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基于有限差分的部分饱和双重孔隙介质弹性波模拟与分析
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作者 石志奇 何晓 +1 位作者 刘琳 陈德华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期20-29,共10页
双重孔隙介质模型考虑了岩石非均质性诱发的介观流对弹性波频散和衰减的影响,在非均质储层地震资料定量解释中取得良好的应用效果.基于双重孔隙介质理论模型,利用数值算法开展弹性波模拟工作不仅可以直观显示波的传播特征,同时也为后期... 双重孔隙介质模型考虑了岩石非均质性诱发的介观流对弹性波频散和衰减的影响,在非均质储层地震资料定量解释中取得良好的应用效果.基于双重孔隙介质理论模型,利用数值算法开展弹性波模拟工作不仅可以直观显示波的传播特征,同时也为后期地震反演成像工作奠定基础.本文基于Santos-Rayleigh部分饱和双重孔隙介质模型,利用交错网格有限差分算法模拟并分析了双重孔隙介质中的波场快照和波形曲线.采用Zener黏弹性模型近似表征介观流机制,结果表明Zener模型能够较好地反映快纵波传播特征,却无法表征慢纵波P3波在低频段的衰减特征.利用时间分裂法解决波动方程的刚性问题,提高计算效率.利用解析解验证了有限差分算法正确性的基础上,模拟了均匀介质和分层介质中的波场快照和波形曲线,清晰直观地反映了快纵波在地震频段的强衰减特征,与双重孔隙理论模型预测结果一致.模拟结果有助于进一步理解非均匀部分饱和孔隙介质中的弹性波传播特征. 展开更多
关键词 双重孔隙介质 有限差分 频散与衰减
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非饱和岩石中的纵波频散与衰减:双重孔隙介质波传播方程 被引量:48
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作者 巴晶 Carcione J M +3 位作者 曹宏 杜启振 袁振宇 卢明辉 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期219-231,共13页
本文采用Rayleigh理论描述纵波激励下非饱和岩石中气泡的局域流体流动,从经典力学的哈密顿原理导出了双重孔隙介质中的波传播方程,即Biot-Rayleigh方程.方程的格式简洁,参数少,所有相关参数物理可测,因此,方程具有较好的物理可实现性.... 本文采用Rayleigh理论描述纵波激励下非饱和岩石中气泡的局域流体流动,从经典力学的哈密顿原理导出了双重孔隙介质中的波传播方程,即Biot-Rayleigh方程.方程的格式简洁,参数少,所有相关参数物理可测,因此,方程具有较好的物理可实现性.基于相同的岩石与前人理论对比,初步验证了本理论的有效性.对三个地区的砂岩储层进行了分析,结果显示:地震频段内纵波对储层是否含气非常敏感,但对含气饱和度指示性不佳,且随着孔隙度降低,纵波频散与衰减在中低频段更为显著;含甲烷与含二氧化碳的砂岩储层均呈第三类AVO响应特征,很难从叠前分析技术中鉴别;理论预测的纵波频散随饱和度与频率变化的趋势与特征,与多频段实验观测结果一致. 展开更多
关键词 非饱和 地震波频散 衰减 AVO分析 双重孔隙介质 砂岩
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基于双重孔隙介质模型的渗流–应力耦合并行数值分析 被引量:21
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作者 刘耀儒 杨强 +1 位作者 黄岩松 李晓琴 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期705-711,共7页
为模拟天然岩石中孔隙和裂隙的不同渗透性能及应力耦合特性,基于双重孔隙介质模型,建立渗流–应力耦合分析的迭代计算模型。岩石基质渗透系数和孔隙率通过体积应变进行更新。裂隙系统的耦合模型通过立方体单元模型来建立,渗透系数和孔... 为模拟天然岩石中孔隙和裂隙的不同渗透性能及应力耦合特性,基于双重孔隙介质模型,建立渗流–应力耦合分析的迭代计算模型。岩石基质渗透系数和孔隙率通过体积应变进行更新。裂隙系统的耦合模型通过立方体单元模型来建立,渗透系数和孔隙率随有效应力的变化进行更新。考虑到耦合分析时步多、计算量大的问题,采用基于element-by-element策略的有限元并行计算方法进行数值模拟。编制相应的耦合分析并行程序CoupledGF,并在分布存储的并行机上实现。对包含一个生产井和一个注入井的封闭区域进行渗流–应力耦合分析,模拟约22 000个时步。计算结果表明,并行耦合分析模型对于渗流应力的耦合分析是很有效的。 展开更多
关键词 数值分析 渗流 应力 双重孔隙介质模型 耦合分析 并行计算
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变渗透率模量与双重孔隙介质的压力敏感性 被引量:13
