井筒问题的耦合渗流及应力分析

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多分支井渗流和不稳定压力特征分析

多分支井压力不稳定动态曲线，并分析了其不稳定压力动态特征．通过对多分支井压力不稳定动态
曲线特征分析划分出了不同多分支井的渗流特征段，这对于多分支井试井解释和油藏评价具有重
要的意义．
关键词：多分支井；非稳态；力特征；井解释压试中图分类号Ｅ４Ｔ２３文献标识码：Ａ统在指定流量条件下生产．
１２多分支压力分布．
２１两支水平井．
考虑在无限大油藏内的双支水平井，分支井长度为３０ｒ，层厚度２，圆周方式布井，图０油ｎ０ｒ以ｎ如２所示，井筒位于油层中部，垂直水平渗透率比忌为０３分别计算出分支夹角为３。９。．，０和０的定产压降双对数典型曲线（３．图）
２井不稳定压力动态特征
Ｌ：．争
其中，ｌ（Ｄ为沿无因次井筒长度的流率分布，ｌ童）Ｄ＝ｓＬｐｃ空间变量，为ａｌｅａ如果用双重介质窜流函数ｓ（）ｆｓ替换，可表示双重介质条件下的压力分则布．如果流率分布均匀，ｑＤ￣）＿．则ｈ（Ｄ＝＝１－
段永刚，伟，陈黄天虎，严小勇
（西南石油大学石油工程学院，四川成都６００）１５０
摘要：根据多分支井的非稳态渗流特点，建立了多分支井的非稳态渗流模型，利用单支水平井的压
力分布叠加得到了多分支井的压力分布．用井筒流动与油藏流入相互作用的耦合模型，采得到各种

井筒问题的耦合渗流及应力分析

１引言
多孔弹性理论１用于处理饱含枯性液体的多孔介质弹性是㈤变形和孔隙流体渗流耦合问题。可以认为是多孔介质经典弹性它理论的推广，也可以认为多孔介质经典渗流理论的推广。隙中流孔其中：和Ｉ分别表示基岩孔隙系统和裂缝系统；Ｉ１Ｇ是剪切模体的存在改变了岩石的力学反应，隙流体扩散会导致岩石的体孔量；Ｋ是体积模量；是有效应力系数；ｔｉｔ口Ｍ￣Ｂ。模量；１１＝１；积变化或岩石应力状态的变化；反之岩石的应力作用也会制约或促进孔隙中流体扩散。种扩散一变形的耦合作用使岩石的反应这具有了时间效应。目前它不仅用于土力学中，而且广泛用于采矿工ＫＫｆＫ“ 达西定律和质量守恒方程为：程、境工程及石油工程。环
．
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水平井井筒与气藏流动耦合数值模拟研究

院助理工程师。研究方向：藏工程，－ｉｋａｇｉ＠ｐｔｃｉ油Ｅｍａ：ｕｎｔｌｅｅｏｈ— ｒ
ｎａ．ｔｏｍ．ｃｎ。
图１沿水平井井筒压力和流量分布
４１５６
科
学
技
术
与
工
程
１２卷
２水平井流动特征研究
在历史拟合的基础上，水平井的渗流特征进对
井研究的不断深入，有大量学者认为，水平井井筒流动与直井有着明显区别。水平井水平段的流动是变质量流动，井筒与储层之间存在流动耦合。在水平井产能设计中不能忽略井筒损失的影响。近年来数值模拟技术不断完善，主流模拟软件已经推出模拟结果的三维显示功能。利用数值模拟软件，研究水平井井筒与储层的流动耦合，使理论公式计算与研究成果展示结合起来，能够更直观地认识渗流规律。主要应用Ｅｌｓｃｐｅ软件中的多段井模拟技术，ｉ以实际区块的水平井数据为基础，究井研筒损失对水平井的影响以及井筒与气藏的流动耦合规律，认为水平井井筒的紊流是影响水平井产能的主要因素，投产初期控制产气量，维持较低的生产压差，以延长无水采气期，可提高开采效果。
原始地层压力３．５ＭＰ，层温度１１ｏ１３ａ地２Ｃ。
变质量流动，筒内存在能量损失。现场资料也表井
明，平井产能并不是随水平井长度的增加成正比水
利用压降表描述井筒内的压力损失。并对研究区内水平井进行压力拟合，拟合误差在５以内。％拟合效果较好 ¨ 。通过对水平井每个射孔网格流压与流量的统

