非线性渗流

摘要： 管道型岩溶突水是一个复杂的多场耦合的非线性渗流问题,致灾具有突发性。为揭示管道型岩溶突水灾害的发生机理,文章基于多物理场耦合作用机理,开展了不同溶腔水压、岩溶管道内不同填充介质、不同岩溶管道宽度及岩溶管道长度条件下的多场耦合分析。得到以下结论:(1)管道型岩溶破坏模式下发生的突水灾害,根据填充介质透水性能的异同而表现不同;(2)流体从富水溶腔中流出时流速较小,流经岩溶管道后流速逐渐增加,进入隧道后达到最大值;(3)影响突水过程的因素主要有:富水溶腔水压、岩溶管道或断层裂隙带内填充介质的种类、岩溶管道的宽度、隧道与水源的距离,其中,岩溶管道宽度及岩溶管道内填充介质类型对突水影响大于其他因素。

摘要： 为了精确计算压裂定向井产能,针对压裂定向井采用拟启动压力梯度模型不能准确计算产能的问题,开展了根据启动压力梯度实验和边界层实验,得到非线性渗流模型,再通过保角变换建立压裂定向井达西模型、拟启动压力梯度模型、非线性渗流模型产能公式,计算压裂定向井达西、拟启动压力梯度、非线性渗流模型产能并与真实油井产能进行对比及产能敏感性分析的研究工作。结果表明在相同生产压差下,达西模型、拟启动压力梯度模型、非线性渗流模型产能与实际产能平均误差分别为56.14%,13.72%和5.11%,采用非线性渗流模型计算产能较为精确;裂缝半长和井斜角与产能成正比关系,应力敏感系数与产能成反比关系。该研究成果认识,对低渗透油藏压裂定向井产能计算具有一定指导意义。

摘要： 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。

摘要： 针对当前数值模拟软件只能近似等效模拟启动压力梯度,且模拟结果准确性不高等问题,为了准确描述流体在多孔介质流动时视黏度的变化规律,引入了油相视黏度与流动修正系数,建立了可模拟稠油非线性渗流特征的新型数值模型。研究结果表明:(1)新模型将非牛顿流体与牛顿流体渗流规律的不同转变为由于流动修正系数的不同造成的,当流动修正系数变为1时,该方程就退化为牛顿流体的方程形式;(2)通过对日产油、地层压力、含水率等开发指标预测对比发现,2种模型预测结果趋势基本一致,验证了模型的稳定性和准确性;(3)利用机理模型对渗透率级差、原油黏度、井网形式、井距以及采液速度开展单因素分析,结果表明存在启动压力梯度时,会对水驱油过程产生一个附加渗流阻力,致使驱替过程非活塞现象严重,驱油效率降低,波及范围减少,层间矛盾突出,采出程度下降,含水率上升,开发效果变差。

摘要： 流体在致密砂岩储层多孔介质的流动过程中,流动规律表现为非线性渗流,常规基于达西渗流的油藏数值模拟方法在致密砂岩油藏中并不适用。为了更精确地表征致密砂岩储层中的流动规律,通过启动压力梯度和边界层的定量表征实验,明确了非线性渗流规律的表现形式,推导了适用于冀东油田特低渗、致密砂岩储层的非线性渗流模型,以tNavigator数值模拟软件为基础,探索形成了适合特低渗、致密砂岩油藏考虑非线性渗流规律的数值模拟方法,并在实际区块进行了应用。结果表明,非线性渗流模型模拟的累计产油量与实际累计产油量相比误差为5.47%,低于拟启动压力梯度模型的13.99%。该非线性渗流模拟方法能够使致密砂岩油藏非线性渗流规律的表征更精确,可为同类油田的开发提供参考。

摘要： 为探求深埋隧洞在非线性渗流条件下围岩-注浆圈-衬砌体系的力学行为,引入Izbash非线性渗流模型,给出了围岩-注浆圈-衬砌体系的水头分布,基于统一强度理论,考虑塑性区可能的分布位置,在注浆、衬砌支护作用下对隧洞位移、应力和塑性区半径进行了理论推导.通过算例将理论解与数值解对比分析,验证了研究方法的可靠性,并进一步探讨了考虑非线性渗流对富水山岭隧洞支护设计的工程意义.研究结果表明:非线性渗流对隧洞弹塑性力学的影响主要体现在围岩水力梯度系数m1;围岩从低速非线性渗流向高速非线性渗流转变过程中,塑性区半径和位移越来越大,围岩应力有所减小;应从隧洞围岩的非线性渗流角度考虑注浆圈、衬砌支护厚度设计.研究成果为非线性渗流隧洞支护设计提供了理论依据.