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作者 王建忠 姚军 +1 位作者 张凯 郝振江 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期80-83,88,共5页
对于压敏双重介质,裂缝的渗透率模量随有效应力变化而变化,把渗透率模量视为常数会给渗透率的计算带来较大误差。通过数学分析和试验探讨渗透率模量随有效应力的变化规律,并建立考虑变渗透率模量的双重孔隙压敏介质油藏试井解释模型。... 对于压敏双重介质,裂缝的渗透率模量随有效应力变化而变化,把渗透率模量视为常数会给渗透率的计算带来较大误差。通过数学分析和试验探讨渗透率模量随有效应力的变化规律,并建立考虑变渗透率模量的双重孔隙压敏介质油藏试井解释模型。结果表明:存在大量裂缝的双重孔隙介质的渗透率具有明显的压力敏感特性,随有效应力的增加渗透率模量逐渐变小;具有强压力敏感性的介质,其渗透率模量和模变系数较大。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 变渗透率模量 有效应力 压力敏感性
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双重孔隙介质流固耦合理论模型 被引量:25
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作者 黎水泉 徐秉业 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2001年第4期460-466,共7页
介绍了考虑介质变形的双重孔隙介质模型 。
关键词 双重孔隙介质 流固耦合 渗流 多孔介质 弹性理论 三维有限元
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与应变状态相关的岩体双重孔隙介质流-固耦合的有限元计算 被引量:9
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作者 吉小明 白世伟 杨春和 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1636-1639,共4页
基于孔隙-裂隙岩体的双重孔隙介质流-固耦合计算的微分方程,利用伽辽金有限元法提出了相应的有限元 公式,并基于岩体分类指标(RQD,RMR)提出了与岩体应力状态相关的渗透系数计算公式。编制了相应的有限元程序并给出了应用算例,将计算结... 基于孔隙-裂隙岩体的双重孔隙介质流-固耦合计算的微分方程,利用伽辽金有限元法提出了相应的有限元 公式,并基于岩体分类指标(RQD,RMR)提出了与岩体应力状态相关的渗透系数计算公式。编制了相应的有限元程序并给出了应用算例,将计算结果与相关文献作了比较。 展开更多
关键词 岩石力学 双重孔隙介质 裂隙介质 流-固耦合 微分方程
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双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射 被引量:5
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作者 贺鹏飞 夏唐代 +1 位作者 刘志军 陈炜昀 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1753-1761,共9页
对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。... 对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。结果表明:(1)P1、P2、P3和S波均具有弥散和衰减特性,P1波传播最快而衰减最慢,P3波传播最慢而衰减最快;(2)随着入射角的增大,反射P2、P3和S波的振幅反射系数均先增大后减小,反射P1波则先减小后增大,且边界透水条件对反射P2和P3波的振幅反射系数影响显著,对P1和S波的影响较小,但透水和不透水边界下振幅反射系数随入射角的变化趋势一致;(3)反射P2、P3波的振幅反射系数均随频率的增大而增大,且不透水边界下反射P2波的振幅反射系数大于透水边界下的反射系数,而反射P3波则相反;(4)随着频率增大,透水边界下反射P1波的振幅反射系数先增大后减小,不透水边界下先减小后增大再减小,反射S波的振幅反射系数随频率变化情况则与P1波相反。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 P1波 自由边界 入射角 频率 振幅反射系数
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非饱和流固耦合双重孔隙介质模型控制方程 被引量:8
8
作者 孔亮 王媛 夏均民 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第2期163-165,共3页
裂隙岩体非饱和渗流和流固耦合是普遍存在的现象,利用双重孔隙介质模型,在多孔介质弹性理论和广义有效应力的基础上,给出了双重孔隙介质非饱和流固耦合方程的数学推导,经过离散化后可以用于数值计算,最后提出了一些需要进一步解决的问题.
