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西安石油大学学报自然科学版版面费

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西安石油大学学报自然科学版版面费

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西安石油大学学报(自然科学版)

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《油气田地面工程》北大核心

有 石油化工。

薛华庆 王红岩 郑德温 方朝合 闫 刚(中国石油勘探开发研究廊坊分院新能源研究所,河北廊坊 065007)摘 要:我国油页岩资源量为11602×108t,其中埋藏深度在500~1500m的油页岩资源量为6813×108t,原位开采技术是开发该部分资源的有效手段。我国油页岩原位开采技术处于起步阶段,已经完成了不同温度 下油页岩微观孔隙和渗透变化规律研究,电加热和蒸汽加热原位开采室内模拟实验和数值模拟研究等。研究 表明,电加热和蒸汽加热开采方式都具有可行性。设计了电加热器、注蒸汽井、生产井,为油页岩原位开采 现场试验提供技术支撑。关键词:油页岩;原位开采;电加热;蒸汽加热The Key Technique of Oil Shale In-situ Conversion ProcessXue Huaqing,Wang Hongyan,Zhen Dewen,Fang Chaohe,Yan Gang(New Energy Department,Petrochina Research Institute of Petroleum Exploration & Development-Langng,Langfang 065007,Hebei,China)Abstract:The oil shale resources,bury in 500-1000m,are about 7 trillion tones in China,which count for 59% of total resources and only are developed by in-situ conversion The in-situ conversion process are still in infancy in CThe regularity of oil shale micropores and permeability were studied in different temperature,the simulated experiment and numerical simulation were also respectively investigated in electrical heating and steam heating method of in-situ conversion As a result,both methods are The electrical heating well,injection steam well and producer well were designed,which provide the technique support for field Key words:oil shale,in-situ conversion process,electrical heating,steam heating引言油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩,其有机物主要为干酪根。在隔 绝空气或氧气的情况下,被加热至400~500℃,油页岩中的干酪根可热解,产生页岩油、干馏气、固 体含碳残渣及少量的热解水。目前油页岩开发的主要有两种方式:原位开采和地面干馏。原位开采是指 埋藏于地下的油页岩不经开采,直接在地下设法加热干馏,地下页岩分解,生产页岩油气被导至地面。地面干馏则是指油页岩经露天开采或井下开采,送至地面,经破碎筛分至所需粒度或块度,进入干馏炉 内加热干馏,生成页岩油气及页岩半焦或页岩灰渣。与地面干馏相比,原位开采具有节省露天开采费用 和降低地面植被破坏程度,占地面积少等优点[1]。中国油页岩资源储量非常丰富。2004~2006年新一轮全国油气资源评估结果显示[2,3],全国油页 岩资源为4×108t,折算成页岩油资源4×108t,其中埋深500~1000m的油页岩资源量占全国 的36%。该部分资源无法用成熟的地面干馏工艺进行开发,只有通过原位开采工艺才能得到有效的开 发和利用。目前,国际上油页岩原位开采技术研究大部分都处于实验研究阶段,只有壳牌公司开展了现 场试验[4]。我国油页岩原位开采还处于起步阶段。