非达西渗流

摘要： 为研究软土注浆过程中在渗流作用下小孔扩张引起的土体力学响应,基于广义Tresca屈服准则和非相关联流动准则,考虑非线性渗流和应变软化等因素的综合影响,结合弹塑性边界条件推导饱和软黏土地层注浆扩孔问题的弹塑性解答。通过算例对比分析了是否考虑地下水渗流作用时孔周土体渗流场、应力场、位移场的计算结果的差异,进一步讨论了非线性渗流系数m对其产生的影响。结果表明:在高速非线性渗流模式下的塑性区半径和径向应力都比达西线性渗流状态下的值要小,并且非线性程度越大,其值也越小;而径向位移受非线性渗流系数m的影响较小,两种模式下基本相同。可见地下水非达西渗流作用对扩孔压力的影响不容小觑,在今后研究此类问题时也应充分考虑其不同渗流状态的影响,使得计算结果更加接近实际情况。

摘要： 流体在特低渗透-致密油藏中的渗流规律不符合达西定律,传统计算两相相对渗透率曲线的JBN方法并不适用。为了解决此类低速非达西渗流实验数据的处理问题,得到更为准确的相对渗透率曲线,在考虑两相渗流拟启动压力梯度的基础上,统计得到经验关系式,可计算不同空气渗透率岩样任意含水率下的拟启动压力梯度。依据低渗透岩样两相稳定流实验结果,提出两相流过程中不同相的拟启动压力梯度相等的假设,建立两相低速非达西渗流模型,基于该模型得出求取两相非达西渗流相对渗透率曲线的方法。应用大庆油田岩样实验数据,对比JBN方法和所提出的新方法,结果表明考虑两相渗流拟启动压力梯度的影响后,油相和水相相对渗透率都有明显变化。

摘要： 为了深入探讨饱和黏土的流变特性,引入Koeller弹壶元件修正的分数阶Merchant模型描述土的黏弹性变形特性,并采用非牛顿指数描述的非Darcy渗流方程来描述土体固结过程中孔隙水的流动,重新推导了半透水边界下的饱和黏土一维流变固结方程。采用隐式有限差分法求出了固结方程的数值解。通过与有关文献中退化模型结果对比,验证了数值解法的有效性。在此基础上,分析了半透水边界参数、非Darcy渗流模型参数以及分数阶Merchant流变模型参数对流变固结过程的影响。结果表明:增大半透水边界参数能加快地基内孔压的整体消散速率以及地基沉降速率;分数阶Merchant模型参数中分数阶数和黏滞系数对地基沉降速率的影响更为显著,且对地基沉降速率的影响主要集中在固结进程的中后期;Kelvin体与独立弹簧的模量之比对固结进程的影响也主要在中后期,且随着模量比的增大,地基的固结进程逐渐加快;非Darcy渗流延缓了土层的固结速率,且随着非牛顿指数的增大,地基的固结逐渐变慢。

摘要： 长春油田X断块油藏符合废弃油气藏改建储气库标准,注气井的产能评价对储气库建设起着重要作用,是储气库建设方案的编制和生产管理的核心指标。目前主要采用矿场统计、数值模拟、理论计算、油气层测试等途径确定单井注入能力,X断块现有生产资料和测试资料无法确定单井注入能力,只能通过理论计算确定单井注气能力。理论计算方法主要分为基于稳态的理论公式法和基于不稳态的数值模拟法,考虑到气藏压力对地层天然物性参数的影响,拟采用数值模拟方法评价X断块单井注气能力。在调研国内外同类油藏生产特征以及长春X断块地质特征和开发现状基础上,综合考虑压力对天然物性影响和Forchheimer效应的影响,基于考虑非达西效应的渗流模型,采用指数网格对地层划分,基于有限差分法对模型离散建立了关于地层压力的方程组,求解方程组利用地层压力计算井底产量。为检验模型可靠性,选取其他工区测试资料,按开井期间流压反算阶段产量,将预测阶段平均产量与测试产量进行对比,结果显示误差较小,验证了模型准确性,最后采用工区参数计算了X断块不同注气压力下注气量,建立了单井注气能力与注气压力二项式计算公式。该研究可以为工区储气库开发技术政策制定提供理论依据。