摘要： 高坝大库建设过程中,往往需要确定工程区附近岩土体在高水头作用下的渗透参数,钻孔高压压水试验是其中最常用的方法之一.与其他试验相比,高压压水试验具有很高的水头和渗流速度,很容易出现非线性渗流,这种情况下达西流公式不再适用,因此,亟需一种基于钻孔高压压水试验确定非线性参数的求解方法.本文建立了钻孔高压压水试验的非线性流数学模型,采用有限差分的方法,得到了阶梯水头变化情况下非线性流数学模型的数值解,并验证了该数值解的准确性.在此基础上讨论了非线性参数对水头和流速的影响,结合白鹤滩水电站玄武岩错动带现场高压压水试验,进一步验证了该方法的可靠性.结果表明,当非线性参数k和径向距离r保持不变时,非线性参数β越大则试验过程中的水头h和流速v都越小;当非线性参数β和径向距离r保持不变时,非线性参数k越大则试验过程中的水头h越小、流速v越大;且较大的β和k均会使得高压压水试验能更快地趋于稳定状态.如果仍按照达西流公式进行计算,将会高估透水介质中的水头,进而高估玄武岩错动带结构面抵抗渗透破坏的能力,最终对工程稳定性产生不利影响.在白鹤滩水电站进行的钻孔高压压水试验过程中地下水发生了非线性运动,求得C2错动带的非线性参数β=1.62 min·m-1,k=9.60×10-3m·min-1,该方法对于现场确定错动带非线性参数有较好的适用性.

摘要： 微观孔隙结构是控制渗流特征的内在因素,渗流特征是微观孔隙结构的外在表现.借助高压压汞测试技术,获取表征页岩油储层孔喉大小、分布及连通性的微观孔隙结构参数,分析不同尺度孔喉对渗流能力的贡献程度.基于稳定流法,建立页岩油单相渗流曲线,分析岩石渗透率、地层原油黏度对渗流规律的影响.研究结果表明,济阳坳陷页岩油储层孔隙结构具有强非均质性特征,孔喉以亚微米-纳米级为主,纳米级孔喉连通的孔隙体积占比最大,参与渗流的主要为微米级孔喉(层理缝)和亚微米级孔喉.亚微米-纳米级孔喉是页岩油储层产生非线性渗流和启动压力梯度的主要原因,启动压力梯度随着流度的减小而增大,二者之间呈幂函数关系.建立页岩油储层极限泄油半径预测公式,可根据储层渗透率、地层原油黏度预测一定生产压差下页岩油可流动的最远距离,为井距设计或压裂裂缝间距优化提供参数依据.

摘要： 技术极限井距是优化井网井距和评价致密油藏开发动用效果的关键技术参数,但现有的算法不能全面准确地反映具有启动压力梯度的致密油藏不稳定非线性渗流特征.为此,基于非线性渗流理论,从求解平面径向流的不稳定渗流问题入手,将启动压力梯度作为技术极限井距的计算依据,提出了计算致密油藏定产量生产条件下的技术极限井距的新方法.研究表明,新方法不仅理论依据充分,而且较以往的计算方法更可靠、合理、实用,因而具有较大的推广价值.

摘要： 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.

摘要： 钙质砂作为岛礁工程主要填筑材料,其渗流特性将很大程度上影响岛礁填筑体的稳定性.拖曳力是流体对岩土材料表面作用力,其直接反映岩土颗粒与流体之间的相互作用,影响着岩土颗粒堆积体的渗流特性.当流体流速较高时,传统的达西定律已不再适用,超出达西定律适用范围的渗流区通常被称为非达西渗流区;此时,水力梯度与水流流速关系呈非线性.本文在前期对钙质砂渗流研究的基础上,采用自制水流控制压差渗流装置开展非达西渗流试验,获得渗流速度与水力梯度指标,通过采用人工神经网络方法,建立孔隙率、粒径和颗粒形状系数等多参数影响的非线性渗流关系表达式;进而确定较高渗流条件下,流体对钙质砂颗粒堆积体的拖曳力.该研究成果可以进一步应用于岛礁工程建设及钙质砂土体渗流、冲刷及沉降等实际问题分析研究中.