在国家重大专项“大型油气田及煤层气开发”项目 18“页岩油有效开采关键技术” 的支撑下,研发了多台(套)油页岩原位开采模拟实验装备,开展了 油页岩微观孔隙变化、物理模拟实验和开采数值模拟研究等,沉淀了一批科研成果,为我国油页岩原位 开采技术研究奠定了基础。1 国内外原位开采技术国内外油页岩原位开采技术种类较多,根据传热方式不同可分为三种类型:直接传导加热、对流加 热和辐射加热[5],详见表1。表1 国内外油页岩原位开采技术开展油页岩原位开采直接传导加热研究的单位主要有4家,加热载体包括电加热棒、导电介质、 燃料电池等。壳牌公司的ICP技术(In-situ Conversion Process)是直接将电加热棒插入井内,对地下 油页岩矿层进行加热,目前正在进行第二代电热棒(三元复合电加热棒)的现场试验研究[4,6]。埃 克森美孚公司的ElectrofracTM技术是指对地下页岩层进行水力压裂造缝,将导电介质(如煅烧后的 石油焦炭)注入裂缝中,通电后导电介质成为加热体,该公司正在考虑进行现场试验[7]。美国独立 能源公司(Independent Energy Partners)的GFC技术(Geothermic Fuel Cell)是利用地热能持续为燃 料电池反应堆提供能量,反应堆放热来加热页岩层,油页岩热解生产的液态烃类和气体从生产井排 出,部分气体和其它剩余的烃类物质返回燃料电池反应堆[7]。EGL能源公司(EGL Resources)是将 高温空气注入到封闭循环管道中,通过被加热的管道对地下页岩层加热,因此也归属于直接传导 加热[8]。开展油页岩原位开采对流加热研究的单位主要有4家,加热载体主要为高温水蒸气、二氧化碳、空 气、烃类气体等。太原理工大学的水蒸气加热技术是通过常规油气开采中的水力压裂对页岩层造缝后,将高温水蒸气注入页岩层中加热,同时高温流体将热解产生的页岩油和烃类气体携带至生产井[9]。雪 弗龙公司的CRUSH技术[7,10]也是利用压裂技术对页岩层进行改造,提高裂缝发育程度,其中压裂液为 二氧化碳,然后将压缩后的高温空气注入加热井中对页岩层加热。美国地球科学探索公司(Earth Search Sciences)方法是将空气在地表的锅炉中预热后注入井下,对油页岩中干酪根进行气化[7]。美国 西山能源公司(Mountain West Energy)的IGE技术(In-Situ Gas Extraction)是将高温天然气注入目标 页岩层中,通过对流方式来加热页岩层[7]。开展油页岩原位开采辐射加热研究的单位主要有3家,加热载体主要为无线射频和微波等。20世 纪70年代后,美国伊利诺理工大学利用无线电波加热油页岩,随后劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)对该技术进行改进,通过将射频传送至直井中直接对地下页岩 层进行加热[11,12]。雷神公司(Raython)与海德公园公司(Hyde Park)联合研发了RF/CF(Radio Frequency/Critical Fluids)技术,目前已经被斯伦贝谢公司收购[7]。该技术利用射频加热页岩层,通过 注入二氧化碳来实现超临界流体提高页岩油的采收率的效果。怀俄明凤凰公司(Phoenix Wyoming)是 将微波传送至地下,对页岩层加热,研究发现微波加热的速度是电加热棒的50倍以上,但对微波源的 要求很高[7]。2 中深层油页岩勘探现状我国埋深0~1500m的油页岩资源为11602×108t,折算成页岩油626×108t,其中,埋藏深度在 500~1000m油页岩资源量为3489×108t,页岩油资源量为185×108t,1000~1500m资源量为3324× 108t,页岩油资源量为155×108t。比2005年全国新一轮油气资源评价结果显示的油页岩资源量7200× 108t多了4402×108t,主要增加了埋深1000~1500m资源量。我国油页岩资源分布与常规油气资源相似,主要分布于北方,均表现为北富南贫。东部地区油页岩 资源主要集中于松辽盆地,占全国总资源的47%;中部地区油页岩资源集中于鄂尔多斯盆地,占全国 总资源的37%;西部地区油页岩资源主要集中于准噶尔盆地,占全国总资源的9%;南方地区主要集中 分布于茂名盆地,占全国总资源的2%;西藏地区主要集中分布于伦坡拉盆地,占全国总资源的5%。我国埋深500~1500m油页岩资源十分丰富,占总资源量的59%,该部分资源只能通过原位开采技术才 能得到有效的开发和利用。3 油页岩原位开采开发技术现状1 油页岩原位开采物理模拟实验研究1 热破裂规律研究油页岩在热解过程中形成大量的孔隙、裂隙,不仅提高了油页岩的渗透性,而且也为页岩油排采提 供了渗流的通道,使得原位开采技术开发中深层油页岩资源成为可能。