摘要： 随着我国现阶段的石油需求量越来越大,我国对于开发中低渗透油藏石油资源的热情日益增长,低渗透油藏在我国石油资源中占有非常重要的地位。我国的低渗透油田占比高,使用水驱开发渗流阻力大,开发难度高,而采用气驱的开发方式则可以较大幅度地提高采收率。国内外的科学研究和大量现场实验表明,CO_(2)驱油是提高低渗透油藏产量的有效技术方法之一。本文根据大量文献的实验成果进行研究,对于低渗透油藏CO_(2)非混相驱建立非达西渗流数学模型并进行求解。该模型考虑CO_(2)对原油产生的降黏作用、流体启动压力梯度的变化以及气体压缩性的影响,建立了非线性渗流模型,并使用该模型对某区块油田进行历史拟合,得出CO_(2)驱比水驱开发产油量高的结论。

摘要： 为了进一步深入探讨饱和黏土双层地基一维固结机理,引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型描述饱和黏土的黏弹性变形,引入非牛顿指数渗流模型描述固结过程中的非Darcy渗流,推导出一个新的饱和黏性土双层地基一维流变固结方程,并利用隐式差分格式进行数值求解。通过文献对比,验证了本文数值算法的有效性。探讨了非牛顿指数渗流模型参数以及分数阶Merchant流变模型参数对双层地基一维流变固结过程的影响。结果表明,在单面排水条件下,上层中渗流参数和模型参数对固结速率的影响起决定作用,且随着下层土与上层土的相对压缩性的降低或相对渗透性的增加,地基孔压的消散速率和沉降速率都会加快;增大渗透性高或压缩性低的土层相对厚度,也会加快双层地基的固结速率。另外,非牛顿指数的增大会延缓双层地基中的孔压消散,使得沉降发展变慢。

摘要： 高压气藏气体高速流动时属于非线性渗流,求取产能方程式中系数A、B值较为复杂和困难.通过引用二项式速度n次方程,推导出相应产能方程,提出试差法先求取指数n及方程系数A、B值,用交会法求解无阻流量.磨溪区块龙王庙组气藏9口气井中,8口井利用产量n次方拟合相关性比产量二次方拟合效果更好,计算结果与气井实际生产动态特征吻合程度高.不同的气井n值一般不同,磨溪龙王庙组气藏n值范围一般介于1～3,确切的数值范围需要现场岩芯渗流试验及更多的气井实例求得.引用二项式速度n次方渗流方程,对龙王庙组气井产能进行研究,求取气井真实产能,可为后期气井生产方案制定提供支撑.

摘要： 气井产能的确定是科学合理开发气田的基础,对气井的配产具有重要的指导意义.四川盆地海相深层碳酸盐岩储层致密渗透率低,应力敏感性强,气藏普遍为超高压气藏且多有边底水存在.

摘要： 应力敏感和启动压力梯度是低渗储层呈现非线性渗流的重要因素.为明确两种低渗特殊效应对开发的影响,以南海东部低渗储层为研究对象,进行了岩心应力敏感性和启动压力的测试,通过数据分析建立了启动压力梯度及应力敏感的数学模型,并采用数值模拟方法研究了应力敏感性、启动压力梯度对低渗储层产能的影响.结果表明:应力敏感性与储层渗透率之间表现为指数关系,当储层渗透率小于等于5×10-3μm2时表现为强指数关系,当储层渗透率大于5×10-3μm2时非线性渗流效应减弱,应力敏感性对储层产能影响也降至最低值;单井产能模拟表明,压敏效应对产能会造成巨大影响,随着渗透率的降低,其影响程度明显增加.该研究成果为低渗储层产能预测提供了理论指导.

