干热岩压裂储层布井方式优选数值模拟

增强型地热系统(EGS)是从干热岩储层中提取热能的重要手段,而布井方式是影响其采热效果的关键因素,目前开展的布井方式研究较少考虑压裂储层开采模型的影响。建立了干热岩压裂储层采热的数值模型,通过不同位置的基质岩体温度下降幅度、热提取率、采出温度和采热功率对比分析了4种不同的布井方式对EGS采热性能的影响。结果表明:相较于直井,水平井的流体热交换的面积更大,能充分开发裂缝间的热量。在生产30 a时,考虑水力压裂裂缝连通的情况下,水平井一注两采模型的采热效率最高,其在垂直于井方向上温度波及范围约690 m,基质岩体平均温度下降38.09 K,热提取率为24.42%,采热功率为3.5 MW。研究成果为提高地热系统产热量、实现干热岩高效可持续开发提供了理论参考。

热油管道油温波动随机数值模拟及影响因素敏感性分析

综合采用有限容积法、有限差分法、Monte Carlo算法和POD算法建立埋地热油管道沿线油温的随机数值模拟算法,使用Sobol全局敏感性指标进行敏感性分析,综合评价出站油温、流量、压力、埋深、埋深处自然地温、土壤导热系数、油品黏度和密度的随机波动对管道沿线油温波动的影响。计算结果表明：进站油温模拟结果与现场油温均值偏差在0.1℃以内,标准差的偏差为0.006~0.023℃;出站油温、流量、埋深处地温和油品黏度4个参数的不确定性对四堡进站油温波动的敏感性指标之和为77.44%,河西站的该指标为80.86%,进站温度的随机数值模拟中主要考虑这4个参数的不确定性即可。

基于数值模拟的圆锥套圈热辗扩塌角参数敏感性分析

基于多因素敏感性分析方法,对影响塌角大小的各参数进行了敏感性分析。结果表明,毛坯内径和毛坯滚道倾角是影响塌角缺陷的敏感因素。通过敏感性分析找出了敏感性因素,这能为毛坯的优化设计提供重要的理论依据。

采场结构参数敏感性正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究采场结构参数对采场稳定性的影响;建立基于指标满意度的多指标正交数值模拟试验综合评价模型,选取采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模等因素,进行4因素3水平的正交数值模拟试验;选取顶板沉降位移、底板臌起位移、最大压应力、最大拉应力、塑性区共5个指标进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析;结合云南某矿进行了实例分析,采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模对采场稳定性的敏感度分别为0.050,0.132,0.315和0.074。研究结果表明:人工间柱宽度是影响采场稳定性最敏感也是最重要的参数,随着人工间柱宽度加大,采场趋向不稳定;采场长度和再造结构体弹模对采场稳定性有显著影响;采场宽度对采场稳定性的影响较小。

海上稠油砂岩油藏采出程度敏感性分析与评价——以秦皇岛32-6油田为例

以秦皇岛32-6油田为研究对象,结合海上稠油砂岩油藏的实际情况,综合考虑了地质因素和开发因素对采出程度的影响。利用单因素分析方法,建立了秦皇岛32-6油田采出程度随井距、原油粘度、提液时机、油层厚度、采油速度和纵向渗透率非均质性变化的数值模型。通过对比不同模型的模拟结果可知,不同条件下采出程度的主控因素不同。其中,井距对采出程度的影响最显著,其次是地层原油粘度和纵向渗透率非均质性,而提液时机、油层厚度和采油速度的影响较小。此外,对各影响因素进行了无因次化,通过多元线性回归,得到了不同地质、流体物性、开发等因素表征采出程度的关系式,更直观地表现了不同因素变化对采出程度的影响程度。

嵌管式热激活复合墙体综合能量特性全局敏感性研究

针对复合墙体主动保温隔热过程建立动态传热模型,采用全局敏感性方法分析3类12个变量对其综合能量特性的协同影响。结果表明:在热屏障附加作用下,室外气象因子对墙体综合能量特性影响大幅下降,复合墙体适用于所研究的4个气候区/城市;冷/热源温度和房间设定温度影响最为显著,二者在内墙面耗热/冷量、注热/冷量等指标中始终呈现相互制约的关系;低品位能源系统运行时长和墙体导热系数影响次之,前者推荐值不低于冬季6 h/d和夏季8 h/d,后者推荐值为0.50~2.75 W/(m·℃);嵌管间距对墙体内部热堆积影响较大,间距为100~250 mm有利于形成连续热屏障。