一般认为,当加热到105℃左右时,油页岩的主要变化时干燥脱水,待油页岩水分脱出后,温度 逐渐升高,在180℃左右,放出油页岩中包藏的少量气体。在这两个阶段油页岩内部的裂隙多发育于 层理面及矿物颗粒的周围,形成的破裂面基本上都与层理面互相平行,且数量不多,宽度较小。随 着温度进一步升高至300℃以上时,油页岩内的有机质开始发生热解生产页岩油蒸气和热解气体。油页岩内部的裂隙数量、长度和宽度有了剧烈增加,裂隙面仍具有与层理面平行,同时也形成了 一些垂直于层理方向的微小裂隙。小裂隙与大裂隙相互连通,根本上提高了油页岩的渗透 性[13~15](图1)。2 热解后渗透规律实验研究干馏前后的油页岩样品进行不同体积应力和孔隙压力条件下的渗透系数的变化规律研究发 现[15,16]:当体积应力不变时,渗透系数随孔隙压力的增大而增大。主要原因是孔隙压力的增高,页岩 内部的孔隙数量增加、裂隙更加发育,使得单位时间内通过的流体流量增大,即渗透系数增大。当孔隙 压力不变时,渗透系数随体积应力的增大而减小。主要原因为体积应力的增大,岩体发生收缩变形,页 岩内部的孔隙数量减少、有些发生裂隙会闭合,使油页岩的微观结构发生了变化,导致流体的渗流通道 减少,即渗透系数减小(图2,图3)。因此,在进行地下原位开采油页岩时,对油页岩地层渗透特性 的评价,必须考虑流体压力和地应力的影响。图1 不同温度下油页岩裂缝发育情况图2 渗透系数随孔隙压力的变化曲线图3 渗透系数随体积应力的变化曲线3 油页岩电加热原位开采模拟实验研究电热原位开采与常规地面干馏工艺原理类似,都是通过直接传导方式将油页岩加热至热解温度。其 不同之处在于,原位开采工艺热解过程有地下水介质参与,反应系统存在一定压力,压力大小与页岩层 的埋藏深度有关。马跃、李术元等[17]将油页岩与蒸馏水置于密闭的压力容器中,模拟油页岩原位开采热解反应。研 究表明,随着反应温度的增加,页岩油和气体的产率随温度的升高不断增加,中间产物沥青的产率随温 度的升高先升高后减小。由于水介质的存在,降低了化学键断裂所需要的能量,促进了热解生烃过程,使油页岩的热解温度比无水条件时降低了约120℃。4 油页岩蒸汽加热原位开采模拟实验研究利用过热水蒸气对油页岩进行加热,干馏后的油页岩残渣中含油率约为30%,页岩油的回收率 达到铝甄干馏的90%以上[15]。因此高温水蒸气加热油页岩具有一定的可行性,而且能达到较高的采收 率。研究发现油页岩热解产生的气体主要以CH4、C2H4、H2、CO、CO2气体为主。对常温至300℃、 300~500℃、500~580℃三个温度段的干馏气组成成分进行分析,发现随着温度的升高CH4和C2H4含 量具有相同的变化趋势,基本上呈现单调下降的趋势;CO2的含量呈逐渐下降,H2的含量一直上升的 趋势,CO的含量呈现先降低后增加的趋势。不同温度和压裂条件下,烃类气体、残炭、一氧化碳、二 氧化碳、水蒸气等之间发生了不同程度的化学反应,反应机理十分复杂。因此,针对实验过程中CH4、 C2H4、H2、CO、CO2的变化趋势的主要原因还有待进一步的研究。2 油页岩原位开采数值研究1 油页岩原位开采电加热数值研究[18,19]基于油页岩原位开采电加热技术的原理上,建立了油页岩热传导方程包括续性方程,动量方程,能 量方程,结合适当的初始条件和边界条件,得到油页岩原位开采电加热数学模型。采用三维有限元法,对该模型进行研究,其中加热井距为15m,运作周期为6年。通过研究油页岩矿层温度场随时间的变化 规律,加热时间为5年时矿层温度大部分超过440℃,即几乎所有的油页岩完全发生热解。图4 油页岩原位开采高温蒸汽加热示意图2 油页岩原位开采蒸汽加热数值研究[15,20]油页岩是几乎不渗透的岩层,蒸汽很难注入,因此需要 引进常规油气的压裂技术对页岩层进行改造,制造裂缝,作 为注汽的良好通道,提高传热效率。然后向地下油页岩矿层 注入高温水蒸气,使矿层温度升高至油页岩热解温度。最 后,将油页岩热解形成油气,通过低温蒸汽或水携带至生产 井进行排采(图4)。油页岩原位开采高温蒸气加热是一个复杂的物理化学反 应过程,涉及热量的传递、固体变形、油页岩热解、油气的 产出和渗流等。赵阳升、康志勤等[12,16]考虑到诸多影响因 素的背景下,建立了油页岩原位开采高温蒸汽加热的固、 流、热、化学耦合数学模型。通过对正九点井网的加热方式 的数值模拟研究,加热井距50m,加热周期为5年。通过 研究油页岩矿层温度随时间分布变化规律发现,加热时间为 5年时,地下油页岩地层的温度大部分都达到了500℃,完成热解。仅从数值模拟研究发现,高温水蒸气加热比电加热的效率更高,加热温度达到油页岩热解所需的时 间更短。3 油页岩原位开采现场试验研究1 油页岩原位开采电加热器与生产井设计针对油页岩电加热原位开采技术专门设计了静态防爆电加热器,如图5。图5 静态防爆电加热器静态防爆电加热器的发热元件采用金属矿物绝缘加热电缆,它不同于一般管式电加热元件,其形状 属于线形,加热电缆发热芯体和金属护套之间温差很小,导热性能好。