水平井段管柱屈曲与摩阻分析

利用有限差分法和Newton迭代法 ,计算了斜直井段管柱螺旋屈曲临界力、沿螺旋段分布的管柱与井壁接触力以及后屈曲平均侧向接触力。分析了钻杆接头对水平井段钻柱屈曲临界力和弯曲应力的影响 ,提出了计算钻柱正弦屈曲临界力的新方法。结果表明 ,当轴向压力较小时 ,钻杆接头引起钻柱弯曲应力 ;当轴向压力较大时 ,接头会抑制螺旋屈曲的发生 ,降低钻柱的弯曲应力。另外 ,给出了水平井段钻柱出现反转的判别式。

切入式喷嘴携岩能力试验研究

依据钻进过程中岩屑携带原理 ,设计出一种有利于岩屑携带的切入式喷嘴 ,并对该种喷嘴与导向叶轮式喷嘴、圆射流喷嘴进行了轴向压力分布以及水力携岩能力的试验对比。试验结果表明 ,切入式喷嘴形成的射流在其射流的主体段上轴向压力呈现出“M”形分布 ,其携岩能力最强 ,携岩量随着切入角的增加呈现出先增加后减小的趋势 ,最优携岩喷距与切入角成指数关系。在本试验条件下 ,最优切入角为 6 0°左右 ,在此范围内的最优携岩喷距为无因次喷距的 8.5～ 8.7倍。

水泥浆胶凝期间套管柱受力和形变规律

套管柱注水泥结束后 ,由于水化热的作用使水泥浆在胶凝过程中产生升温现象 ,并随之失重。温度、压力的共同作用会使套管柱发生很大的形变。随着水泥的固化 ,这种形变也会被固结在水泥封固段内 ,影响其使用性能。在调研大量资料的基础上 ,利用数值计算方法得到了水泥胶凝过程中温度变化的动态数据。对某油田实测数据进行了统计分析 ,得出了水泥浆失重时的压力计算公式。根据有限元理论 ,推导出套管段长度与温度、压力、水泥及套管表面剪切应力之间的关系式。在此基础上 ,计算得到了水泥浆胶凝过程中套管的动态变化。

分形几何理论在屏蔽暂堵剂优选中的应用

针对现有暂堵剂优选理论精确化、定量化程度不足的情况 ,在继承传统屏蔽暂堵剂优选理论的基础上引入分形几何理论 ,提出用分维数来定量描述储层岩心孔隙尺寸分布和暂堵剂粒度分布特征。以岩心孔隙尺寸分布与暂堵剂粒度分布分维数相近作为优选暂堵剂的原则 ,从而在继承传统理论的基础上建立起了屏蔽暂堵分形理论。利用此理论对新疆莫北地区储层岩心进行了暂堵剂优选和室内暂堵试验 ,取得了较好的效果 ,初步验证了理论的正确性。

聚合物配制站布局优化数学模型

由于三次采油开发方式具有集中配制、分散注入的特点 ,所以聚合物配制站必须在空间和时间上对几个区块提供共享服务 ,以提高综合利用率 ,由此带来了聚合物配制站的优化布局问题。从数学规划和系统工程的角度出发 ,应用网络流规划方法建立了存储模型和选址模型混合的优化布局模型 ,编制了专用的大规模组合优化算法程序。该程序在给定各个区块生产时间和中转站布局的条件下 ,以投资最省为目的 ,优选出配制站个数、规模和位置 ,并绘出配制站与中转站的服务网络图。以聚合物驱油条件下大庆油田的萨中油田为规划对象进行了数值计算 ,与人工规划结果对比表明 ,该模型可节约投资 3%～ 5 % ,并能辅助三次采油规划人员进行优选配制站的方案布局。

垂直井筒携砂规律研究

借助砂粒在水和煤油中的静态沉降实验 ,优选出实际油井出砂自由沉降末速的预测公式 ,并计算得到了砂粒的不规则形状校正系数 ,通过流动携砂实验获得了砂粒在流动液体中的沉降规律。由于受管道内流体速度场的影响 ,砂粒的实际沉降速度并非自由沉降末速与流体平均流速的矢量和 ,而是与平均流速和砂粒自由沉降末速之间有一个线性的统计关系式。该研究最终确定出砂粒在井筒中表现为沉降、悬浮及上升运动的临界条件 ,此临界条件可作为有效实施井筒防砂工艺的理论依据。

各向异性圆形地层渗流的解析解

对各向异性渗透率圆形有界地层向一口中心井的稳定渗流问题进行了研究 ,利用坐标变换将原流动问题转化为各向同性渗透率椭圆形地层向中心椭圆形井筒的流动问题。数值研究发现 ,这个椭圆区域流动问题可以划分为内、外两个区域的流动。内区域流动是两个共轴椭圆间的流动 ,可通过保角变换方法求解 ;外区域流动与两条直线等压边界间的点源流动十分相似 ,可利用相似流动替换方法求解。将内、外两个流动问题的解进行组合得到了原问题的全区域解析解。计算及分析证明 ,该解法的误差非常小。选取典型的油藏参数用解析解法进行了计算 ,结果表明 ,渗透率各向异性和油藏半径对有界油藏产量有明显的影响。

煤层气单井开采数值模拟的研究

对煤层气的流动机理进行了分析。结果表明 ,煤层中的甲烷气主要以吸附的方式储集在煤基质中 ,煤层割理系统提供渗流通道。煤层气在煤基质中的吸附遵循朗格缪尔等温方程 ;煤层气由煤基质向割理系统的扩散遵循Fick第一定律 ;煤层气在割理系统的流动遵循达西定律。借鉴美国现有模型 ,结合我国现场实际情况 ,建立了二维煤层气垂直井的非平衡拟稳态井底渗流数学模型。现场实例模拟计算表明 ,该模型能够用于煤层气单井数值模拟。