摘要： 冰塞引起的上下游水位变化与内部水流阻力有关,其堆积演变形成的固液多孔介质中存在渗流问题,且渗流阻力对上下游水头压力具有一定影响.本研究基于实验室冰水力学模型实验,通过设定不同的水力条件,获取不同冰塞剖面形状及沿冰塞剖面累积方向冰盖下流速分布,采用非达西渗流理论对冰塞内渗流阻力进行率定,获得了渗流阻力能量损失的变化特征.结果表明,渗流阻力能量损失占总能量损失的比例为11％～21％,冰厚较大位置可达到42％,沿冰塞累积方向,渗流能量损失占比与冰厚和水深之比呈典型的正相关.渗流流量为河道内重要的槽蓄水量,孔隙率在0.39～0.51之间,冰厚与水深之比在0.6～1.4之间时,渗流流量占总流量的9％～26％.渗流流量的变化受孔隙率、冰塞结构及水力特征等共同影响,冰颗粒均匀且随机堆积情况下,冰塞厚度越厚,冰体排列越紧密,孔隙率和渗流系数越小,流体通过多孔介质的比表面积越大,渗流能量损失也越多.本研究进一步明晰了冰塞阻力机理及渗流阻力在冰塞中的重要性,为受凌汛灾害困扰流域解决实际问题提供理论科学依据.

摘要： 天然软黏土的结构特性、大应变特性及低水力坡降下软黏土中的非达西渗流已渐被熟知.但同时考虑天然软黏土结构特性和非达西渗流的软黏土大应变固结理论仍鲜有报道.考虑非达西渗流和天然软黏土的结构特性对固结性状的影响,在拉格朗日坐标系中建立变荷载下软土一维大应变固结模型,并获得其有限差分数值解.在此基础上,与非达西定律下不考虑结构特性影响的软黏土大应变固结解对比,分析验证本文解的可靠性.最后,着重分析了非达西渗流、天然软土结构特性及外荷载对软黏土大、小应变固结性状影响的特征.结果表明:非达西渗流下土的固结速率相对于达西渗流延后,且非达西渗流参数越大固结速率延缓越明显,但其对土层最终沉降值无影响.相同非达西渗流参数下大应变固结速率快于小应变固结速率,但非达西渗流参数并不影响大、小应变固结速率的差异.当外荷载小于天然软黏土结构屈服应力时,土层在荷载作用下应变值较小,大、小应变固结速率的差异可忽略;随着外荷载的增加或结构屈服压力的减小,土层应变值逐渐增大,大、小应变固结速率的差异越明显.

摘要： 本文基于单裂隙高流速非达西渗流试验结果，建立了二次型的非达西渗流本构模型，及非达西流影响系数与渗透率的关系式。通过构建统一的达西-非达西本构方程，建立了达西-非达西渗流有限元分析方法，采用共扼梯度迭代法，进行非达西渗流有限元方程的迭代求解。最后将理论与方法应用于深埋隧洞的涌水预测中。通过对比达西与非达西渗流结果表明:对于裂隙宽度较大情况，采用非达西渗流理论计算是十分必要的，且断层(发育溶蚀裂隙)的宽度及多条断层的交叉位置等对隧道涌水量具有较大的影响。

摘要： 针对达西定律不能描述高速渗流下压力梯度与渗流速度的关系,基于Izbash指数式方程,建立井筒附近存在高速非达西渗流的数学模型,利用Boltzmann变换得到了模型的解析解.编写相关的VC++程序辅助模型求解,得到无因次井底压力和压力导数试井曲线,同时,讨论了储层渗透率、孔隙度和流体黏度等参数对非达西渗流的影响.通过分析结果可以看出:储层渗透率越大、孔隙度越小和流体黏度越大越有利于高速非达西渗流的发生,试井曲线越偏离达西渗流试井曲线,表现出高速非达西渗流越剧烈.

