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针刺土工织物垂直渗透率理论研究

针刺土工织物垂直渗透率理论研究

作者：陆浩杰东华大学

学位级别：硕士

针刺土工布是经过机械梳理或者气流形成纤维薄网,再经过杂乱或定向铺置,最后用针刺机刺针缠结的方法加固成的纺织品,因此在建立针刺土工布的渗透率模型时不仅需要考虑分布于织物平面方向的纤维,还要考虑被针刺缠结而在垂直织物平面方向... 详细信息

针刺土工布是经过机械梳理或者气流形成纤维薄网,再经过杂乱或定向铺置,最后用针刺机刺针缠结的方法加固成的纺织品,因此在建立针刺土工布的渗透率模型时不仅需要考虑分布于织物平面方向的纤维,还要考虑被针刺缠结而在垂直织物平面方向上分布的纤维。本文建立了三种模型预测针刺土工布渗透率,分别是：基于分形理论的渗透率模型、基于随机网络理论的渗透率模型和基于阻力理论的渗透率模型,实测了不同规格针刺土工布的渗透率,并将各模型的预测值与实测值及现有模型预测值进行对比,分析各模型产生误差的原因和适用条件。基于分形理论的渗透率模型利用图像处理技术获得织物表面的有效孔隙率、弯曲分形维数、表面分形维数,再根据毛细管流体理论推导出渗透率公式。该模型在试样厚度较低时的预测值与实验值较接近,但因为分形理论只能对织物表面的孔隙分布情况进行分析,而且由于图像处理中诸如景深、分辨率、二值化等技术上的局限也使该模型产生误差,因此该模型适用于低厚度的针刺土工布渗透率预测。基于随机网络理论的渗透率模型假设表层的纤维网交错形成的孔隙分布符合Poisson Polyhedron概率分布,并且织物内的孔隙为平行排列的不同直径曲折毛细管道。本文将分形理论中的弯曲分形维数应用到随机网络理论中,将织物看成整体,同时用图像处理技术直接得出织物表面的参数,而不是将织物假设成层层纤维网叠加而成的结构,因此改进后的模型优于单纯使用孔隙概率分布函数的模型。用该模型预测的针刺土工布渗透率值在低厚度时与实验值符合较好,但是因为该模型只考虑织物表面的孔隙分布,忽略了针刺土工布深层的孔隙分布变化,因此当织物厚度大时会使误差变大。所以该模型适合薄层的针刺土工布。基于阻力理论的渗透率模型以*** and ***的模型为基础加以改进,模型中假设单位体积内的纤维在织物平面上呈各向同性分布,在垂直织物平面方向上围绕针孔呈开启式堆砌排列。模型预测值比实验值略高,原因在于水流在Z向的纤维受到的阻力小于平行分布于织物表面的纤维所受阻力,模型假设纤维的分布不是平行于织物表面就是垂直于织物表面排列,而在实际情况中纤维并不是完全垂直织物平面,因此水流在实际情况中所受的阻力大于模型假设的情况所受阻力。但是基于阻力理论的模型在厚度大时实验值与预测值符合得较好,因此该模型适合于预测厚度大的针刺土工布渗透率。本课题的创新之处在于：1、在建立基于分形理论的渗透率模型时,优化了图像处理程序,使程序能自动判断选取二值化阈值;2、建立基于随机网络理论的渗透率模型时,将应用Poisson Polyhedron概率分布而建立的织物孔隙结构与用图像处理技术直接获得的织物表面孔隙形态结合起来,利用更多的织物信息,从而使模型更接近实际情况;3、在建立基于阻力理论的渗透率模型时,构建出针刺非织物垂直于织物平面分布的纤维的排列方式,为利用阻力理论研究针刺非织物渗透率提供了一个较合理的模型。本文为预测针刺土工布的渗透率提供了许多实用的模型,使土工织物在应用于排水过滤系统中免去复杂耗时的实验室检测,能快速、便捷、准确、有效地预测出该织物的渗透率。

关键词：针刺土工布垂直渗透率基于分形理论的渗透率模型基于随机网络理论的渗透率模型基于阻力理论的渗透率模型

基于随机网络理论预测针刺非织造布的垂直渗透率

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产业用纺织品 2012年第5期30卷 40-43页

作者：陆浩杰刘丽芳东华大学纺织学院上海201620

为预测针刺非织造布的垂直渗透率,建立了一个基于随机网络理论的垂直渗透率预测模型,并进行了实验验证。结果表明:在材料面密度较小时模型预测值与实验值较符合,但在材料面密度较大时模型预测值略低于实验值,说明该模型适合于预测薄型... 详细信息