采动诱发断层损伤滑移及其影响因素敏感性分析

为研究采动诱发断层损伤滑移演化规律,结合现场微震监测,引入断层损伤变量作为评价断层滑移失稳的指标。并运用正交模拟试验,对断层损伤变量影响因素进行敏感性分析。研究表明:工作面开采影响下断层损伤滑移分为断层损伤起裂、断层扩展贯通、断层滑移错动3个阶段。随工作面靠近断层,断层损伤变量呈逐渐增大趋势。断层损伤变量受开采因素、断层因素、地应力水平3者综合影响。确定开采因素中工作面距断层距离、工作面斜长对断层损伤变量影响为高度显著,采厚影响不明显。断层因素中断层倾角、断层内摩擦角对断层损伤变量影响为高度显著,断层内聚力为一般显著,其它断层因素影响不明显。地应力水平中侧压系数对断层损伤变量的影响高于埋深。

来流变化导致飞行器气动力/热不确定度量化分析

为评估及量化来流条件变化导致高速飞行器气动力/热特性的不确定性程度,选择具有飞机前机身与座舱罩组合部件基本特征的双椭球模型为研究模型,采用数值模拟方法,获得了其流动结构和壁面热流、压力分布等特征,并通过与实验数据进行对比,验证了预测方法的可靠性。在此基础上,选取来流速度、来流温度、来流密度和壁面温度这4个来流参数作为不确定性变量,采用拉丁超立方试验设计与非嵌入式多项式混沌相结合的不确定度量化方法,开展了气动力/热不确定度量化分析和敏感性分析。结果表明,来流条件的不确定性对模型的升力、阻力及驻点热流的值均有较大影响,其中来流速度和来流温度的变化对壁面压强分布影响较大,来流速度、来流密度和壁面温度的变化对壁面热流的预测有着重要影响。

海上高温气藏CO_(2)羽流地热系统注采参数影响规律

CO_(2)羽流地热系统(CO_(2) plume geothermal system,CPGS)在减少碳排放、推动地热开发方面发挥重要作用。目前的研究主要集中在高温咸水层或废弃高温油藏,针对海上高温枯竭气藏储层的井筒-储层耦合研究较少。以莺歌海盆地黄流组高温气藏为研究对象,利用COMSOL软件构建了理想的井筒-储层耦合CPGS模型,分析了CPGS运行过程中热能传输规律,并对注采参数进行了敏感性研究。模拟结果表明:过大的注采流量会导致温度下降加快,建议在不同阶段调整注入流量。缩短注采井距会加快热突破,适当增加井间距可以延长系统寿命。注入温度对采热影响较小,提高注入温度可增加出口温度但减少取热功率,在开发中需要平衡这两个因素。

基于灰色关联度分析和多目标优化的浅层含水层储热性能整体优化

含水层储能(Aquifer Thermal Energy Storage,缩写为ATES)系统因其良好的储热能力和经济性受到国内外学者的广泛关注,其中含水层储热系统中运行参数和布井参数的设置直接影响储热效果,如何优化参数获得最佳工艺方案,对于推广储热工程现场应用具有重要意义。为此,以浅层含水层储热性能作为优化目标,通过灰色关联度方法对比关键参数对储热性能的影响程度,采用多目标优化方法得到最佳储热方案。研究结果表明:①注入温度与含水层之间温差较大会削弱系统储热能力,同类型储热井之间的热干扰反而有利于储热性能;②含水层厚度和布井数量对热损失率影响较大,而注入排量和井距对热回收率影响较大,注入温度对二者的影响最小;③注入温度25℃、含水层厚度106.597 m、注入排量30 kg/s的单井系统为最佳储热方案。结论认为:①关键参数对热损失和热回收的影响程度不同,为提高储热性能有必要对二者进行均衡优化;②优化方案有效扩大了储热体积,减少了热损失同时提高了热回收,使整个系统热损失率和热回收率分别在原有基础上优化了12.69%和3.19%,可为ATES系统的合理设计提供参考。

地铁热环境的主要设计输入参数敏感性分析

以影响地铁热环境的通风空调系统的主要设计输入参数为研究对象,采用一维数值模拟软件建立了非封闭全高站台门地铁车站与区间隧道的热环境基准模型,研究设计输入参数对热环境的敏感度系数。主要设计输入参数的敏感性分析有助于地铁工程设计人员明确设计的研究重点,并为地铁通风空调系统节能优化等研究提供必要的数据支持。

出砂强敏感稠油油藏低效水驱转热采政策界限研究——以林东馆三段稠油油藏为例

林樊家油田林东馆三段地质条件复杂,地层敏感性强,供液差,产能低,油稠,出砂严重,多年来采用了各种工艺措施,均未取得好的水驱开采效果。文章运用数值模拟手段,分析了低水驱的主要原因和论证了低效水驱转蒸汽热采可行性。在此基础上,研究了该块低效水驱转蒸汽热采的开发经济技术政策界限。开发实践表明,低效水驱稠油油藏通过转热采可大幅提高采收率,同时研究成果对同类油藏的开发具有重要指导意义。