油页岩原位开采的排采工艺与稠油开采相似,生产井结构包括隔热油管、泵、补偿器、封隔器、筛 管等(图6),将页岩油排采至地面后进行油、气、水分离。隔热油管用于防止温度下降后页岩油的流 动性降低,筛管与封隔器起到防砂的作用。该生产井同时适用于电加热和蒸汽加热原位开采技术。2 蒸汽加热井设计蒸汽加热井与注蒸汽开采稠油的结构相似,主要由隔热油管、补偿器、封隔器、分层注汽阀、死堵 等部分组成(图7)。蒸汽加热井的最关键技术是井筒隔热与密封技术,其中井筒隔热总系统包括隔热 油管、耐高温的封隔器、补偿器等。蒸汽通过注汽阀(分层注汽阀)进入地层,通过封隔器实现不同 层选注,有效的提高的热量利用效率。图6 生产井图7 蒸汽加热井4 结束语我国500~1500m的油页岩资源丰富,只能通过原位开采技术才能加以有效的开发和利用。该部分 资源的开发和利用对促进我国页岩油产业的发展具有重要意义,页岩油作为石油的补充能源,也大大提 高了我国石油的供给能力。通过模拟实验研究和数值模拟研究表明,油页岩电加热与蒸汽加热原位开采 技术都具有一定的可行性。电加热工艺相对简单,加热速度较慢,能耗大等特点,蒸汽加热工艺加热速 率快,高温蒸汽对设备的要求较高等。“十二五” 期间,我国应继续加大对油页岩原位开采技术研究的 投入力度,加快原位开采现场试验装备的研发,推动现场试验研究,为工业化生产提供有效的技术 支撑。参考文献[1]钱家麟,尹亮油页岩——石油的补充能源[M]北京:中国石化出版社,2008:137~[2]刘招君,董清水,叶松青等中国油页岩资源现状[J]吉林大学学报(地球科学版),2006,36(6):869~[3]车长波,杨虎林,刘招君等我国油页岩资源勘探开发前景[J]中国矿业,2008,17(9):1~[4]Shell Frontier Oil and Gas IE-ICP Test Project Oil Shale Research and Development P[R]Houston:Bureau of Land Management USA2006-02-[5]刘德勋,王红岩,郑德温等世界油页岩原位开采技术进展[J]天然气工业,2009,29(5):128~[6]Shell Frontier Oil and Gas IFor 2nd Generation ICP Project Oil Shale Research and Development Project[R]Houston: Bureau of Land Management USA2006-02-[7]The US Department of ESecure Fuels from Domestic Resources:The Continuing Evolution of America's Oil Shale and Tar Sands Industries[R][8]EGLResources,IOil Shale Research,Development and Demonstration(R,D/D)T[R]Houston:Bureau of Land Management USA[9]赵阳升,冯增朝,杨栋对流加热油页岩开采油气方法:中国,200510012473[P]2005-10-[10]Chevron USA IOil Shale Research,Development & Demonstration Project Plan of O[R]Houston: Cordilleran Compliance Services,I2006-02-[11]AKBSlow Radio-Frequency Processing of Large Oil Shale Volumes to Produce Petroleum-like Shale Oil[R]Lawrence Livermore National L2003-8-20:UCRL-ID-[12]AKBurnham,JRMcConaghy Comparison of the Acceptability of Various Oil Shale P26th Oil Shale Symposium[C]Colorado:[13]康志勤,赵阳升,杨栋油页岩热破裂规律分形理论研究[J]岩石力学与工程学报2010,29(1):90~[14]孟巧荣,康志勤,赵阳升等油页岩热破裂及起裂机制试验[J]中国石油大学学报(自然科学版)2010,34(4):89~[15]康志勤油页岩热解特性及原位注热开采油气的模拟研究[D]山西:太原理工大学,[16]杨栋,茸晋霞,康志勤等抚顺油页岩干馏渗透实验研究[J]西安石油大学学报(自然科学版)2007,22(2):22~[17]马跃,李术元,王娟等饱和水介质条件下油页岩热解动力学[J]化工学报2010,61(9):2474~[18]薛晋霞油页岩物理力学特性实验及其原位开采非稳态热传导数学模型研究[D]山西:太原理工大学,[19]康志勤,赵阳升,杨栋利用原位电法加热技术开发油页岩的物理原理及数值分析[J]石油学报2008,29(4):592~[20]康志勤,吕兆兴,杨栋等油页岩原位注蒸汽开发的固-流-热-化学耦合数学模型研究[J]西安石油大学学报(自然科学版)2008,23(4):30~