注水井压裂调剖设计方法研究

对于低渗透油田 ,主要通过水力压裂提高油水井的增产增注能力 ,区块经过整体压裂改造后 ,水力裂缝参数将对油水井的产量起决定性作用。对于多油层非均质油藏 ,层间差异会导致吸水剖面不均匀 ,影响水驱效率。对需要经过压裂再投注的注水井 ,建立了压裂后预测注水井注入量的数值模型 ,分析了各层注入量与地层物性、裂缝参数和注入压力的关系。研究结果表明 ,通过合理地设计裂缝参数 ,可以减缓层间矛盾 ,改善吸水剖面。现场试验 8口井 ,其中 6口井进行了吸水剖面测试 ,全井达到配注方案的有 4口井 ,说明该方法对多油层非均质油藏注水井的调剖具有一定的应用价值。

三元复合驱数学模型及其应用

建立了三元复合驱数学模型 ,该模型较全面地反映了三元复合驱的主要驱油机理以及在复合化学驱油过程中包含的主要质量传递现象 ,并结合实验模型详细地描述了传质过程中涉及的大量物理化学现象。该模型适用于低 pH值三元复合驱体系 ,忽略了微乳液相 ,同时采用了新的化学反应平衡模型。运用建立的数学模型 ,进行了三维油藏数值模拟。与国外化学驱软件UTCHEM的计算结果对比发现 ,该模型的计算结果可靠 ,计算速度大幅度提高 ,同时内存占用量和计算的稳定性等指标都有一定程度的改善 ,从而证明了本模型的可靠性和实用性。

丙烷磺内酯法合成非离子-磺酸盐型表面活性剂的动力学研究

以甲苯作溶剂 ,使用金属钠将聚氧乙烯 (3)壬基苯酚醚 (简称NP 3)钠化后与丙烷磺内酯反应合成了非离子磺酸盐型表面活性剂 ,并研究了该反应的动力学特征。试验表明 ,使用丙烷磺内酯法合成非离子磺酸盐型表面活性剂 ,反应速度快 ,产品收率及有效含量均可达到 80 %以上。该合成反应的总反应级数为二级 ,且为双分子亲核取代反应。在 30℃和 40℃下的速度常数分别为 0 .0 5 15L/ (mol·min)和 0 .1147L/ (mol·min) ,表观活化能为6 .31× 10 4 J/mol。

含油多孔介质热气流点火临界着火温度的理论研究

基于经典点火理论中的“零值梯度法” ,建立了含油多孔介质在采用热气流点火时临界着火温度的数学模型 ,并利用所得模型定性分析了一些主要因素对临界着火温度的影响。分析结果表明 ,增加热气流流量、比热及指数前因子、油层孔隙度、油密度、油饱和度、氧分压、反应级数和氧分子燃烧产生的反应热等参数值均会使临界着火温度降低 ,多孔介质中燃料活化能的增加则会使临界着火温度升高。

浅海结构物波浪力计算及实验研究

应用椭圆余弦波理论、双曲波理论及孤立波理论对作用于浅海海洋结构物的波浪力进行了计算 ,并在造波水槽中进行了波浪力及波压力实验研究。运用实验结果对传统的计算方法进行了修正 ,提出了静水面以上波压力的修正公式。研究表明 ,应用椭圆余弦波理论和双曲波理论计算理论波压力并对其进行修正 ,再将积分上限取为瞬时波面 ,积分后得出的波浪力与实验结果很接近。

非局部混和边值问题的虚功原理和变分原理

非局部理论是考虑到材料微结构具有长程相互作用的一种广义连续介质理论。文中提出了非局部混和边值问题的虚功原理 ,并讨论了其变分原理 ,使得数值求解方法能建立在明确的基础之上。

小波分析在多相流流型识别中的应用

提出了一种利用小波变换进行流型分析的方法。采用小波变换分析水平管流上的压差信号 ,根据段塞流与波状流的小波分析特性 ,可容易地识别流型。与其他流型识别方法相比 ,该方法所需测量参数少 ,便于实时、连续地判断流型。

状态反馈预估控制系统研究

应用线性系统理论对预估控制系统进行了理论分析。结果表明 ,在状态反馈预估控制系统设计中 ,预估控制律对非奇异的线性变换及非奇异的输入变换具有不变性 ,并且状态反馈预估控制不改变系统的零点。该结果为状态反馈预估控制系统的分析与设计及实际应用提供了理论依据。

含蜡原油中声速的超声试验研究

在静态、常压下 ,对含蜡的南海原油、丘陵原油及不同含蜡量的 10号白油的声速进行了实验研究 ,结果表明 ,各油样的声速均随温度的下降而上升。对含蜡油样 ,在蜡晶析出较多至开始形成蜡晶网络结构所对应的温度范围内 ,声速随温度变化率发生转折 ,转折的温度区间宽度约 3℃ ,转折区两边声速与温度近似呈不同斜率的线性关系。与低频情况相比 ,高频下声速变化率的转折现象更明显。对相同油样 ,频率越高 ,反应出的转折温度区也稍微靠前。对白油 (含 5 %蜡 )的油样进行了理论计算 ,与实验结果相符。

地下流固耦合理论的研究进展及应用

论述了涉及岩体 -流体相互作用的地下流固耦合理论的进展概况。重点讨论了在理论研究方面存在的几个主要问题 ,包括有效应力定律、理论模型描述、流固耦合程度及数值算法研究等。就该理论在石油开发领域注水引致的套管损坏及产层出砂问题的具体应用进行了简单的讨论。研究结果表明 ,进一步发展地下流固耦合理论对解决石油生产中的一系列地质力学问题有着重要的意义。

关于饱和群系的一点注记