裂缝产状、长度、开度等属性的空间相关性和结构性及其建模方法;(3)在模型应用技术方面,基于离散裂缝网络模型的数值模拟方法计算成本过高,需降低其计算成本,以满足工程需要.

离散裂隙网络模型在矿井涌水量预测中的应用

裂隙介质的渗透性往往具有各向异性和非均质性,为了体现矿山水文地质模型这种特征,论文从单裂隙渗流规律出发,在MATLAB软件环境中应用Monte-Carlo法的原理编译了二维离散裂隙网络模型的生成程序。在此基础上,结合边界元法对其进行二次开发,编译了二维离散裂隙网络渗流程序。应用该渗流程序对宜昌七里冲磷矿区进行了地下水渗流模拟,计算了220水平巷道单宽涌水量。计算结果与现场水文地质试验结果基本一致,表明该渗流程序具有较好的适用性,可以为相似水文地质条件矿区的矿坑涌水量提供一种快速廉价的获取方法。

天然裂缝性油藏的离散裂缝网络数值模拟方法

针对裂缝性油藏中大裂缝、微细裂缝和孔隙等多种储渗介质共存的现象,将大裂缝作为控制流体流动的一维实体,组成离散裂缝网络,进行显式表示,将孔隙和微细裂缝组成的系统作为基岩介质,建立了天然裂缝性油藏两维两相数值模拟模型。采用加权余量法,建立有限元方程并进行了求解。对油藏有无裂缝及大裂缝的方位、长度和分布对水驱油的影响进行了研究。结果表明:大裂缝的存在会严重改变水驱油藏中注入水前缘的前进方向和速度,大裂缝与注采井间连线夹角越小及长度越大,都会导致注入水窜进越严重,从而使得油井见水早,含水率高;多条大裂缝的存在会造成剩余油分布的极度非均质及剩余油富集区的形成。

岩体离散裂隙网络渗流应力耦合分析

裂隙渗流具有沿裂隙网络做定向移动的特点,用非连续介质方法分析裂隙岩体渗流应力耦合更符合工程实际.本文以人工模拟的随机裂隙网络为对象,应用离散裂隙网络模型和节理单元模型,以裂隙开度变化为纽带,同时考虑渗透静水压力和动水压力的影响,研究水位变化条件下裂隙岩体渗流应力耦合特性.算例表明,考虑耦合作用时,岩体内部结点水头、结点应力和岩体渗流量会发生相应改变.岩体中水头大的裂隙段,耦合作用更加明显.在高坝工程岩体渗流分析和岩体稳定评价计算中,应当考虑渗流应力的耦合作用.

等效岩体三维随机节理网络模型构建及其在两河口水电站中的应用

节理的存在对水电高陡岩质边坡的力学性质有重要影响,如何构建反映三维节理分布特征的等效岩体计算模型,是分析与评价岩体力学特性的关键.本文基于损伤力学和统计强度理论,在三维岩石破裂过程分析(RFPA^(3D))软件的基础上,提出了一种计算等效岩体三维随机节理网络模型的新方法.首先,基于Baecher模型和Monte-Carlo方法,在RFPA^(3D)软件中实现了三维随机离散节理网络(Discrete fracture network,DFN)模型的重构.然后,利用RFPA^(3D)软件内嵌DFN模型,赋予节理和岩石不同的力学参数,构建了工程尺度等效岩体三维随机节理网络模型,实现了三维随机节理岩体破裂过程、变形和强度等力学性质的分析.最后,以两河口水电站左岸边坡坝址区下游节理岩体为研究对象,验证了三维随机DFN模型的准确性,开展了研究区内节理岩体尺寸效应研究,并获得了研究区内岩体的表征单元体(Representative elementary volume,REV)和等效力学参数.该研究成果为等效岩体力学行为分析提供一种新方法.

离散缝洞网络油水两相流动的数值模拟

基于溶洞内油水两相流体瞬时平衡和重力分异的假定,采用流相流动分数模拟离散缝洞网络中油水两相的流动,提出一种离散缝洞网络两相流动的数值模拟方法,并编制相应的数值计算程序。分别采用计算流体力学的VOF(volume of fluid)模型和本文中提出的方法对缝洞网络模型算例进行计算,验证了本文方法的正确性。

基于离散裂隙网络法和水流数值模拟技术的地下水封洞库水封性研究

水封性是保证地下水封洞库安全运营的关键,目前研究地下水封洞库水封性的主要难点在于裂隙岩体含水层强烈的非均质性和各向异性。以某地下水封洞库工程为背景,通过实测裂隙几何参数分析裂隙发育特征,建立了研究区离散裂隙网络模型。之后对研究区进行网格化划分计算了各单元体渗透系数张量,基于对裂隙渗流基本规律的理解和假设建立了研究区高精度的非均质各向异性渗流模型,并对研究区渗透性特征进行分析。通过建立非均质各向异性渗流模型对水幕系统水封性能进行了探讨并与传统均质各向同性渗流模型进行对比分析,利用该模型可以弥补传统均质各向同性渗流模型的不足,更加准确地评价由于裂隙岩体非均质各向异性造成的储品泄漏风险。