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康志江 张 允(中国石油化工份有限公司石油勘探开发研究院,北京 100083)摘 要:缝洞碳酸型盐岩油藏具有储集空间变化尺度大、介质复杂、流体流动形态多样等特点,无法利 用比较成熟的砂岩油藏数值模拟理论与技术,因此缝洞油藏数值模拟成了当前世界面临的难点和重点,其制 约着这类油藏的合理高效开发。为此,在缝洞油藏尺度上,依据连续性介质的思想框架,发展了双重介质,形成了等效多重介质理论,即将缝洞型油藏中的多相流动问题等效成为若干个连续介质中的多相流动问题,建立了包含溶洞、裂缝、溶孔的三重介质连续性模型,研究了表征单元体理论,提出了模型的建立准则;同 时针对缝洞型油藏大型溶洞中流体流动需要精细刻画的问题提出了耦合型数值模拟技术。主要包括建立了缝 洞型油藏数值模拟多孔介质区、洞穴区及其交界面的数学模型,实现了溶洞中Navier-Stokes流和基质中Darcy 流的耦合,解决了油水两相界面处理问题,形成了洞穴与多孔介质区的交界面条件,然后分别研究了等效多 重介质模型和耦合型数值模拟的数值算法。最后根据形成的缝洞型油藏数值模拟技术编制了的三维三相流体 数值模拟器,通过物理模拟实验和数值模拟实验模拟了一注水驱油过程,结果的一致性验证了方法的正确性。关键词:缝洞型油藏;数值模拟;多重介质;流渗耦合Study on Numerical Simulation Technology of Fractured-vuggy Carbonate ReservoirKang Zhijiang,Zhang Yun(Exploration & Production Research Institute,SINOPEC,Beijing 100083,China)Abstract:Fractured-vuggy carbonate reservoir is characterized by different scales of reservoir space,medium complex,many fluid flow patterns,And it can not make use of more mature sandstone reservoir simulation theory and So the numerical simulation method of naturally fractured-vuggy carbonate reservoir is the world difficulty and emphasis,and it restricts efficient development of such Then according to the fractured-vuggy reservoir characteristics,the equivalent multi-media numerical simulation technology was formed based on dual media That is,multiphase flow problems are equivalent to a number of multiphase flow problems in continuous medium in fractured- vuggy The continuity medium of triple-medium model was established including caves,fractures and so And then Representative Elementary Volume was studied,and the model rules were put And in order to fine description fluid flow in the large cave of fractured-vuggy reservoir,coupled numerical simulation technology was The article established the mathematical model that included porous media area,cave area,and their