渗流-应力耦合作用下边坡支护稳定性分析

渗流-应力耦合作用下边坡支护稳定性分析渗流-应力耦合作用下边坡支护稳定性分析在岩土工程领域中，边坡稳定性一直是一个重要的研究方向。

边坡工程中的稳定性问题往往涉及到多种因素，如地下水渗流、土体的力学性质等。

其中，渗流-应力耦合作用是边坡稳定性分析中的重要考虑因素之一。

本文将重点分析渗流-应力耦合作用对边坡支护稳定性的影响并进行详细讨论。

首先，我们需要了解渗流-应力耦合作用的基本概念。

渗流-应力耦合作用是指地下水渗流与土体应力状态相互影响的过程。

在边坡工程中，当地下水渗流进入土体中时，水力压力会改变土体的力学性质，从而对边坡的稳定性产生影响。

同时，土体的应力状态也会影响地下水的渗流路径和速度。

因此，边坡稳定性的分析必须考虑渗流-应力耦合作用。

接下来，我们将详细分析渗流-应力耦合作用对边坡支护稳定性的影响。

首先，渗流-应力耦合作用会导致边坡内的水力压力变化。

当地下水渗流进入边坡内部时，水位的上升会增加土体中的水力压力，从而增加边坡的自重。

这会使边坡受到更大的重力作用，从而增加了边坡的倾覆风险。

此外，水力压力的增加还可能导致边坡土体的饱和度增加，从而引起土体的液化现象，使边坡更容易失稳。

其次，渗流-应力耦合作用还会改变边坡的有效应力分布。

当地下水渗流进入边坡内部时，水力压力的增加会降低土体的有效应力，在边坡支护结构处产生更大的水平承载力和竖向支撑力。

这会增加了边坡支护结构的稳定性，防止边坡的下滑和滑动。

然而，如果渗流-应力耦合作用导致边坡土体饱和度增加，土体的强度将大大降低，对支护结构的稳定性构成威胁。

最后，我们需要采取合适的工程措施来应对渗流-应力耦合作用对边坡支护稳定性的影响。

一方面，可以通过合理设计排水系统，控制地下水的渗流路径和速度，减小渗流对边坡稳定性的影响。

另一方面，可以选择适当的支护结构，提高边坡的抗滑能力和抗液化能力，确保边坡在渗流-应力耦合作用下的稳定性。

综上所述，渗流-应力耦合作用是影响边坡支护稳定性的重要因素。

水平井井筒流态分析方法

水平井井筒流态分析方法1. 引言1.1 背景介绍水平井是一种在地下水平方向钻探开采资源的钻井方式，在石油、天然气等领域被广泛应用。

相较于传统的垂直井，水平井具有钻采效率高、产量大、开采成本低等优势，因此受到了广泛关注和应用。

在水平井井筒内，流体的运动状态对井下压力、产量等参数产生了重要影响，因此需要对水平井井筒流态进行分析研究。

水平井井筒流态分析是针对水平井内流体运动特点进行的研究，旨在探讨流体在水平井井筒内的流速、压力分布等参数规律。

通过对水平井井筒流态的分析，能够更好地了解井下流体的运动状态，为提高水平井的采油效率、优化井下生产操作提供重要参考依据。

本文将对水平井井筒流态特点、分析方法进行介绍，并结合压力梯度分析、流速分析等方法，探讨水平井井筒流态的规律和特点。

通过案例分析展示水平井井筒流态分析方法在实际生产中的应用与意义。

结合现有研究成果总结观点，展望水平井井筒流态分析方法在未来的发展方向和应用前景。

1.2 研究意义水平井在油田开发中具有重要作用，井筒内的流态分析对于了解地层状态、优化生产操作具有重要意义。

水平井井筒流态研究的意义主要体现在以下几个方面：1. 安全生产：水平井井筒内的流态特点直接影响井下环境，对井筒固液分离效果、防喷溢能力等安全生产因素具有重要影响。

通过深入研究水平井的流态特点，可以有效提升井下作业的安全性。

2. 提高产能：井筒内的流态状态直接影响油气的产能，通过深入研究井筒内流体的运动规律和特性，可以有针对性地优化对应井筒的生产措施，提高产能，提升油田的整体生产水平。

