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粗糙岩石单裂隙非达西流动的试验和数值模拟研究

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岩土工程学报 2023年第6期45卷 1278-1284页

作者：朱寅斌李长冬周佳庆项林语余海兵陈文强中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站湖北武汉430074

采用3D雕刻方式制作了一批具有特定粗糙度的砂岩裂隙样品,结合自行设计的可定量调整粗糙岩石单裂隙开度的装置,实现了在试验中对岩石单裂隙试样开度和表面粗糙度的定量化控制。开展一系列不同流量下的渗流试验,研究了平均开度和表面粗... 详细信息

采用3D雕刻方式制作了一批具有特定粗糙度的砂岩裂隙样品,结合自行设计的可定量调整粗糙岩石单裂隙开度的装置,实现了在试验中对岩石单裂隙试样开度和表面粗糙度的定量化控制。开展一系列不同流量下的渗流试验,研究了平均开度和表面粗糙度对粗糙岩石单裂隙非达西流动的影响。结果表明Forchheimer方程可以准确的描述裂隙中流体流量与压力梯度间的非线性关系。分形维数是表征岩石裂隙表面粗糙度的有效参数,其增大主要导致裂隙的曲折程度增大而使流动路径变得更复杂,从而促进非达西流动的发生。建立了惯性渗透率与平均开度和分形维数之间的经验定量化模型,通过直接求解Navier-Stokes方程来开展三维粗糙单裂隙渗流模拟,验证了所建立模型的准确性和所开展渗流试验的可靠性。粗糙岩石单裂隙的平均开度越小、表面粗糙度越大则所建立的经验定量化模型预测的结果就越精确。

关键词：粗糙岩石单裂隙非达西流动渗流试验数值模拟开度尺寸表面粗糙度

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考虑非达西流动影响的底水气藏产能新方法

特种油气藏 2019年第2期26卷 91-95页

作者：陈军刘太雷任洪明西南石油大学四川成都610500 中国石油西南油气田分公司四川成都635000

针对国内外底水气藏实际开发特点,基于底水气藏气井具有3种渗流型态的实际流动特征,建立了底水气藏气井渗流模型,并推导了底水气藏气井的新产能公式,该公式在考虑非达西流动影响的前提下综合考虑了3种渗流模式。实例分析表明,新方法计... 详细信息

针对国内外底水气藏实际开发特点,基于底水气藏气井具有3种渗流型态的实际流动特征,建立了底水气藏气井渗流模型,并推导了底水气藏气井的新产能公式,该公式在考虑非达西流动影响的前提下综合考虑了3种渗流模式。实例分析表明,新方法计算结果可信度高,与二项式方法相对误差较小,为1. 10%～3. 85%;新方法仅需输入气井储层与射孔完井数据而无需进行实际的稳定试井测试即可获得气井产能。研究成果为底水气藏气井产能计算开辟了新的途径,对水驱气藏的科学开发具有现实指导意义。

关键词：底水气藏非达西流动渗流模式气井产能公式

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高速非达西流动定压生产气井试井分析方法

西南石油大学学报（自然科学版） 2008年第2期30卷 91-93页

作者：罗银富黄炳光依呷隆正峰常志强中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京昌平102249 西南石油大学石油工程学院四川成都610500 中海石油研究中心北京100027 中国石油西南油气田公司川东北气矿四川达州635000 中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院新疆库尔勒841000

针对定压气井试井中求取高速非达西流动因子的难题,研究了井筒周围气体高速非达西流动影响,推导得出了无限大地层气井定井底流压生产的渗流方程,通过对该方程的处理,并对定压生产气井试井数据进行分析,确定出此类气藏的储层渗透率、非... 详细信息

针对定压气井试井中求取高速非达西流动因子的难题,研究了井筒周围气体高速非达西流动影响,推导得出了无限大地层气井定井底流压生产的渗流方程,通过对该方程的处理,并对定压生产气井试井数据进行分析,确定出此类气藏的储层渗透率、非达西流动因子和表皮因子。实例分析表明,对于具备条件进行定流压生产测试的气井,利用该试井分析方法可方便、准确地求取地层参数。