interface,achieved the coupling of the Navier-Stokes flow in cave and Darcy flow in matrix,and solved the oil-water two- phase interface problem,and formed caves and porous area of the interface Then the numerical algorithm of the numerical simulation of multiple media model and coupled model was Finally,the fractured-vuggy reservoir numerical simulator was The physical simulation and numerical simulation of a simulation process of water flooding was And it was used to verify the correctness of the numerical simulation Key words:fractured-vuggy reservoir;numerical simulation;multi-media;coupled flow引言世界上已发现的油气储量有一半以上来自碳酸盐岩油气储集层[1],而缝洞型碳酸盐岩油藏作为 其中的一种特殊类型,也在我国乃至世界的油气资源中也占有很大的比重。缝洞型碳酸盐岩油藏属 于非常规油气藏类型,其储量规模大,可以形成大型油气藏,也是世界碳酸盐岩油藏生产的重要组 成部分。近十多年来,研究对象为碎屑岩的油藏数值模拟,其相关的理论与技术研究均基于多孔介质理论,已经取得了巨大的发展,形成了工业化技术应用。但对于储层空间变化尺度大,介质复杂的碳酸盐岩缝 洞型储层,目前的理论与技术方法在很多方面都不能适用,为此开展了缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟研 究,主要为等效多重介质数值模拟技术[2~16]和耦合型数值模拟技术[17~20]。1 数学模型的建立1 模型建立准则多重介质理论本质上是一种连续介质理论,而连续介质理论成立的前提是其表征单元体存在。目前 在单重介质表征单元体研究方面已有很多成果[21],对于多重介质表征单元体理论方面的研究国内外还 很少,这是由于复杂介质中不同空隙类型的空间尺度差异很大、空隙中多相流体的流动形态也是多种多 样,因此在我们研究的尺度范围内复杂介质的表征单元体往往并不存在。为解决这一问题,我们提出了 复杂介质多重表征单元体的概念。对于复杂介质油藏,设ΩK(x0)为复杂介质区域中的一个体积,x0是体积ΩK(x0)的质心,E为 该复杂介质的外延量(质量、空隙空间、单位时间通过的流体质量等)、e为该外延量对应的内涵量(密度、孔隙度、质量流量等)。E(ΩK(x0))表示体积ΩK(x0)内的外延量,eK(x)表示点x处的内涵 量,M、F、V为基质、裂缝、溶洞,如果满足:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集则,外延量EK相应的内涵量eK的表征单元体存在,连续介质方法可用,采用多重介质方法。否则 就要单独处理,即用离散方法(耦合方法)处理,式(1)和式(2)即是复杂介质的多重介质模型的 建立准则。2 多孔介质中的控制方程洞缝型油藏考虑为等温条件,并且包含油、水两相流体。复杂介质区域流体流动的方程为:水相:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集油相:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集其中,当b相流体(w为水;o为油)为Darcy流动时,其速度根据Darcy定理如下定义:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集式中,ρβ是β相在油藏条件下的密度; 是在油藏条件下脱去溶解气的油相密度;φ是油层的有效孔 隙度;μβ是β相的黏度;Sβ是β相的饱和度;Pβ是β相的压力;qβ是地层β组分每单位体积汇点/源 点项;g是重力加速度;k是油层的绝对渗透率;krβ是β相的相对渗透率;D是深度。3 洞穴中的控制方程洞穴自由流动区控制方程采用Navier-Stokes方程。在自由流动区域油水不可混溶形成双流体。孔洞 内油水两种流体间有明显的界面,且可以明确表示出来。控制方程包括油区域的控制方程、水区域的控 制方程以及油水界面运动方程。首先分别对油、水存在的区域给出质量守恒、动量守恒方程。