为预测针刺非织造布的垂直渗透率,建立了一个基于随机网络理论的垂直渗透率预测模型,并进行了实验验证。结果表明:在材料面密度较小时模型预测值与实验值较符合,但在材料面密度较大时模型预测值略低于实验值,说明该模型适合于预测薄型针刺非织造布的垂直渗透率。

关键词：针刺非织造布垂直渗透率随机网络理论

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一种确定地层垂向渗透率的新方法

油气井测试 2006年第4期15卷 15-16,19页

作者：罗万静王晓冬高春光中国地质大学能源学院北京100083

介绍了球形流和径向流渗流模型在FMT地层测试中的应用,提出了一种在均质各向异性地层中确定水平渗透率和垂直渗透率的新方法,并用现场实例进行了验证,其计算结果和岩心分析渗透率基本吻合。

关键词：球形流径向流水平渗透率垂直渗透率各向异性

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当前陆相页岩油勘探开发值得关注的几个问题

石油勘探与开发 2021年第6期48卷 1276-1287页

作者：金之钧朱如凯梁新平沈云琦北京大学能源研究院北京100871 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100083 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 中国石油勘探开发研究院北京100083

基于国内外页岩油勘探开发现状,综合野外观测、典型页岩油区解剖、富有机质页岩样品分析与测试等,对比中美海相与陆相盆地页岩油地质、工程特征的差异性,提出并分析针对中国典型盆地陆相页岩油勘探开发中值得关注的几个问题,包括致密油... 详细信息

基于国内外页岩油勘探开发现状,综合野外观测、典型页岩油区解剖、富有机质页岩样品分析与测试等,对比中美海相与陆相盆地页岩油地质、工程特征的差异性,提出并分析针对中国典型盆地陆相页岩油勘探开发中值得关注的几个问题,包括致密油与页岩油的概念、陆相与海相页岩油的区别、中低成熟度与中高成熟度、垂直渗透率与水平渗透率、源储与源盖、地质与工程、选区与选甜点标准、基础研究与应用研究8个方面。综合鄂尔多斯盆地三叠系延长组、准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组、玛湖凹陷二叠系风城组、松辽盆地白垩系青山口组和嫩江组、渤海湾盆地古近系孔店组和沙河街组大面积发育的富有机质页岩的地质特征对比,认为未来陆相页岩油从勘探到开发,应聚焦陆相细粒沉积物理化学生物作用过程与陆相富有机质页岩形成机理、成岩-成烃-成储动态演化与烃类赋存富集机理、不同成岩阶段陆相页岩致裂机制与不同成熟度页岩油多相多尺度流动机理3个关键科学问题,阐明不同页岩层系储集性、含油性、可压性与不同成熟度页岩油可动性的主控因素,建立陆相页岩油富集模式,构建页岩油选区评价方法体系,探索陆相页岩油的有效开发方式,为中国陆相页岩油规模经济勘探开发提供理论基础和技术支撑。

关键词：陆相页岩油中低成熟度中高成熟度垂直渗透率水平渗透率源储源盖地质与工程

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“三端员定型”法识别滨岸相砂岩储层隔夹层:以塔里木盆地哈得逊油田东河砂岩为例

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地学前缘 2017年第5期24卷 328-338页

作者：周学慧丁文龙昌伦杰牛玉杰尹帅张敏孙雅雄中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学(北京)海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841000

滨岸相砂岩储层发育薄层隔夹层,由于测井垂向分辨率和薄层效应的影响,用于识别不同类型隔夹层的关键测井参数的数值范围部分重合,使常用测井识别方法面临困难。针对这一问题,本研究在多口井岩心观察描述的基础上,基于常规测井资料、岩... 详细信息

滨岸相砂岩储层发育薄层隔夹层,由于测井垂向分辨率和薄层效应的影响,用于识别不同类型隔夹层的关键测井参数的数值范围部分重合,使常用测井识别方法面临困难。针对这一问题,本研究在多口井岩心观察描述的基础上,基于常规测井资料、岩心实验分析资料,创新性采用"三端员定型"法识别三类隔夹层:钙质隔夹层、泥灰质隔夹层和泥质隔夹层。不同类型隔夹层在图版上不仅能有效区分,同时还能反映出钙质含量、泥质含量变化对隔夹层物性的影响。依据隔夹层识别结果,将研究区隔夹层垂向上分为4种接触关系:单一型、渐变型、突变型和多峰型;平面上分为4种分布模式:片状大面积分布型、突变接触型、渐变接触型和随机分布型,明确了隔夹层的发育特征。研究认为,垂直渗透率与钙质含量具有正相关性,与泥质含量相关性差;应用产量控制系数C(与隔夹层厚度和垂直渗透率相关)论证了具有一定厚度的隔夹层对产量的控制能力按泥质隔夹层、泥灰质隔夹层、钙质隔夹层顺序依次增强,因此钙质隔夹层在研究区对油水垂向运动的影响最大。研究成果对滨岸相砂岩储层油田开发后期剩余油挖潜及制订开发调整方案具有重要意义。