摘要： 本研究结合Beskok-Karniadakis二阶近似修正模型,建立了致密页岩气水平井非稳态非线性渗流问题的数学模型.进一步将偏微分方程及相应的定解条件通过相似解变换,转化为积分方程,再进行数值离散给出压力场的显式迭代格式.最后通过计算预测了产量随时间变化的规律,并分析了滑脱系数和解吸效应对产量的影响.

摘要： 基于考虑解吸、扩散和滑移作用的页岩气非线性渗流理论模型,构建了以压力为自变量的页岩气非线性渗流的三维有限元方程.通过一个忽略解吸效应的页岩气稳定渗流的算例和一个考虑解吸附效应的页岩气非稳定渗流的算例,求解井筒附近压力场,及压力和气井产量随时间的变化,并与文献中的理论解进行对比,验证数值方法的合理性.结果表明,本文提供的页岩气非稳定渗流数值计算方法,其结果与理论解吻合,且收敛性好,可用于页岩气开发中气井周围压力变化和气井产量的预测,为页岩气井设计和页岩气开采提供重要的手段.

摘要： 结合中国南方海相页岩气藏的实际,针对页岩气藏的特殊孔隙结构及多尺度流动的特征,给出了Beskok-Karniadakis二阶近似修正模型,并建立了致密页岩气直井平面径向非稳态非线性渗流问题的数学模型.进一步将偏微分方程转化为积分方程进行数值离散,并给出了求解压力场的数值离散显式迭代格式.最后通过数值计算预测了产量随时间变化的规律,并分析了解吸、滑移效应对产量的影响.

摘要： 低渗透油田的开发实践表明:在低渗透储集层中，流体渗流大多处于非线性渗流段。基于低渗透油藏的非线性运动方程,建立了低渗透油藏的非线性渗流数学模型,采用合理的对数形式压力分布函数,利用积分方法求得了该数学模型的近似解析解.分析结果表明:非线性流动模型可看作为介于达西流动模型和拟线性流动模型之间的1种中间模型或理想模型;拟线性流动地层压力波传播最慢,导致在相对较小的压力传播区域内产生较大的压力降;拟线性流动瞬时地层压力传播距离最小;时间越长,不同流动模型间的差异越大.

摘要： 利用三维微观网络模型重构技术,建立了真实岩心的微观网络模型,开展了束缚水状态的致密砂岩气非线性渗流数值模拟.通过拟合2组致密岩心5种不同压力梯度下的气体高速非达西渗流实验,验证了气相高速非达西微观网络数值模拟方法的有效性,结合实验结果分析了非达西系数的影响因素,并推导了含有束缚水的非达西系数分形表征.研究结果表明:在微观尺度下,高速非线性渗流实验模拟得到的渗流速度与压力梯度符合Forchheimer方程;非达西系数是孔隙平均半径、分形维数、束缚水饱和度、迂曲度等反映储层微观属性参数的函数,其值随着孔隙平均半径的增大而减小,随分形维数的增大而增大,随着束缚水饱和度的增大而增大,随着迂曲度的增大而增大.采用多元回归得到考虑微观属性的经验公式可精确地估算非达西系数,为气藏高速非达西渗流对产能预测提供理论支持.

摘要： 传统的连通性研究方法无法进行储层连通性的三维动态定量表征,研究发现利用CT扫描将岩心数字化后,结合微观孔隙结构参数及低渗油藏非线性渗流特征,建立岩心连通孔道比例与压力梯度的函数关系,由此计算储层的数值动态连通场,可进行储层连通性的三维动态定量表征;进一步将干扰试井和机理研究相结合,形成基于试井反馈信号的小层连通性判定技术,实现了小层连通关系的定量判断,研究成果可用于指导低渗油田开展注采井网优化,提高油田注水开发效果.

摘要： 缝洞型碳酸盐岩致密油藏裂缝形态分布复杂,基质块致密且缝洞本身具有多尺度性,基于欧式空间的传统渗流理论无法精确描述碳酸盐岩油藏的非均质性.首先引入分形与非线性理论建立缝洞型碳酸盐岩油藏水平井渗流模型,该模型更加贴近实际油藏,但目前的研究并未形成系统理论;继而借助等价压力点对内边界条件进行处理,并用有限元方法求得井底压力数值解;最后绘制压力动态曲线并对分形指数和非线性参数进行敏感性分析.研究结果对评估缝洞型储层的流体渗流具有一定理论和实际意义.