摘要： 坝体的渗流计算常采用近似的线性渗流计算方法，然而对于堆石结构而言，在高水力梯度的作用下，由于流体惯性力与紊流的影响，水力梯度与渗流流速之间偏离了线性的达西定律，堆石体中不同孔隙介质的交界面错综复杂更增加了渗流场形态的复杂性。此时，使用非达西渗流的计算方法，可以提高渗流计算的精度，更加客观地描述渗流场中的渗流行为。基于伽辽金加权余量法推演了Forchheimer方程的非线性有限单元法公式，应用该方法对堆石坝渗流场问题进行了数值模拟计算，并给出了工程实例。研究表明，用该方法可以很好地研究渗流场中的非达西渗流现象。对比达西渗流计算与非达西渗流计算结果之间的差异，得出了非达西渗流计算的意义。对堆石坝结构而言，非达西渗流计算的结构显示渗流场的局部区域可能出现高水力坡降区域扩散的现象。此外，水力坡降峰值对比达西渗流计算结果有所增大，这说明真实渗流场的水力坡降峰值有可能超出材料的临界水力坡降允许值，从而引起坝体的渗透破坏。

摘要： 流体在特低渗储层中渗流时,渗流速度很低,经典的达西定律已经不能表达其渗流规律,研究低速非达西渗流规律对经济有效地开发此类储层具有重要的现实意义.本文对低速非达西渗流现象的提出,低速渗流规律的研究进展及其影响因素进行了总结和分析,提出了研究低速非达西渗流规律存在的主要问题.

摘要： 发展致密油气储层勘探与开发的新的理论和方法具有重要的现实意义,而发展新理论与新方法的关键是建立描述致密多孔介质的数学-物理模型.致密油气储层不同于常规储层，它的孔隙结构复杂，且孔道狭窄、连通性差，孔隙度和渗透率远小于常规储层，属于微米-纳米级孔隙，这些因素决定了流体在致密储层中的渗流以非达西渗流为主，将非达西渗流的数学模型应用到建立含流体多孔介质波传播模型的过程中，以建立基于非达西渗流的波传播模型，模型假设多孔介质由排水相和不排水相这样两种均匀的连续体组成。对于这两相分别建立独立的波动方程，之后通过体积平均法将两相的波动方程耦合起来，得到整个多孔介质的波动方程。在建立排水相的波动方程时，引入非牛顿流体假设来描述压强梯度与流体速度之间的非线性关系，即先假设流体为非牛顿流体，再通过非牛顿流体的渗流关系建立波动方程。

摘要： 气藏开发实践和室内实验研究均表明低渗含水气藏气体渗流存在启动压力现象,研究启动压力梯度的影响因素和变化规律对气藏开发具有重要意义.通过实验方法,研究了低渗含水砂岩气藏气相启动压力梯度变化规律,对该参数与储层渗透率、含水饱和度进行了相关性分析,建立了低渗含水气藏启动压力梯度计算通式.结合气藏渗流理论,采用建立的启动压力梯度表征方法,针对典型气藏进行应用分析,确定了气井有效动用半径,形成了有效动用半径与储层渗透率和含水饱和度的关系图版,为类似气藏开发早期井网部署以及开发中后期井网加密提供了技术指导.

摘要： 本文针对青藏铁路穿越冻土带,路基下的冻土融化会威胁铁路运行的安全的问题,采用碎石冷却路基来保护冻土的方法,用多孔介质中的非达西自然对流来描述碎石中的空气流动,并给出了数值计算和分析结果。

摘要： 根据表面活性剂驱油非达西渗流特点,考虑活启动压力梯度的变化及表面活性剂在油层中对流扩散和吸附滞留的影响,建立了三维两相三组分表面活性剂驱油数学模型.给出了相对渗透率曲线新的处理方法和表面活性剂吸附量新的理论计算公式,提高了数学模型与生产实际的符合程度.采用隐压、显饱、隐浓差分方法求解数学模型,并编制了相应的数值模拟软件.应用该软件对大庆油田朝522区块活性水驱试验区进行了数值模拟研究,优选出了合理的注入方案.该方案在试验区实施后,达到了降压增注、提高原油采收率的效果,单井平均增油达到30﹪,投入产出比在1:3以上,取得了良好的开发效果和经济效果.

摘要： 通过室内实验,研究了低渗透油层的孔隙结构特征及流体渗流特征,对水驱油过程的分析与推证后认为,流体渗流阻力是增大的,这种变化起因于所发生的多种物理化学变化,其结果将诱导相互关联的介质和流体系统的结构和功能随空间和时间而变化,这是呈现非达西渗流特征的本质所在.水驱后,利用研发的烷醇酰胺非离子表活剂进行了驱油实验,结果表明,表面活性剂可激活滞留油,提高油水的相对渗透率和可流动渗透率.活化动力学的研究要求从系统的微观结构对分子行为特征给出热动力学描述,进而揭示其非线性渗流机理,这必将开拓渗流力学新的研究领域.