关键词：非达西流动定压气井试井

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多孔介质—自由流通道内非达西流动传热特性

多孔介质—自由流通道内非达西流动传热特性

作者：郭蕊东北电力大学

学位级别：硕士

在地热资源或天然气开发过程中,井筒附近或含裂隙的地层内流体流速较大,固体基热交换器内以及抽水蓄能高压岔管围岩区也会存在流体流速较大的情况,此时由于流体流动速度较大,使惯性效应体现越来越明显,描述流体流动行为时最基础的达西... 详细信息

在地热资源或天然气开发过程中,井筒附近或含裂隙的地层内流体流速较大,固体基热交换器内以及抽水蓄能高压岔管围岩区也会存在流体流速较大的情况,此时由于流体流动速度较大,使惯性效应体现越来越明显,描述流体流动行为时最基础的达西定律已不再适用,流体以非达西的形式流动,因此有必要研究流体在多孔介质内的非达西流动及传热。本文以上下内壁面处两侧填充多孔介质层的通道模型为研究对象,研究此多孔介质-自由流通道内的非达西流动传热特性。多孔介质区采用考虑惯性效应的Brinkman-Forchheimer extended Darcy模型以及考虑多孔介质流固两相温差的LTNE模型,由于存在Forchheimer惯性项无法获得速度解析解,则采用有限差分和牛顿迭代法进行数值编程求解,获得耦合条件下多孔介质-自由流通道内各区域内速度、温度及努塞尔数数值解。进一步分析界面跳跃系数β、空心率S、达西数Da、导热系数之比K等特别是惯性参数F对其流动和传热的影响,并对比不同热边界条件下的温度和努塞尔数。结果表明:通道中心处的最大速度值随着惯性参数F、界面跳跃系数β的增加和空心率S的减小而升高,不同惯性参数F下的压降分布曲线均随S的增加呈现出单调递减的趋势,且惯性参数F对通道内流体阻力和温度分布的影响仅在Da>10时需要考虑。减小H可增大多孔介质区流固两相温差且最大温差随着H的减小逐渐出现在界面处。采用不同热边界条件时,在H=0.1时,Da的减小会增大模型2下多孔介质区两相温差,而模型1与之相反;在H=10时,Da的减小会减小模型2下的温差,模型1与之一致;对于不同K与Bi,Nu与S的关系曲线都存在不同的曲线类型。与采用热边界模型1不同的是,采用热边界模型2的Nu曲线类型还与H有关,且随着H的增大,模型2计算的Nu将逐渐趋近于但不会超越模型1的Nu值。在LTNE模型中又考虑内热源的影响,结合热边界条件,重新获得考虑内热源的复合通道内温度及努塞尔数的分布规律。结果表明:考虑内热源时,增加F同样会使流固两相温差减小;内热源W绝对值相同但吸放热性质不同时,多孔介质区内流固两相温度分布并不完全对称且发生温度分叉现象;此外,不同惯性参数F下,考虑W时可能会使Nu出现奇异点,传热现象会更为复杂。与不考虑内热源的情况相同,考虑内热源在H=0.1时两热边界模型的Nu结果差距较大,随着H的增大,模型2计算的Nu将逐渐趋近于模型1的Nu值。

关键词：多孔介质非达西流动惯性效应传热

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非达西流动系数的新算法

试采技术 1994年第3期15卷 33-34页

作者：顾军

非达西流动条件下有限导流垂直裂缝气井IPR曲线

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特种油气藏 2009年第4期16卷 54-56页

作者：王健张英芝丁一萍王晓冬中油大庆油田有限责任公司黑龙江大庆151100 中国地质大学北京100083

IPR曲线能够简洁地反映井底流压和井产量之间的关系,是油气井生产系统优化重要依据之一。首先导出表观渗透率,然后通过求解气体拟稳态渗流方程得到包含非达西流动效应的有限导流垂直裂缝井IPR方程。已知裂缝参数、流体物性及地层参数情... 详细信息

IPR曲线能够简洁地反映井底流压和井产量之间的关系,是油气井生产系统优化重要依据之一。首先导出表观渗透率,然后通过求解气体拟稳态渗流方程得到包含非达西流动效应的有限导流垂直裂缝井IPR方程。已知裂缝参数、流体物性及地层参数情况下,通过所得到的方程可以计算出IPR方程曲线。研究结果可以直接应用于气井压裂优化设计和压裂气井的产能预测。