基于三维裂隙网络模拟和单孔压水试验的裂隙张开度确定方法

岩体裂隙的等效水力张开度(水力学等效隙宽)是岩体的关键力学几何参数之一。目前常采用交叉孔试验等大型试验方法获取野外深部岩体裂隙的张开度,但该方法很少在一个工程中多次使用,且难以分析裂隙张开度在空间上的变化。以三峡大坝右岸地下电站硐室围岩为例,提出了一种联合利用常规单孔压水试验数据和三维裂隙网络模拟,反演确定裂隙等效水力张开度的新方法。利用实测裂隙编录资料取得的统计数据开展裂隙产状随机模拟,构建与压水试验钻孔连通的三维离散裂隙网络渗流模型,拟合单孔压水稳态流量和压力的关系,反演不同深度岩体的裂隙等效水力张开度。结果表明,研究区岩体裂隙的等效水力张开度一般为0.07~0.30 mm,符合对数正态分布的统计特征,多数钻孔反演的裂隙等效水力张开度随埋深呈指数形式衰减,少数钻孔呈现出裂隙等效水力张开度随机性强、随埋深变化不明显的特征。相较传统方法,本方法反演结果显著不同,有待进一步验证。

离散裂缝性油藏数值模拟方法

针对存在控制油水流动方向的离散裂缝性油藏难以进行数值模拟的问题,提出对该类油藏进行数值模拟的改进方法;在离散裂缝网络模型的基础上,分别给出流体在裂缝-基质和裂缝间的窜流方程,建立含有该窜流项的基岩系统和裂缝系统的数学模型,并采用有限单元法进行数值求解,得到包含时间项的压力和饱和度的总特征矩阵方程.模拟检验结果表明该方法具有良好的模拟效果.

考虑热流固耦合干热岩储层热提取解析模型

干热岩储层热开采是一个典型的多物理场耦合问题,基于离散裂缝网络模型建立考虑热流固耦合干热岩储层解析模型,其中离散裂缝网络中只考虑裂缝中水的流动,水通过热对流方式进行热交换,基岩通过热传导对裂缝中的水进行加热;其次考虑水的黏度、裂缝的开度随温度及压力发生改变,利用Laplace变换求解得到离散裂缝网络模型下干热岩储层解析解;在此基础上总结复杂裂缝网络系统各裂缝的压力温度求解过程,并与TOUGH2数值结果对比,验证方法的正确性,分析不同影响因素对干热岩热提取过程的影响。结果表明:随着冷水注入,各裂缝水的黏度逐渐增加,出口端流量减小并趋于黏度不变时流量;而裂缝开度逐渐增加,出口端流量增加迅速;随着注入速度线性增加,生产井出口端温度逐渐减小,且减小幅度变缓,因此在干热岩热提取过程中,须综合考虑生产井出口端流量及温度的影响。

应力对裂隙岩体等效渗透系数影响的离散元分析

基于现场调查的裂隙网络信息及裂隙网络模拟技术——Monte-Carlo法,采用UDEC中的Fish语言编制裂隙岩体计算模型生成程序DFN-GEN。此程序解决由于裂隙繁多而引起的网格离散困难的问题,可生成大量随机节理,直接进行网络离散,生成裂隙岩体计算模型(DFN),最终用于水力耦合数值计算。结合DECOVALEX国际合作项目TASK C子课题,利用DFN-GEN程序生成裂隙岩体计算模型,研究裂隙岩体水力学特性,探讨应力对裂隙岩体等效渗透系数的影响规律,为研究核废料处置库、坝基、边坡等裂隙岩体工程实践提供方法。

页岩气藏数值模拟模型研究进展

以页岩油气为代表的低品位油气资源勘探与开发不断取得重大突破,已经成为中国重要的接替性资源。开展页岩气渗流机理和数值模拟模型研究有助于实现页岩气藏开发的动态变化过程,为认识页岩气渗流规律、优化数学模型、产能评价和预测奠定技术基础。围绕页岩气多尺度多流态多重介质下的运移机理,系统地阐述了页岩气数值模拟模型的研究进展,页岩气数值模拟模型可分为等效连续介质模型、离散裂缝网络模型和混合模型,总结了这3类数值模拟模型的优缺点。等效连续介质模型原理简单,追求宏观尺度的等效,忽略了储层内部真实流态,适用于裂缝发育程度低的均质页岩气藏;离散裂缝网络模型准确反映复杂裂缝网络的渗流特征,可以描述高度离散裂缝的形态规律,适用于勘探程度高且裂缝高度发育的页岩气藏;混合模拟模型结合两者的优点,能够准确反映复杂裂缝网络和流体运移规律,在满足计算精度的同时又节约了大量的计算资源,随着计算处理能力的增强,混合模拟模型是今后的发展趋势。最后分析了页岩气藏数值模拟模型中存在的问题,并指出了发展方向。

利用地震资料约束小尺度离散裂缝的空间分布

离散裂缝网络模型能够表征储层任意尺度上的非均质性,已经成为裂缝性油藏描述的一项先进技术。在离散裂缝网络模型建模过程中,应视裂缝尺度不同采用不同的方法:易识别的大尺度裂缝一般采用确定性建模方法;难以识别的小尺度裂缝一般采用基于示性点过程的随机建模方法。针对小尺度裂缝随机建模过程中裂缝片空间位置的确定展开研究,提出了一种能够利用地震资料约束井间裂缝分布的方法。该方法在裂缝密度模型建模的基础上,先将其转化为概率模型,再以概率模型作"中介",并同一定的终止条件相结合,最后确定裂缝片位置,解决了井点处裂缝密度同控制裂缝生成的密度不一致的问题。通过实例验证了该方法的可行性。