摘要： 本公开公开了基于离散裂缝模型的油水两相非达西渗流数值模拟方法，确定油水两相渗流的模式，在裂缝系统中选择低速非达西渗流模型；在基质中选择低速非线性渗流模型进行表征；依据质量守恒定律分别建立油相和水相的连续性方程；对连续性方程进行离散，建立数值模拟模型；利用嵌入式离散裂缝模型对数值模拟模型进行修正，添加多种非相邻链接信息，并建立非线性方程系统；对非线性方程系统进行求解，获得油水两相压力和饱和度参数；建立复杂裂缝条件下水驱油模型，进行数值模拟，分析注入井和采油井的产出特征；解决了现有商业数值模拟方法无法模拟基质中两相低速非达西流动的问题，在计算精度和计算效率方面具有明显优势。

摘要： 本发明涉及一种表征致密油藏低速非达西渗流特征的方法及装置，其中，方法包括：获取致密油藏岩心，得到致密油藏岩心的孔隙度；根据岩心压汞曲线确定最大孔隙直径、最小孔隙直径、平均孔隙直径；利用岩心压汞曲线确定孔隙分形维数；利用孔隙度确定平均迂曲度，根据孔隙度、孔隙分形维数、最大孔隙直径确定毛细管束模型的特征长度；利用特征长度获得毛细管束模型的横截面积；根据平均迂曲度、特征长度、平均孔隙直径确定毛细管束模型的平均迂曲度分形维数；利用平均迂曲度分形维数、最大孔隙直径、最小孔隙直径、横截面积、特征长度、孔隙分形维数获得致密油藏低速非达西渗流模型；利用致密油藏低速非达西渗流模型获得致密油藏低速非达西渗流特征。

摘要： 本发明提供了一种利用压力监测资料反演低渗透储层非达西渗流规律的方法，步骤如下：测量油井在关井一段时间内的井底压力值，得到压力差与时间差的关系值；预设渗流速度与压力梯度的关系并用特定函数表示；建立考虑预设函数中动态渗透率变化关系的数学模型，设定模型参数初值，根据数值模型求解理论井底压力差与时间差的关系；将理论求解得到的与实际测量的井底压力差与时间差的关系进行对比，若两者满足误差要求，则将理论计算时设定的储层参数及特定函数中的系数作为解释得到的参数；同时将系数代入到预设的特定函数中，绘制出渗流规律曲线；将同区块中的各井渗流规律曲线归一化，最终得到油藏尺度下的原位低速非达西渗流规律曲线。

摘要： 一种表征低渗储层非达西渗流的方法，包括以下步骤：(一)测得岩心基本物性参数，得到岩心特征孔喉大小，测得流体基本性质参数；(二)通过岩心单相渗流实验，获得不同压力梯度下，流体通过岩心平均流速值，并绘制流速与压力梯度之间关系曲线；(三)数值求解柱坐标条件下的Bingham‑Papanastasiou方程，选择不同的屈服应力和增长指数参数值，获得不同条件压力梯度条件下的圆管流速与压力梯度关系，通过与步骤(二)实测值进行拟合，得到最优参数组合；本发明将特定岩心流体流变模型带入达西方程，形成表征油藏尺度流体非线性渗流的非线性方程，该方法能够反映流体与岩石相互作用而导致的流变性变化，为后续开展大尺度的油藏模拟提供了新的思路。

摘要： 本申请涉及煤矿开采技术领域，具体提供一种非达西渗流下的采空区三维自然发火危险预测方法和系统。该方法包括：基于岩石力学伺服试验，根据预设模拟条件，确定采空区在预设模拟条件下的非达西渗流系数值和非达西因子值，以构建所述采空区的非达西渗流模型；基于预先建立的所述采煤条件下采空区内的速度场模型和所述非达西渗流模型，构建非达西渗流下所述采煤条件下采空区的三维多场耦合模型并开发采煤条件下非达西渗流的采空区自然发火三维数值模拟仿真软件，以对所述采空区的自然发火危险进行预测。籍此，更加精准的模拟采空区各物理场的分布情况以及参数，对采空区的自然发火危险进行预测，为采空区火灾防治提供科学准确的理论依据。