关键词：滨岸相隔夹层 “三端员定型”法垂直渗透率产量控制系数

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织物预成型体厚度方向渗透特性研究

材料工程 2006年第9期34卷 20-22,63页

作者：高娟娟张佐光梁子青唐邦铭益小苏北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100083 北京航空材料研究院北京100095

以达西定律为基础,研究了不同类型织物的织物层数、定型剂质量分数以及铺层角度对织物预成型体厚度方向上渗透性能的影响。实验结果表明,在一定的定型剂质量分数下,测试流体在垂直方向上的流动基本为稳态流动,大体受Darcy定律控制。随... 详细信息

以达西定律为基础,研究了不同类型织物的织物层数、定型剂质量分数以及铺层角度对织物预成型体厚度方向上渗透性能的影响。实验结果表明,在一定的定型剂质量分数下,测试流体在垂直方向上的流动基本为稳态流动,大体受Darcy定律控制。随着织物层数的增加,流体流速减小,预成型体厚度方向渗透率逐渐增加。随定型剂质量分数的增加,厚度方向渗透率表现出先增大而后又减小的趋势,而且织物的铺层角度对预成型织物厚度方向渗透率也具有较大影响。

关键词：织物预成型体定型剂垂直渗透率

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准南逆冲褶皱带超压与逆冲断层持续活动

地质科学 2012年第3期47卷 669-684页

作者：杨庚李伟李本亮王晓波中国石油勘探开发研究院提高石油采收率国家重点实验室北京100083

天山北缘准南地区的褶皱带为自新生代以来一直持续活动的逆冲构造带,由于逆冲断层的持续活动,形成了现今断层和相关褶皱。钻井资料显示,准南逆冲褶皱带内的超压层主要发育在古近纪安集海河组泥岩和紫泥泉子组泥岩之中,而该泥岩同时又成... 详细信息

天山北缘准南地区的褶皱带为自新生代以来一直持续活动的逆冲构造带,由于逆冲断层的持续活动,形成了现今断层和相关褶皱。钻井资料显示,准南逆冲褶皱带内的超压层主要发育在古近纪安集海河组泥岩和紫泥泉子组泥岩之中,而该泥岩同时又成为逆冲断层发育的主滑脱面。通过多年来对准南地区地面地质调查、二维地震和三维地震资料的解释以及钻井证实,我们统计出准南逆冲褶皱带现存的逆冲断层倾角分别集中在两个区间:30±5°和50±5°区间。应力分析表明,在持续挤压应力作用下,超压层(泥岩、页岩和煤系地层)中和超压层之下地层中发育的早期逆冲断层与晚期最大主压应力之间的夹角处在30±5°之间时,作用在断层面上的最大主应力与最小主应力比达到最小值,因此该断层最容易再次活动,形成最大的流体压力,因而断层周围的流体就会沿着最大主应力方向发生流动,断层本身就会成为流体运移的主要通道;而早期逆冲断层与晚期最大主压应力之间的夹角处在50±5°之间时,作用在断层面上的最大主应力与最小主应力比较大,断层重新活动所需要的流体压力较高,导致断层作为流体运移的通道因被挤压而闭合。应力分析和钻井实测应力均指出,准南逆冲褶皱带发育的超压为挤压构造应力形成的超压。这些研究表明,准南逆冲褶皱带的逆冲断层持续活动,导致早期发育的断层在晚期应力作用下,断层倾角聚集在两个优势区间,油气沿最大主压应力方向运移,聚集油气则沿断层滑动面发育形成构造超压,导致该区域油气长期处于运移与聚集的动平衡状态。

关键词：准南逆冲褶皱带逆冲断层断层倾角超压水平渗透率垂直渗透率油气运聚

考虑管线存储及表皮效应各向异性介质任意倾角下地层测试器流体分析(英文)

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测井技术 2013年第1期37卷 1-12页

作者： Wilson C.Chin Stratamagnetic Software LLCHoustonTexasUSA

设计一套融合正反演方法的地层测试分析工具,用于电缆和随钻地层测试硬件设计和压力瞬态解释。该方法基于达西流动方程,在可能条件下求得闭合解析解,在不同限定条件下进行反复验证以保证其一致性和精确度。考虑管线存储效应及表皮效应,... 详细信息