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。

花岗岩双裂隙热-流耦合参数敏感性

为研究岩体热物性参数对渗流传热结果的影响,本文基于离散元3DEC软件,建立了平行双裂隙的热-流耦合数值模型,通过与解析方法进行对照,验证了数值模型的准确性。基于数值模型,研究了不同参数下岩体温度场的分布特征。结合正交试验法,对影响热-流耦合的各参数进行了敏感性分析。结果表明:数值解与解析解的最大误差为3.45%,在合理区间内,表明用该模型研究裂隙中的水流传热问题结果准确可靠。模型运行24 h后,不同方案下裂隙进水口和出水口的温度有所不同,说明不同参数对渗流传热的影响不同。沿裂隙流体流动方向,模型温度对试验参数的敏感程度呈减小趋势,其中裂隙进水口(B点)处岩体比热容、流体速率和裂隙开度极差值分别为10.25、13.80、13.25,说明岩体比热容、流体速率和裂隙开度是影响热-流耦合模型温度的主要因素;而岩体热传导率和流体-岩石传热系数极差值分别为6.53和4.66,表明岩体热传导率和流体-岩石传热系数对模型温度的影响较小。

石材矿山地下采场结构参数正交数值模拟试验研究

采用露天开采的石材矿山存在一系列问题,如破坏植被、污染环境、高陡边坡潜在地质灾害危险、剥离量大、经济合理剥离比接近境界剥采比而迫使矿山关闭等。为有效开发石材矿产资源,开展石材矿山地下开采技术研究,尤其是地下采场结构参数的研究是十分必要的。以某地下大理石矿山为工程背景,采用多指标综合评价、数值模拟与正交试验相结合的方法,对地下采场稳定性影响因素进行了综合指标评价与敏感度分析,并在此基础上优化了采场结构参数;结果表明:(1)采场跨度对采场稳定性的影响最大,顶板厚度和采场高度的影响次之,矿柱宽度的影响最小;(2)地下采场结构参数为跨度8m,顶板厚度6m,高度16m,矿柱宽度6m。研究成果可为类似石材矿山地下采场结构参数设计提供参考。

孔板差压噪声模型应用及其参数敏感性分析

为实现稠油热采过程中单井注蒸汽流量和干度的准确计量,从而提高注蒸汽的热效率,该文通过对两相流孔板差压噪声的深入研究,建立了能够同时测量注入蒸汽流量和干度的理论模型。在此基础上,采用Morris参数敏感性分析方法对模型的关键参数进行了敏感性分析,确定各相关参数对模型输出表现的差异。现场应用时通过设定合理的修正参数,实现流量相对误差小于0.1%、热量相对误差小于0.2%。

热采水平井套损原因分析及延寿技术

本文针对稠油热采水平井套损现象日益严重的问题,从水平井套损特点入手,结合理论研究及数值模拟技术,对引起套损井的原因进行了相关分析。在此基础上,提出了延长热采井套管寿命的相关工艺技术,从而实现提高稠油井高效经济开发的目的。

边底水非均质性稠油油藏蒸汽驱关键技术

锦91块为非均质性较强、边底水活跃的特稠油油藏,目前蒸汽吞吐采出程度已达35.8%,局部已有边底水侵入,产量以10%-20%的速度递减,蒸汽驱是该块下一步需要转换的开发方式。采用热采工程、数值模拟方法,优选出蒸汽驱设计的关键技术:井网形式为83 m井距反九点井网;转驱时油层压力及蒸汽驱过程中的压力必须控制在5 MPa以下;单位油藏体积注入速度为1.65 t/(d.hm2.m),注入井底蒸汽干度达到55%,采注比为1.1∶1.0。

基于详细化学动力学的甲烷热着火影响因素分析

利用化学动力学软件CHEMKIN4.1,在不同初始温度、浓度、湿度和压强下,对甲烷热着火进行了详细化学动力学模拟。通过对主要组分摩尔浓度分析和温度敏感性分析,得到了甲烷热着火过程的主要基元反应和引发热着火发生的主要原因。通过对甲烷热着火的延迟时间、热着火发生后主要生成物摩尔浓度和反应后的温度的对比分析,揭示了初始浓度、湿度和压强对甲烷热着火的影响规律。本研究可以为甲烷为主的气体如瓦斯、天然气等可燃气体的燃烧和爆炸提供理论支撑,从而有效利用这些可燃气体,降低灾害的发生。

多层合采气井动态特征及开发效果分析

目前多层合采的开采方式已在各气田广泛实施, 但多层合采气井将受多层气藏层间连通性、层间地层压力差异、渗透性差异及控制范围差异的影响而表现出不同的动态特征, 运用数值试井的方法可以对多层合采气井敏感因素进行机理性研究, 掌握多层合采气井开发动态的特殊性, 由此确定气井多层合采的适用条件。以M气藏同井场的M6井与M16井为实例, 通过运用数值模拟, 对比一井多层合采与同场两井分层开采的开发效果, 可以确定合采后引起的层间干扰不强, M6井与M16井分层开采比M6井多层合采的稳产年限仅长 1年, 20年预测期末累计产量仅多 2 51%, 表明该气藏层间地质条件的差异不明显, 适宜采用多层合采的开发方式。