关键词 双重孔隙介质 流固耦合 非饱和渗流 控制方程
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裂隙刚度随应力变化对双重孔隙介质热-水-应力耦合影响的有限元分析 被引量:4
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作者 张玉军 徐刚 杨朝帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3426-3432,共7页
引入并修正了变刚度的连续屈服节理模型,同时考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合有限元计算程序作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库的数值模拟,就岩体裂隙刚度变化... 引入并修正了变刚度的连续屈服节理模型,同时考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合有限元计算程序作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库的数值模拟,就岩体裂隙刚度变化的2种工况,分析了岩体中的温度、裂隙刚度、正应力、孔(裂)隙水压力和地下水流速的变化、分布情况。结果显示:与裂隙刚度是常数时相比,裂隙刚度是法向应力的函数时计算域中温度较低;岩体应力的大小也有一定不同,其分布与裂隙刚度"场"有明显的相似性;并且负孔(裂)隙水压力的绝对值要略小一点,约是常数时的98%。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 连续屈服节理模型 热-水-应力耦合 有限元分析
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非线性双重孔隙介质渗流 被引量:7
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作者 黎水泉 徐秉业 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期417-420,共4页
提出了一种考虑介质参数随压力变化的双重孔隙介质非线性渗流模型 ,给出了有限元计算格式 ,并给出了算例。
关键词 双重孔隙介质 渗流 多孔介质 非线性
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双重孔隙介质非线性流固耦合渗流 被引量:13
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作者 黎水泉 徐秉业 《力学季刊》 CSCD 2000年第1期96-101,共6页
本文给出了考虑双孔双渗介质弹性变形的流固耦合渗流模型。不仅考虑了固结对渗流的影响,同时也考虑了固体变形对渗流参数(孔隙度和渗透率)的影响。这样,渗流就成了双孔双渗介质中非线性流固耦合渗流。在此基础上,本文还推导了双重孔隙... 本文给出了考虑双孔双渗介质弹性变形的流固耦合渗流模型。不仅考虑了固结对渗流的影响,同时也考虑了固体变形对渗流参数(孔隙度和渗透率)的影响。这样,渗流就成了双孔双渗介质中非线性流固耦合渗流。在此基础上,本文还推导了双重孔隙介质非线性流固耦合渗流有限元计算格式,编制了计算机程序,并可模拟单孔隙,双重孔隙,常系数线性和变系数非线性等流固耦合渗流计算。给出了算例并作了对比。结果表明,固体变形引起的介质参数变化对流体渗流早中期过程有重要的影响,对渗流后期影响并不大。这对于石油开采有重要的参考价值。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 流固耦合 渗流 非线性
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一种双重孔隙介质水–应力耦合模型及其有限元分析 被引量:5
12
作者 张玉军 张维庆 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期325-329,共5页
建立了一种双重孔隙介质水–应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度的变化的影响,并研制出相应的二维有限元程序。在假定裂隙的渗透性与裂隙间距无关的前提下,通过算例考察了不同的裂隙间距对双重介质岩体... 建立了一种双重孔隙介质水–应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度的变化的影响,并研制出相应的二维有限元程序。在假定裂隙的渗透性与裂隙间距无关的前提下,通过算例考察了不同的裂隙间距对双重介质岩体中的变形、主应力、孔隙水压力及裂隙水压力的作用,并与单重介质岩体的相应情况作了对比。结果显示:裂隙间距对双重介质岩体的位移影响很大,但对岩体主应力及孔隙与裂隙水压力的影响很小,岩体水压力主要取决于孔隙与裂隙的孔隙率与渗透系数。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 裂隙参数 水–应力耦合 模型 有限元分析
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双重孔隙介质三区复合油藏水平井试井模型 被引量:2