摘要： 工程上将渗透率小于50毫达西的油藏,称为低渗透油藏.低渗透油藏的孔隙尺寸集中于1 μm,具有微尺度效应,因此在油田实践中表现出很多不同于常规油藏的性质.其中的流体流动达西定律已不满足.本研究从微圆管的边界黏附层模型和试验出发,定义了流体边界黏附层,采用边界黏附层与压力梯度成指数函数的实验经验公式,推导出了考虑边界黏附层条件下,圆管中的流速分布公式和流量公式.最后以微圆管的流动实验对模型进行了验证.分析表明:新的流动模型考虑了固液的相互作用,物理含义清晰,易于应用.为低渗透多孔介质中非线性渗流的研究奠定了理论基础.

摘要： 针对低渗透油藏储层孔隙喉道小的特点,采用不同管径微圆管,以去离子水和煤油为流动介质,研究微圆管中流体细观流动规律,分析去离子水和煤油的实验流速、有效边界层厚度与压力梯度的关系,考察壁面润湿性和流体粘度对微流动规律的影响.研究表明,微管中流体流速与压力梯度基本呈线性关系,随着微管管径的减小,流体流动的非线性程度增强,且驱动压力越大,微管有效有效边界层厚度越小,参与流动的流体更多,有效流体边界层厚度占微管管径的比例也随之降低;微管壁面由亲水性变为疏水性后,流体流速均高于改性前,且微管尺寸越大,作用效果越显著.

摘要： 本发明涉及确定非线性绝缘材料内压敏微球的渗流阈值的计算方法，包括以下步骤：(1)、绝缘材料整体计算区域的生成；(2)、微球分布的生成：在上述生成好的计算区域内；(3)、材料特性的设置；(4)、复合物伏安特性的求解；(5)、复合物渗流阈值的确定。本发明的有益效果是：通过matlab软件进行仿真计算来测定非线性复合物内压敏微球渗流阈值的方法，实际计算以ZnO压敏微球为填料的ZnO/硅橡胶非线性复合物的渗流阈值，针对非线性复合物的渗流阈值可能随着基体或者压敏微球填料特性而改变的问题，提出一种通过数值计算来推测复合物渗流阈值的方法，从而为非线性复合物的制备及其在高压绝缘设备上的应用设计提供特征参数。

摘要： 本实用新型公开了注水开发储层非线性流渗流数值模型演示系统，涉及模型演示技术领域，包括保护盒，所述保护盒内壁相对应的两侧均开设有限位槽，本实用新型的有益效果为：通过保护盒、玻璃盖板、伸缩弹簧、限位块以及限位槽的配合使用，将显示屏本体放入保护盒的内腔，当限位块进入保护盒的内腔后，会推动限位块进行移动，同时挤压伸缩弹簧，将第一卡接块卡接至第一卡接槽的内腔，当限位块到达限位槽的位置时，利用伸缩弹簧的伸缩性，推动限位块伸入限位槽的内腔，利用保护盒与玻璃盖板的配合，对显示屏本体进行保护，避免显示屏本体受到伤害，同时避免灰尘进入显示屏本体的内腔，影响使用。

摘要： 本发明提供一种致密气合层开采流固耦合气水非线性渗流实验装置及方法，属于油气藏开发技术领域。该装置包括注入泵、第一中间容器、第二中间容器、介质循环泵、收集装置、后处理装置、岩心夹持器、扫描系统、橡胶套筒、应变片、电流‑压力转换器和并联岩心，应用该装置时，首先识别致密气储层地质构造，选取代表性储层；缩放岩心，确定研究层位排列顺序；制备并联岩心；组装岩心和实验设备；进行并联实验和结果分析。该方法通过应变片能有效测定并联岩心中每层岩心所受压力的大小，并反映致密气藏在并联状态下每层的气水两相流动规律，对认识气水流动规律，指导致密气藏的开发有非常重要的指导作用。

摘要： 本发明提供一种基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法，包括:建立基于边界层的储层非线性渗流模型；根据储层变形介质渗透率随有效应力变化关系，结合有效应力系数，建立储层压力敏感性模型；基于毛细管连通器装置测量低渗透岩心静态启动压力，获得岩心的最小启动压力梯度；综合考虑边界层效应、压力敏感性及最小启动压力梯度影响，建立基于边界层的变形介质非线性渗流数学模型；基于传统的黑油数值模拟软件平台进行改造，实现低渗透非线性渗流数值模拟。该基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法真实、全面反映了对岩心渗流特征的刻画，有较强的可靠性和准确性，为低渗透油田开发方案的调整与优化提供有效的技术支撑。