3. 节约成本：对水平井井筒流态的准确分析可以帮助企业更好地控制生产成本，合理规划生产方案，减少不必要的能源浪费和设备损耗，从而降低生产成本，提高经济效益。

水平井井筒流态分析具有重要的研究意义，对于提升油田生产效率、保障安全生产、节约生产成本具有积极的意义和价值。

在未来的研究中，继续深入探究水平井井筒流态特点，不断完善分析方法，将对油田开发和生产管理带来更多的实际效益和发展机遇。

多阶梯水平气井渗流与井筒管流耦合模型

３．ＣｈｕａｎｄｏｎｇＣｏｍｐａｎｙｆｏＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＣｈｕａｎｑｉｎｇＤｒｉｌｌｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＣｏｍｐａｎｙＬｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００２１，Ｃｈｉｎａ）
第３２卷第５期
ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１０００－３７５４．２０１３．０５．０１６
多阶梯水平气井渗流与井筒管流耦合模型
王丹胡永全任岚唐
（１．西南石油大学研究生院，四川成都
Ｏｉｌ — ＧａｓＲｅｓｅｒｖｏｉｒＧｅｏｌｏｇｙ＆Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅＣｈｉｎａ；
谦叶
静
６１０５００
６１０５００；２西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都
４０００２１）
３．中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司，重庆
摘要：考虑阶梯水平井穿越３个独立气层的情况，根据质量守恒原理和动量定理，结合实际气体的状态方程，利用采气指数的概念，建立了裸眼完井方式下多阶梯水平气井渗流与井筒变质量管流耦合的数学模型并编制了相应的计算程序进行求解。利用该模型，可以求解阶梯水平气井井筒沿程压力分布及产量分布，为阶梯水平气井的生产系统分析提供了理论依据。模拟计算表明，阶梯水平井在钻遇多个气层时，先钻遇物性最好的储层所得到的径向产量高于先钻遇物性最差的储层。

低渗透分形油藏-井筒耦合流动分析

中图分类号：Ｅ３Ｔ３文献标识码：Ａ
引言
油藏的实际流动是由油藏渗流和井筒管流２
任意单元体中油、水相各自满足质量守恒：
一・（ｖ＝（ｊ，。（了－ｒｊ５ｊ，１１￣ｐ）ｃｊ）＝ｗ）ｒｊ９Ｐ
摘要：对油水生产的实际过程，合考虑了启动压力梯度、层介质的分形及油藏和井筒的针综储耦合流动，油藏渗流与井筒管流作为整体来研究，立了分形低渗透油藏一井筒耦合流动模将建
Ｐａ／ｍ。
井筒耦合流动模型。Ｃａｇ和Ｙｔｒ最先将ｈｎｏｓｓｏ
分形理论引入渗流力学并建立了分形油藏压力不稳定试井模型，ｅｅ基于该法解释了油田中用传Ｂｉｒ统方法无法匹配和解释的复杂油藏的试井结果，同
登科和陈钦雷将有效半径引入到分形油藏渗流
问题的边界中，建立了分形油藏问题的新模型。宁正福等建立了分形油藏低速非达西渗流的数学模型。但现有这些模型都没有考虑分形低渗透油藏与井筒的耦合流动，因此研究分形低渗透油藏一
式中：为储层中某点距井底距离，ｐ分别为ｒｍ；Ｐ油和水的密度，ｇｍ、分别为油相和水相径ｋ／；ｕ。向流动速度，／；。ＳｍｓＳ、分别为油相和水相饱和

气田高压注水过程中井身应力分布特征的流-固耦合分析

一
孔的应力集中分析，弹塑性材料壳体上开多孔的应力集中分析是十分复杂的力学问题，目前国内外研
究较少。
１地层－水泥环－套管系统物理模型
对拟分析的注水井的套管射孑Ｌ段建立地层．水
些油气田，套管毁损的注水井占总套管毁损井的
度，对模型施加不同的边界应力Ｊ。应力边界条件
为，模型上部施加垂直地应力，水平方向施加水平
最大和最小地应力，井眼内部施加注水压力，岩石内部施／Ｊｕｆ；Ｌ隙压力。位移边界条件为模型底部和
侧面施加法向位移约束，整个模型保证不产生刚性
应力边界条件根据原始地应力资料，通过改变
模型的温度、材料密度、力学参数、边界位移条件，
渗流场存在流固耦合作用，是不可忽略的．４； ② 套管可以视为圆柱壳体，但射孔造成很复杂的应力集
中问题，国内外大部分研究都是基于弹性范围内单
科
学
技
术
与
工程 Βιβλιοθήκη １３卷件，联立上述方程就可以得到所求应力场，以上求
解通常需要借助泛函变分法得到近似解。２．３渗流场数学模型
为了研究射孔段地层、水泥环、套管作为一个整体系统在注水压力变化的情况下其各部分应力分布特征，假定岩石为多孔介质，孔隙间充满单相不可压缩饱和流体，整个渗流过程符合达西定律，