13
作者 吴明录 李涛 +2 位作者 赵高龙 赵金玲 蔡建钦 《油气井测试》 2022年第4期6-12,共7页
为了对裂缝性稠油油藏中蒸汽吞吐水平井的压力动态进行预测,建立双重孔隙介质三区复合油藏稠油热采水平井试井模型。根据蒸汽吞吐焖井过程中的流体分布特点,分别建立内区、中间区和外区的渗流数学模型;通过Laplace变换和Fourier有限余... 为了对裂缝性稠油油藏中蒸汽吞吐水平井的压力动态进行预测,建立双重孔隙介质三区复合油藏稠油热采水平井试井模型。根据蒸汽吞吐焖井过程中的流体分布特点,分别建立内区、中间区和外区的渗流数学模型;通过Laplace变换和Fourier有限余弦积分变换的方法对试井模型进行降维和齐次化处理,求得相应的线源解;沿水平井方向对线源解进行积分得到水平井的条带源解;最后通过Laplace逆变换得到水平井的真实空间解,进而绘制双重孔隙介质三区复合油藏水平井的试井曲线特征,研究各种试井参数对压力响应曲线的影响规律。结果表明,双重孔隙介质三区复合油藏水平井试井曲线最多会出现9个流动阶段,但由于多种参数的互相影响流动段难以区分;内、外区的储层参数分别影响试井的早、晚期阶段;若相邻两区中内区的压缩系数大于外区,压力导数曲线将出现“驼峰”现象。该试井模型也适用于裂缝性油藏的注水水平井试井和注聚合物水平井试井等情形,具有较强的现场适用性。 展开更多
关键词 水平井 试井 裂缝性油藏 稠油热采 双重孔隙介质 复合油藏 数学模型
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双重孔隙介质微水试验模型在倾斜裂隙含水层中的应用 被引量:3
14
作者 刘颖 邵景力 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期1-1,2-8,共8页
试验场地内现场调查发现固结致密砂岩层中存在一个倾角47°的倾斜裂隙含水层。为了研究倾角所产生的影响,通过建立倾斜裂隙微水试验的双重孔隙介质理论模型,利用理论和现场试验数据分析方法,讨论倾角对水文地质参数推估的影响。结... 试验场地内现场调查发现固结致密砂岩层中存在一个倾角47°的倾斜裂隙含水层。为了研究倾角所产生的影响,通过建立倾斜裂隙微水试验的双重孔隙介质理论模型,利用理论和现场试验数据分析方法,讨论倾角对水文地质参数推估的影响。结果表明:低渗透条件下,倾角越大非振荡水位恢复速度越快;高渗透条件下,倾角越大振荡水位振幅越大。裂隙渗透系数越小,母岩贮水率越大,双重孔隙介质特征参数越大时,倾角上限越小,倾角影响越明显。根据该结论确定出模型适用于倾角大于30°的裂隙含水层。忽略倾角会导致裂隙渗透系数估值偏高,母岩贮水率估值偏低,双重孔隙介质特征参数估值偏低。 展开更多
关键词 微水试验 倾角 双重孔隙介质 现场试验数据分析
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考虑裂隙的几何-力学特性的双重孔隙介质水-应力耦合模型及其有限元分析 被引量:2
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作者 张玉军 张维庆 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期1452-1459,共8页
建立了一种双重孔隙介质水-应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率、开度、刚度及应力水平对介质的弹性模量、孔隙率及渗透系数的影响,并研制出相应的二维有限元程序。以模拟饱和的双重孔隙岩体在外荷载作用下产... 建立了一种双重孔隙介质水-应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率、开度、刚度及应力水平对介质的弹性模量、孔隙率及渗透系数的影响,并研制出相应的二维有限元程序。以模拟饱和的双重孔隙岩体在外荷载作用下产生沉降为算例,针对岩体的孔隙率与渗透系数分别是常数及按照本文中所述规律变化的两种工况,考察了不同岩体中的变形、孔隙水压力与裂隙水压力及流速、主应力等的分布与变化。结果表明:将岩体的孔隙率与渗透系数作为应力的函数,与将其作为常量的方法相比,二者对岩体的变形及应力的影响不大,但前者对孔隙水压力、裂隙水压力及流速的影响强烈。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 裂隙特性 水-应力耦合 模型 有限元分析
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用格子波耳兹曼方法模拟双重孔隙介质中的流体迁移 被引量:1
16
作者 李学民 曹俊兴 王兴建 《物探化探计算技术》 CAS CSCD 2002年第3期220-223,227,共5页
作者在本文中介绍了基于格子波耳兹曼模型的双重孔隙介质中流体运移的数值模拟计算方法。我们从格子波耳兹曼碰撞模型出发 ,利用格子波耳兹曼方程、Chapman -Enskog展开 ,以及多尺度技术 ,得到了描述双重孔隙介质中流体迁移的二维扩散... 作者在本文中介绍了基于格子波耳兹曼模型的双重孔隙介质中流体运移的数值模拟计算方法。我们从格子波耳兹曼碰撞模型出发 ,利用格子波耳兹曼方程、Chapman -Enskog展开 ,以及多尺度技术 ,得到了描述双重孔隙介质中流体迁移的二维扩散方程。利用格子气自动机方法计算该扩散方程 ,实现了对双重孔隙介质中流体运移过程的数值仿真模拟。数值实验表明 ,我们所使用的方法正确。 展开更多