摘要： 本发明涉及一种考虑致密砂岩油藏非线性渗流特征的数值模拟方法，包括以下步骤：对目标致密砂岩油藏进行微圆管实验，计算目标致密砂岩油藏的边界层厚度；拟合目标致密砂岩油藏的边界层厚度与压力梯度、喉道半径和流体粘度的关系式；对目标致密砂岩油藏进行压汞实验，拟合实验结果得到目标致密砂岩油藏的毛管力与汞饱和度的关系式；将目标致密砂岩油藏的边界层厚度与压力梯度、喉道半径和流体粘度的关系式以及毛管力与汞饱和度的关系式带入Poiseuille方程并积分，得到非线性运动方程；根据非线性运动方程建立目标致密砂岩油藏的非线性数学模型；求解目标致密砂岩油藏的非线性数学模型，得到目标致密砂岩油藏考虑非线性弯曲段的产能。

摘要： 本发明提供一种基于储层非均质性的致密油藏非线性渗流表征方法，包括：选取某个研究区块的致密油藏岩心样品进行洗油、测试岩心孔隙度渗透率数据；样品进行高压压汞实验，获得岩心孔径分布、孔径大小对应的体积、平均孔隙半径、总压汞孔隙体积；根据压汞孔隙体积和平均孔隙半径，计算得到岩样特征长度；根据特征长度和各孔隙大小对应的孔隙体积，计算得到各孔隙大小对应的毛细管数量；基于边界流体吸附公式建立单根毛细管渗流方程；根据单根毛细管渗流方程，结合毛细管半径大小以及数量，获得考虑储层非均质的致密油藏非线性渗流特征方法。该致密油藏非线性渗流表征方法，能够代表储层非均质性，能够更客观的表征致密油藏非线性渗流。

摘要： 本申请提供一种裂隙非线性渗流参数的特征长度判别方法、装置、电子设备及存储介质。在本申请提供的裂隙非线性渗流参数的特征长度判别方法中，通过构建裂隙装置，在不同的改变所述基准进水压力Pinlet下计算裂隙取样点的非线性渗流比例系数变化率δn。若存在非线性渗流比例系数变化率δn小于预设值，那么就认定此裂隙取样点对应的裂隙长度为该裂隙的非线性渗流参数的特征长度。通过本申请实施例提供的裂隙非线性渗流参数的特征长度判别方法有利于现场尺度非线性渗流预测和非线性渗流尺度效应机理的研究；且试验过程简单易懂，容易操作；能够获得精准地判别单裂隙非线性渗流参数的特征长度，从而有效预测地下水资源情况预防地质灾害。

摘要： 本发明涉及一种非线性渗流数值模拟方法。一种非线性渗流数值模拟方法，包括如下步骤:建立模型；设定假设条件，在满足假设条件的前提下，建立油、气、水三相的运动方程、获取岩石压缩系数与油、气、水相的压缩系数及油、气、水组分的连续性方程；将油、气、水三相的运动方程代入至对应的连续性方程中，并转换为地面标准状况下的体积守恒形式；将非牛顿流体运动方程转换为由视粘度、视梯度及流动修正系数组成的表达式；对上述建立的模型进行求解，获得s

摘要： 本发明提出一种破碎岩石非线性渗流试验系统及方法，属于破碎岩石非线性渗流试验技术领域。本破碎岩石非线性渗流试验系统，包括试验座、渗流板、筛筒、缸筒、轴向液压加载缸、压头、液压泵、位移传感器、压力传感器、透水板、高压水泵、流量计、水压传感器、数据采集装置和数据处理装置等。本发明的有益效果：可以定量研究不同粒径破碎岩石的非线性渗流过程，获取不同应力状态和水压力梯度下破碎岩石颗粒流失引起孔隙率、渗透率和流速的变化数据，进而拟合得到非线性渗流公式并分析非线性渗流过程。

摘要： 本发明提供一种致密气合层开采流固耦合气水非线性渗流实验装置及方法，属于油气藏开发技术领域。该装置包括注入泵、第一中间容器、第二中间容器、介质循环泵、收集装置、后处理装置、岩心夹持器、扫描系统、橡胶套筒、应变片、电流‑压力转换器和并联岩心，应用该装置时，首先识别致密气储层地质构造，选取代表性储层；缩放岩心，确定研究层位排列顺序；制备并联岩心；组装岩心和实验设备；进行并联实验和结果分析。该方法通过应变片能有效测定并联岩心中每层岩心所受压力的大小，并反映致密气藏在并联状态下每层的气水两相流动规律，对认识气水流动规律，指导致密气藏的开发有非常重要的指导作用。