油相方程:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集水相方程:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集其中,fσ表示表面张力。这就是微可压缩流体的两相流动方程。作为特例,假设油水不可压缩,则密度为常数,此时在上述方程中消去密度常数可得:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集以及(8)式和(9)式是两组标准的N-S运动方程组。区别在于在交界面上,两相流体性质如密 度、黏性不同。另外还有交界面的运动方程。下面考虑油水间界面的运动方程。关于界面有两种表达形式,针对不同的算法可以选取不同的 形式。(1)界面用点集描述,国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集这种情况下,界面上的点以流体速度按如下规律运动。国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集(2)界面上的点用F(x,t)=0方程确定国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集此时F(x,t)满足国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集其中u表示流体运动速度。在油水两种流体的分界面上压力、速度等物理量都是连续的。而密度、黏性等表示流体特性的物理 量则不同。4 洞穴与多孔介质区的交界面条件界面条件包括浓度连续性、压力平衡、流通量平衡等。并考虑油藏实际情况,可以对交界面条件进 行简化。由于不论是多孔介质的压力pd还是洞穴的压力ps,都很大。相对于地层压力,速度和黏性都 很小,因此可以忽略。同时可以假设洞穴流动区域和多孔介质区域在边界切线方向上没有滑移。在这种 假设下,交界面条件可以表示为国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集这组条件实际上表示在交界面上浓度、压力和速度的连续性。实际计算过程中,交界面条件(12)一般要比较容易使用,特别是在使用有限差分和有限体积进 行离散时。但在使用有限元方法求解推导弱形式过程中,可以直接应用。2 数值算法研究1 等效多重介质模型数值模拟技术油藏模型考虑为等温条件,并且包含油、气、水三相流体。水和油这两个液体组分分别存在于水相 中和油相中,而气体不仅存在于气相,而且可以溶解于油中。每一相的流体在压力、重力和毛细管力的 作用下按照Darcy定理流动;溶洞内和溶洞之间的流动为非Darcy流或管流。采用有限体积法进行空间离散后,采用向后一阶差分进行时间离散,可得离散化后单元i内方 程为:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集其中,M是β相的质量;上标n表示是前一时刻的量;上标n+1表示是当前时刻的量;Vi是单元 i(基质、裂缝或溶洞)的体积;△t是时间步长;ηi是同单元i相连接的单元j的集合;Fβ,ij是单元i同 单元j之间β相的质量流动项;Qβi是单元i内β相的源汇项。多重介质单元i、j之间的流动项Fβ,ij可表 示如下:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集其中,λβ,ij+1/2是β相的流度,国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集为了描述复杂介质中的多种流动形态,在复杂介质的多重介质模型中,单元间的流动分为渗流(达西流、非达西低速流或非达西高速流)、一维管流和裂缝面上的二维流动(非达西高速流)、无充填 溶洞内的三维“洞穴流”。2 耦合型数值模拟技术针对缝洞型油藏大型洞穴内流体流动问题,在Navies-Stokes方程的理论基础上,考虑动量守衡,创 建了油水两相不混溶、微可压缩流动的数学模型,实现了复杂介质油藏Navies-Stokes流和渗流耦合的数 值模拟技术。其数值模型的建立包含两个步骤:求解区域的离散和方程的离散。求解区域的离散产生求 解区域的数值描述,包括求解点的位置和边界描述。空间被分为有限的离散区域,称为控制体积或体 网格。而对瞬态问题,时间区间也被分为有限的时间步长。方程离散则将控制方程的项转化为代数 表达。对任意的物理量φ,其传递方程可写为:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集有限体积方法要求满足以P为基础的控制体VP中控制方程的积分形式:国际非常规油气勘探开发(青岛)大会论文集由于扩散项是φ的二阶导数,为保证一致性,有限体积中离散的阶数必须等于或大于方程的阶数。离散方法的精确性取决于在点P附近的时空位置上假定的变化函数φ=φ(x,t)。