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天然气工业 2017年第7期37卷 60-68页

作者：朱维耀马东旭亓倩宋智勇岳明北京科技大学土木与资源工程学院北京科技大学应用力学研究所

针对页岩储层水平井压裂开发中复杂缝网形态、纳微米孔隙—复杂缝网—井筒多尺度渗流规律认识不清等问题,开展了针对性的研究:(1)通过巴西劈裂实验,诱导压裂缝的产生;(2)通过X射线CT扫描,观测岩样内部压裂缝形态,测得压裂缝开度;(3)结... 详细信息

针对页岩储层水平井压裂开发中复杂缝网形态、纳微米孔隙—复杂缝网—井筒多尺度渗流规律认识不清等问题,开展了针对性的研究:(1)通过巴西劈裂实验,诱导压裂缝的产生;(2)通过X射线CT扫描,观测岩样内部压裂缝形态,测得压裂缝开度;(3)结合压裂缝形态描述和气体在基质—复杂缝网—井筒中的渗流机理,在多尺度统一渗流模型的基础上,建立考虑扩散、滑移及解吸的水平井单段压裂改造产能方程;(4)考虑多级压裂区干扰及水平井筒压降,建立页岩储层多级压裂水平井产能预测模型。研究结果表明:(1)压裂缝形态为复杂网状缝;(2)测得压裂缝开度为4.25~453.00μm,平均为112.00μm;(3)不同缝网形态下页岩气表现出不同非线性渗流规律;(4)随着重改造区裂缝密度、重/弱改造裂缝分布范围的增大,产气量逐渐增加,压裂段间缝网渗流区域发生干扰,产气量增加幅度减小;(5)模拟水平井筒长1 500 m、重度改造区缝网半长100 m时,压裂10级产能效果最好。结论认为,需要合理地控制压裂程度、优化裂缝参数,才能为页岩气压裂优化设计等提供技术支撑。

关键词：页岩气储集层压裂水平井复杂缝网多区耦合多尺度干扰生产能力

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中国页岩气开发理论与技术研究进展

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工程科学学报 2021年第10期43卷 1397-1412页

作者：朱维耀陈震宋智勇吴建发李武广岳明北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国石油西南油气田公司页岩气研究院成都610051 中国石油西南油气田公司成都610051

中国的页岩气田属于非常规气藏,采用体积压裂工程技术才可以实现有效开采.不过,页岩储层与一般储层的性质不同,纳米级孔隙大量分布,其孔隙和渗透率十分微小,同时还分布有微裂缝,气体在其中的流动具有解吸、扩散、滑脱和渗流等多种微观机... 详细信息

中国的页岩气田属于非常规气藏,采用体积压裂工程技术才可以实现有效开采.不过,页岩储层与一般储层的性质不同,纳米级孔隙大量分布,其孔隙和渗透率十分微小,同时还分布有微裂缝,气体在其中的流动具有解吸、扩散、滑脱和渗流等多种微观机理,并且呈现出基质-微裂缝-人工裂缝的跨尺度多流态流动.常规的油气开发理论与技术并不适用于页岩气藏,因此需要有针对性的研究,并建立页岩气开发的理论与技术,才能实现我国页岩气藏的高效地开发.从页岩气流动的基本规律出发,总结了页岩气流动的多流态-多尺度-多场耦合输运机理和渗流规律,归纳了考虑解吸-扩散-滑移-渗流的多尺度非线性渗流统一方程,给出了多尺度全流态图版.通过页岩气多级压裂水平井多区耦合非线性渗流理论、多场耦合非线性渗流理论,形成页岩气藏流场区域储量动用与开发动态变化规律,针对我国页岩气特点构建了页岩气产量递减模型.基于上述理论提出了开发设计方法,提出了我国储层分级评价及优选目标评价方法,并且建立了适合我国储层的分级评价及优选目标方法与指标,对中国页岩气压裂开发工艺适应性技术进展进行了归纳总结.在此基础上,对未来页岩气高效开发理论的发展方向进行了展望,以期对我国页岩气理论和技术研究提供指导.