设计一套融合正反演方法的地层测试分析工具,用于电缆和随钻地层测试硬件设计和压力瞬态解释。该方法基于达西流动方程,在可能条件下求得闭合解析解,在不同限定条件下进行反复验证以保证其一致性和精确度。考虑管线存储效应及表皮效应,在各向异性介质中任意倾角下地层测试器流体压力响应瞬态问题,早期通过假设椭圆抽吸探针(用复数余误差函数)已求得闭合解析精确解,现被用来推导出当抽吸探针、观测探针压降值及倾斜角度给定时的多个渗透率反演精确解。对恒定抽吸流量下零表皮效应稳态正演解的评价。推导出各种水平、垂直渗透率及其倾角下的反演公式。该方法运用正演模拟计算出任意倾角下压降值,再通过推导方程来预测正演所假设的水平及垂直渗透率,给出现场解释验证结果。在预测各向异性介质时如忽视倾角会引起极大误差。存在多个反演解的问题:对于1组给定的压降值,求得3对渗透率解需要其他测井数据来确定。对恒定抽吸流量下带表皮效应稳态正演解的评价。该解生成的方程将抽吸探针压降、观测探针压降、垂直渗透率、水平渗透率及表皮因子相关联。两探针压降已知可推导出任意倾角下的各向异性渗透率及表皮因子任意解算法。该算法只假设了2个压力数据点,需额外的测井资料来确定特定点值。采用观测探针处持续时间很短的脉冲干扰法来确定地层各向异性,这在扩散占主导的低渗透率地层中具有明显优势。这些高频短脉冲可提供详细的地层信息。多脉冲波串具有不同的流速、脉冲宽度和脉冲间隔,在不要求使用新硬件情况下在钻井现场实现多个快速测试,降低仪器在致密岩层遇卡风险。阐述类似电磁波测井的相延迟法预测渗透率。抽吸探针出现正弦压力瞬态波,由一个或多个观测探针测得这些压力波的波幅及相位,并用达西解析模型进行解释。与脉冲干扰法一样,相延迟法也因测试时间短而具有高效、安全、信噪比高的特点。给出一个全方位三维水平井模型,适用于层状介质中带有实际心轴的单探针、双探针、双封隔器及加长极板的仪器;计算结果显示方位和层边界对压力响应以及渗透率预测的影响。抽吸探针模型要求使用双探针数据来实现反演,采用全方位的的三维模型来适用于单探针随钻测井仪器FTWD(测量方位压力)来获取与渗透率、各向异性及层厚相关的数据。讨论随钻地层测试的实时地层压力及可动性预测,这是钻井安全及快速经济评价的关键,其包含由管线存储效应引起的瞬态数据失真,采用最少的压力数据来尽可能求出正确的预测值。开发的有理多项式展开法,无需使用指数函数、实数或复数余误差函数,不用回归或最小二乘平滑滤波这些超出达西流动方程隐含会引起扩散假设的方法。快速分析功能使随钻仪器的微处理器能腾出更多的空间来容纳钻井过程中所需的其他重要的控制及解释功能。

关键词：地层测试器达西流动方程流体分析表皮效应正演模型反演模型垂直渗透率水平渗透率流体压力各向异性介质

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出露式电缆地层测试技术的应用

天然气勘探与开发 1995年第3期19卷 55-66页

作者： T.Zimmerman 刘成根四川石油管理局地质勘探开发研究院

自1975年以来,电缆地层测试器为油气从业人员测定原始地层流体以及在地表分析鉴定地层流体样品提供了地层压力的测定方法。近来电缆流体取样的进展已使这种技术可以在流体进入取样装置时进行分析,动态地控制取样压力,并且还能在单次下... 详细信息

自1975年以来,电缆地层测试器为油气从业人员测定原始地层流体以及在地表分析鉴定地层流体样品提供了地层压力的测定方法。近来电缆流体取样的进展已使这种技术可以在流体进入取样装置时进行分析,动态地控制取样压力,并且还能在单次下井过程中同时采集多个PVT级的流体样品。使用了先进的压力传感技术后,可以更快速、更准确地测试地层压力。对井下流量和体积的实时地面控制使得我们可以在单次下井过程中对极不均质的地层进行逐点压力测试。由于对多个探头之间的压力影响测试可以进行精确的控制,这样就可以直接测试垂直渗透率和水平渗透率。沿着井筒连续测试就得到一个空间渗透率分布图。为了对油藏流体产量起主控因素提供更详细地描述,本文以油田实例来说明这些测试功能的应用。

关键词：地层测试地层压力垂直渗透率水平渗透率流速电阻率测井