摘要： 本发明公开了一种超软土非达西渗流的测试装置及方法，包括供水箱、压力罐、压缩机、管道机构、检测单元和智能监测系统，所述压缩机与压力罐的入口连接，所述供水箱通过三通开关与压力罐连接；所述检测单元包括渗透器、集水器和电子秤，所述渗透器的入口通过管道机构与三通开关连接，所述渗透器的出口与集水器连接，所述集水器置于电子秤上，所述智能监测系统用于监测测试过程中电子秤的数值变化，且所述智能监测系统与管道机构连接。本发明的自动化程度高，可提高检测结果的准确性，免误判，还可以避免人为因素，提高可靠性。

摘要： 本发明公开了一种同时确定弱透水层水文地质参数和非达西渗流控制参数的方法。首先，构建考虑幂函数形式非达西渗流的一维弱透水层水动力响应模型；然后，计算获得弱透水层一侧水头瞬时降低某一常量并保持不变这一边界条件下,弱透水层累计释水变形量在双对数坐标系中受不同非达西渗流控制参数(指数n和临界水力梯度iL)组合控制的标准曲线；进一步地，通过标准曲线前段斜率α来表征弱透水层非达西渗流状态，并给出α与指数n和临界水力梯度iL的数据参照表；最后，给出一种全新的配线法，可用于及同时确定弱透水层渗透系数和贮水率以及α的值。本发明理论严密，方法简单，精确度高，容易掌握，有很好的推广应用价值。

摘要： 本公开公开了基于离散裂缝模型的油水两相非达西渗流数值模拟方法，确定油水两相渗流的模式，在裂缝系统中选择低速非达西渗流模型；在基质中选择低速非线性渗流模型进行表征；依据质量守恒定律分别建立油相和水相的连续性方程；对连续性方程进行离散，建立数值模拟模型；利用嵌入式离散裂缝模型对数值模拟模型进行修正，添加多种非相邻链接信息，并建立非线性方程系统；对非线性方程系统进行求解，获得油水两相压力和饱和度参数；建立复杂裂缝条件下水驱油模型，进行数值模拟，分析注入井和采油井的产出特征；解决了现有商业数值模拟方法无法模拟基质中两相低速非达西流动的问题，在计算精度和计算效率方面具有明显优势。

摘要： 本发明公开了一种多组岩样低速非达西渗流试验同时测量的装置和方法，该装置包括储液罐、恒温控制机构、岩心测量机构、围压加压机构和数据采集机构，岩心测量机构有多个，储液罐用于提供工作液体，恒温控制机构用于提供试验所需的恒温，岩心测量机构用于测量各岩心试样的低速非达西渗流情况，围压加压机构用于提供试验所需的围压，数据采集机构用于采集数据。该装置结构简单，可同时研究开展多组岩样的低速非达西渗流实验，研究低速非达西效应。该方法依托于上述装置，操作方便，测量准确度和精度高。

摘要： 本发明涉及一种表征致密油藏低速非达西渗流特征的方法及装置，其中，方法包括：获取致密油藏岩心，得到致密油藏岩心的孔隙度；根据岩心压汞曲线确定最大孔隙直径、最小孔隙直径、平均孔隙直径；利用岩心压汞曲线确定孔隙分形维数；利用孔隙度确定平均迂曲度，根据孔隙度、孔隙分形维数、最大孔隙直径确定毛细管束模型的特征长度；利用特征长度获得毛细管束模型的横截面积；根据平均迂曲度、特征长度、平均孔隙直径确定毛细管束模型的平均迂曲度分形维数；利用平均迂曲度分形维数、最大孔隙直径、最小孔隙直径、横截面积、特征长度、孔隙分形维数获得致密油藏低速非达西渗流模型；利用致密油藏低速非达西渗流模型获得致密油藏低速非达西渗流特征。