关键词 地下流体 格子波耳兹曼模型 格子气自动机 储集层 双重孔隙介质系统 多尺度技术 油气勘探
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裂隙剪胀效应对双重孔隙介质热-水-应力耦合现象影响的有限元分析 被引量:1
17
作者 张玉军 张维庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1513-1522,共10页
为了探讨在法向应力和剪应力的共同作用下裂隙开度的变化对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用,引入裂隙的渗透系数与开度关系的"立方定律",建立了裂隙渗透系数演化式。应用开发的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应... 为了探讨在法向应力和剪应力的共同作用下裂隙开度的变化对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用,引入裂隙的渗透系数与开度关系的"立方定律",建立了裂隙渗透系数演化式。应用开发的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合二维有限元程序,以一个假定的位于非饱和地层中的高放废物地质处置库为算例,分别在2组裂隙斜交和正交的条件下,针对与裂隙开度3种计算方式对应的6种工况进行了数值分析,考察了围岩中的温度、孔隙和裂隙水压力、裂隙开度、裂隙的渗透系数、地下水流速、应力的变化、分布状态。结果显示,当裂隙开度仅取决于法向应力时,裂隙开度受压应力作用产生的闭合量最大,从而裂隙水压力最高;而当裂隙开度是法向应力和剪切位移的函数时,由于"剪胀"效应,裂隙开度闭合量较前述情况为小,裂隙水压力居中;而当裂隙开度是常数时,裂隙水压力最低。 展开更多
关键词 裂隙 剪胀 双重孔隙介质 热-水-应力耦合 有限元分析
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双重孔隙介质油藏试井资料极值分析方法研究 被引量:4
18
作者 廖新维 王少军 《中国海上油气(地质)》 2000年第1期58-60,共3页
通过对双重孔隙介质油藏试井模型的压力解进行二次求异,得到压力导数极小值和压力导数极小值出现时间窜流系数(λ)、储容比(ω)的对应关系,应用这一关系,提出一套通过确定试井资料压力导数极值求取ω和λ的方法,从而为典型曲线... 通过对双重孔隙介质油藏试井模型的压力解进行二次求异,得到压力导数极小值和压力导数极小值出现时间窜流系数(λ)、储容比(ω)的对应关系,应用这一关系,提出一套通过确定试井资料压力导数极值求取ω和λ的方法,从而为典型曲线拟合的实现提供一种方便有效的方法。 展开更多
关键词 双重孔隙介质油藏 试井资料 极值分析方法 研究 压力导数
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基于双重孔隙介质理论的煤层注水研究 被引量:6
19
作者 张茂增 马尚权 +1 位作者 王德明 东辉 《采矿技术》 2009年第4期52-54,共3页
利用双重孔隙介质理论,在多孔介质弹性理论的基础上,建立了有关煤层注水的双重孔隙介质模型。对模型中的渗流场、渗透率与压力的关系进行了分析,结合双重孔隙介质理论对煤层注水的机理进行了论述。
关键词 双重孔隙介质 煤层注水 多孔介质 渗流
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求解双重孔隙介质油藏压力的一种新方法 被引量:4
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作者 姚军 刘英才 冀东油田研究院 《石油大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第4期42-44,共3页
求解双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力要比单孔隙介质油藏不稳定渗流压力复杂得多,而对于复杂边界条件的双重孔隙介质油藏模型,很难求得其压力解。提出了将单孔隙介质不稳定渗流压力解转换为双重孔隙介质渗流不稳定压力解的方法,其步... 求解双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力要比单孔隙介质油藏不稳定渗流压力复杂得多,而对于复杂边界条件的双重孔隙介质油藏模型,很难求得其压力解。提出了将单孔隙介质不稳定渗流压力解转换为双重孔隙介质渗流不稳定压力解的方法,其步骤是:①单孔隙介质油藏不稳定渗流的拉氏空间压力解pD(z)乘以拉氏变量z;②用zf(z)代替pD(z)中的z,得到一个表达式;③该表达式除以z即得到双重孔隙介质油藏不稳定渗流的拉氏空间压力解pDf(z);④采用数值拉氏反演Stehfest方法即可得到真实空间内的双重孔隙介质油藏不稳定渗流压力解。该方法求解过程简捷。 展开更多
关键词 双重孔隙介质 油藏 渗流压力 数学模型 求解方法
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