要获得传递方程的离散形式,关键在于交界面f上的值及其上的垂直梯度,即φf和S·(▽φ)f。对 位于区域边界上的面,其值由边界条件计算得到。3 油藏数值模拟方法的验证根据对油藏数值模拟方法研究结果,编制了相应的数值模拟软件,为了验证该数值模拟方法的正确 性,开展了注水驱替油物理实验,实验中充填物为右半部为5mm白色大理石,左半部为3mm白色大理 石,注入清水速度为9L/min,模型内部充满油,从左向右驱替油,实验结果如图1所示,采用相同 的参数进行数值模拟,结果如图2所示,通过比较可以得出数值模拟实验与物理实验趋势一致,从而验 证了方法的正确性。图1 水驱油物理实验现象图2 油藏数值模拟实验含油饱和度图4 结论(1)双重介质理论在裂缝型油藏广泛应用,较好地解决了基质与裂缝中流体流动差异性大的问题,对于小型溶蚀洞,也有的专家开展了三重介质数值模拟研究,对于具有洞穴的缝洞型油藏没有相关报 道,通过研究形成了一套能处理洞穴的基于多重介质缝洞油藏自适应隐式数值模拟方法;(2)针对洞穴内两相流界面计算和洞穴多孔介质耦合计算两个关键问题开展了研究,结合洞穴内 油水两相流物理实验,解决了油水两相界面技术问题,形成了耦合油藏数值模拟方法,确定了数值 解法;(3)根据形成的数值模拟方法编制了相应的数值模拟软件,并通过实验验证了方法的正确性。参考文献[1]李珂,李允,刘明缝洞型碳酸盐岩油藏储量计算方法研究[J]石油钻采工艺,2007,29(2):103~[2]HKazemi,LSMJR,KLPNumerical simulation of water-oil flow in naturally fractured Simulation of Reservoir Performance[C]Loa Angeies,[3]RSimulation of naturally fractured reservoirs with semi-implicit source he SPE-AIME Fo ~h SymPOsiVm on Numerical Simulation of Reservoir Performance[C]Los Angeles,[4]SSimulations of naturally fractured he Reservoir Simulatlon Symposium[C]San Francleco,CA,[5]ACHill,GWTA new approach for simulating complex fractured he SPE 1985 Middle East Oil Technical Conference and Exhibition[C]Bahrain:SPE 13537,[6]FSonier,PSouillard,FTBNumerical simulation of naturally fractured he 1986 SPE Annual Technical Conference and Exhibition[C]New Orlean:SPE 15627,[7]IImproved matrix,fracture fluid transfer function in dual porosity he SPE 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Antonio,Texas,2006,24-[18]林加恩,李亮,杨慧珠管流与渗流耦合流动理论研究初探[J]西安石油大学学报(自然科学版),2007,22(2):11~[19]耿克勤,吴永平拱坝和坝肩岩体的力学和渗流的耦合分析实例[J]岩石力学与工程学报,1997,16(2):125~[20]耿克勤复杂岩基的渗流、力学及其耦合分析研究以及工程应用[D]清华大学工学博士论文[21]郭自强碳酸盐岩缝洞型油藏水锥预测及控制研究[D]北京:中国石油大学,[22]周创兵,陈益峰,姜清辉岩体表征单元体与岩体力学参数[J]岩土工程学报,2007,29(8):1135~

西安石油大学学报版面费

二级核心期刊,还是比较好中的,审稿期三个月,但是着急的话打电话催一催。

不在一个层次上,《地球物理学进展》远远优于《西安石油大学学报》,具体体现在:《地球物理学进展》是中国科学院主管,中国科学院地质与地球物理研究所和中国地球物理学会共同主办的地球物理学及相关领域的综合性学术刊物,国内外公开发行。《西安石油大学学报》是西安石油大学主管,是西安石油大学的教辅单位。

中国石油大学学报(自然科学版)版面费

您好 您是要投稿自然科学版 还是社会科学版?

你说的对,是核心的。它有两个版,另一个是社会科学版,这个不是核心的。

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