关键词：页岩气非线性渗流纳微米流动多区耦合渗流理论

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致密油多尺度渗流数学模型及影响因素分析

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第6期53卷 2347-2360页

作者：朱维耀刘昀枫李忠兴岳明孔德彬北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安710018

通过改进巴西劈裂实验的施力方式联用声发射实时监测技术,实现多尺度渗流的准确模拟,揭示致密油藏非线性渗流规律;依据致密油藏多尺度渗流物理特征,将水平井多级压裂形成的流场结构划分为三大区五小区即Ⅰ水平井筒区、Ⅱ改造区(强、弱... 详细信息

通过改进巴西劈裂实验的施力方式联用声发射实时监测技术,实现多尺度渗流的准确模拟,揭示致密油藏非线性渗流规律;依据致密油藏多尺度渗流物理特征,将水平井多级压裂形成的流场结构划分为三大区五小区即Ⅰ水平井筒区、Ⅱ改造区(强、弱改造区)、Ⅲ未改造区(基质动用、未动用区),并建立水平井多级压裂开发多区耦合非线性渗流数学模型;依据不同时刻供给边界的波及区域,将开发过程划分为水平井筒区-改造区两区耦合和水平井筒区-改造区-未改造区三区耦合2个阶段,推导不同阶段的产量计算公式;依据稳态依序替换方法迭代求解,揭示动态供给边界的扩张规律和致密油藏水平井多级压裂开发产量递减规律。明确启动压力梯度、应力敏感性特征等参数对致密油藏累计产量的影响规律。基于鄂尔多斯盆地致密油藏实际参数,通过模拟衰竭式开发2000 d。研究结果表明:启动压力梯度和应力敏感性对致密油开采影响显著,其中,改造区的应力敏感性特征是影响致密油藏采出程度的主要因素,其影响幅度约为基质区应力敏感性特征影响幅度的3.14倍。以鄂尔多斯盆地A井为例,合理水平井长度为2000~3000 m,合理裂缝半长为200~250 m,目标区块合理生产压差为7~9 MPa。

关键词：致密油多尺度流动非线性渗流流场结构多区耦合

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流域水环境分区分类管控体系研究——以太湖流域浙江片区为例

流域水环境分区分类管控体系研究——以太湖流域浙江片区为例

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作者：王一旭浙江大学

学位级别：硕士

流域水环境分区分类管控是实施水质目标精细化管理的重要手段。本研究以太湖流域浙江片区为研究对象,利用机器学习算法建立基于流域特征变量的水质预测模型,并对流域水质空间分布状况进行综合评估;采用空间叠置法进行多区耦合划分了水... 详细信息

流域水环境分区分类管控是实施水质目标精细化管理的重要手段。本研究以太湖流域浙江片区为研究对象,利用机器学习算法建立基于流域特征变量的水质预测模型,并对流域水质空间分布状况进行综合评估;采用空间叠置法进行多区耦合划分了水环境控制单元,对各控制单元开展差异化管控。在此基础上开发了水环境分区分类管理系统,为推动水环境信息化管理提供技术支撑。主要研究结果如下:(1)基于随机森林算法构建了流域特征-水质预测模型,其中COD、TP、TN预测模型的确定性系数R分别可达0.78、0.65和0.44。模型预测结果得到2015～2017年间全流域COD浓度范围为1.39～6.40 mg/L,TP浓度范围为0.02～0.23 mg/L,TN浓度范围为1.43～4.27 mg/L。从空间分布看,流域西部的水质显著优于流域东部,但不同污染物高浓度区域的空间分布具有差异性。采用Shapley Additive ex Planations(SHAP)方法对水质影响因子进行解析,结果表明COD和TP受农业面源和生活源的共同影响;TN主要受农业面源的影响。集约化农业是造成流域水质恶化的主要原因。多特征综合分析结果同时表明人口密度中等的城乡结合部比人口密集的城市核心区具有更强的水质恶化倾向。(2)采用自组织映射人工神经网络与K-means耦合算法对随机森林模型预测水质进行了聚类分析,在此基础上采用空间叠加分析方法开展多区耦合,最终将太湖流域浙江片区划分为104个水环境控制单元。综合评价控制单元的生态功能重要性、水环境特征以及水质驱动特征,对控制单元进行了递进式分类,将水环境控制单元识别为优先保护型控制单元22个,整治提升型控制单元26个,预防改善型控制单元15个,保护维持型控制单元41个,并对各类控制单元提出了差异化管控对策。(3)面向流域信息化管理的实际需求,采用Python语言及其WEB框架与函数库,开发了流域水环境分区分类管理系统。系统设置了多维度流域信息查询、交互式水质分析、可视化水环境控制分类管控等功能,同时设置了相应的模型工具,实现了流域管理关键信息的交互式可视化查询及对建模工作的简化。

关键词：随机森林模型分区分类多区耦合水环境控制单元聚类分析

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