关键词：非达西流动有限导流垂直裂缝 IPR曲线产能预测水力压裂

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高速非达西流动时元素硫沉积模型研究

天然气地球科学 2007年第5期18卷 764-766,773页

作者：杨学锋胡勇黄先平杜志敏郭平西南油气田公司勘探开发研究院四川成都610050 西南油气田公司科技信息处四川成都610050 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610050

元素硫沉积是含硫气藏开发过程中广泛存在而又必须解决的难题之一。高含硫气藏一旦投入开发,地层压力会逐步下降,使得元素硫溶解度下降而沉积下来,沉积的元素硫会堵塞地层孔隙,降低渗流通道,影响气井产能。考虑了高含硫气体在近井地带... 详细信息

元素硫沉积是含硫气藏开发过程中广泛存在而又必须解决的难题之一。高含硫气藏一旦投入开发,地层压力会逐步下降,使得元素硫溶解度下降而沉积下来,沉积的元素硫会堵塞地层孔隙,降低渗流通道,影响气井产能。考虑了高含硫气体在近井地带作高速非达西流动,建立了硫的沉积模型,并利用该模型对实际气藏进行预测和对比研究,再通过实例计算发现,硫非瞬时平衡沉积比瞬时平衡沉积对地层的伤害更严重,高速非达西流动沉积比达西流动时对地层伤害更严重,认为在开发高含硫气藏时,必须合理选择开发速度,有效防止元素硫沉积。

关键词：元素硫沉积非达西流动高含硫气藏硫溶解度

考虑地层损害和高速非达西流动影响的气井不稳定压力分析

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河南石油 2005年第3期19卷 29-31页

作者：翟广福李晓平王景伟马光海李本全西南石油学院四川成都610500 辽河油田分公司青海油田分公司

在分析地层中气体流动动态时,常常要考虑地层损害和气体的高速非达西流动的影响。文中由Wattenbarger和Ramey(1968a,b)提出的描述在径向油藏恒定流量下的真实气体的流动动态的公式出发,通过把此公式进行合理的变形、推导,使之可以用来... 详细信息

在分析地层中气体流动动态时,常常要考虑地层损害和气体的高速非达西流动的影响。文中由Wattenbarger和Ramey(1968a,b)提出的描述在径向油藏恒定流量下的真实气体的流动动态的公式出发,通过把此公式进行合理的变形、推导,使之可以用来解释气井生产中因地层损害和气体非达西流动的影响。提出了一种利用一次恒定压力生产的测试就可以确定地层渗透率、机械表皮系数因子以及非达西流动系数的方法。这种方法简单直接而且有效。

关键词：气井表皮系数地层损害非达西流动流动动态

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压裂气井非达西流动模拟研究

西南石油学院学报 1999年第4期21卷 7-10页

作者：郭建春赵金洲阳雪飞西南石油学院石油工程系四川南充637001 青海石油管理局

在压裂气井中，低粘气体在高导流支撑裂缝中的渗流阻力降低，渗流速度加快，气体渗流入井的流动由达西流变为非达西流。目前基于达西流动假设所制作的预测压裂井生产动态的典型图版，对压裂气井生产动态的计算结果与实际相差较大。为此... 详细信息

在压裂气井中，低粘气体在高导流支撑裂缝中的渗流阻力降低，渗流速度加快，气体渗流入井的流动由达西流变为非达西流。目前基于达西流动假设所制作的预测压裂井生产动态的典型图版，对压裂气井生产动态的计算结果与实际相差较大。为此在引入非达西因子的基础上，首次推导建立了压裂气井中真实气体在地层—裂缝中非达西渗流的数学模型，采用有限差分法得到了该模型的数值方程和求解方法，推导了非达西因子的数值计算法，模拟计算了压裂气井生产过程中的非达西因子和井底、地层及支撑裂缝中的压力动态。计算表明压裂气井中存在的非达西渗流对压力动态和生产动态有显著影响，在低导流能力、高产压裂气井中非达西流的影响更为显著。文中的模型和方法可应用于气井压裂后动态预测和气藏整体压裂数值模拟。

关键词：压裂支撑裂缝气井模拟非达西流动水力压裂