地下工程渗流场和应力场耦合研究

（6-11）
1 = cos2 β1 + cos2 β2 + cos2 β3
kv
k1
k2
k3
（6-12）
式中，β1 、β2 、β3 分别为渗透方向 vr 与渗透主坐标轴 1、2、3 的夹角；cos β1 、cos β2 、cos β3 分
别为渗透方向 vr 的方向余弦。渗透系数 kv 的几何意义如图 6-2 所示，渗透系数张量对应的几何为一
向上的变形，具体表达式为：
其中， m = [1,1,1, 0, 0, 0]T 。
dεl
=
−m
dp 3KS
（6-21）
式（6-17）可表示为：
σ′ = σ +αmp
（6-22）
取α = 1 ，结合式（6-22）和式（6-20），式（6-19）可表示为：
∫ ∫ ∫ ∫ V
δ εT Dep
⎛ ⎜ dε ⎝
dt
=
sw
dpw dt
+
pw
dsw dt
（6-25）
取 pa = 0.1MPa 为标准大气压，根据前面的分析可知，饱和度也是毛细压力的函数，当然也是
（6-5）
即某一流速分量 vi 不仅与水力梯度相应分量成正比，也与水力梯度其他方向的分量成正比。式中 kij
为渗透张量，记作[K ] ，在总体坐标系中可表示为：
[ ]K = ⎡⎢⎢kkxyxx
kxy k yy
k k
xz yz
⎤ ⎥ ⎥
⎢⎣kzx kzy kzz ⎥⎦
（6-6）
对于三维问题，渗透张量共有 9 个，由于对称性， kij = k ji ，独立的系数仅有 6 个；对于二维问题，
独立的渗透系数为 3 个。

渗流场与应力场耦合作用下截渗墙位移应力分析

式。渗流分析时，只进行稳定渗流情况分析。
水库水位高程为２．ｍ，９初始地下水位１．位９６０ｍ。３
式中ｎ为土体初始的孔隙率；。。，为土体单元的体
积应变；ｋ分别为与孔隙率ｎ，ｋ，。ｎ相对应的渗
在计算时．根据应力场和位移场的计算结果，按上式计算出土体新的渗透系数，重新计算渗流场。
（）３模型求解。将渗流场数值模型、应力场数
考虑两场耦合对渗流影响时的计算结果由于土体发生变形孔隙体积变小渗透性降低自由面的位置有稍微的上升坝体坝基防渗墙下游等势线加密水力坡降有较明显增加表明相应区域渗流流速加大其中最大水力坡降出现部位仍然位于截渗墙的底部其数值为536
维普资讯
６
［文章编号］０２０２（０７０一ｏ０一ｏ１－６４２０）９０６３０
Ｊ口Ｉ）。【Ｎｄ（］Ａ
②应力场基本方程。
［】６＝ｑ＋｛ｓＫ｛）｛Ｆ）（）３
的多少和大小的关系很大。而在伴随位移场变化的同时。土介质的孔隙率也将发生变化进而引岩起介质渗透性能的改变。这样岩土介质的渗流场也会受到影响。所以，在土坝的实际运行中，渗流力的存在改变了原有的应力场。而应力场的变化
截渗墙；渗流场；力场；应位移
［关键词］三峡船闸；高边坡；地下排水［中图分类号］Ｖ２．２Ｔ２３＋４［文献标识码］Ａ
渗流场和应力场是岩土工程力学环境中的最重要组成部分之一，二者之间是相互联系、互相作用的。目前，在对土石坝的研究工作中，渗流分

渗流场和应力场耦合应力变形数值分析

上游堆石过渡层上游反滤层
∑［］Ｄ］曰｛６＋∑｛（）△ ｝Ｂ［［］△ ｝ｍ｝Ｎ｛“ ＝∑Ｆ（）２
设［＝［Ｄ］，］ｍ｝Ⅳ ，Ｋ］］［［［＝｛（）］
简写之，即为：
［］ △ ｝Ｌ］＋［｛｝＝｛Ｆ｝｛６［Ｌ］△ △ 式中［］ — 劲度矩阵； — ［ｄ — — 耦合矩阵。Ｌ］
增大到１０１．２ｍ。对于水平位移，游处水平位移逐上
３计算实例分析
计算模型选取大坝的最大横剖面（图１，见）坝顶高程２５００ｍ，１．０坝基高程为２１６０ｍ，９．０灌浆帷
渐较小，游处水平位移逐渐增大。这是因为孔隙下水的渗透作用下产生的，渗透力的作用下坝体水在
偏移趋势不是很明显。
耦合方程。
由此可见，每一个节点都建立了三个方程，其中两个为平衡方程，另一个为水流连续性方程。静力变形分析模块的全局变量为应变增量，渗流分析模块中的全局变量为孔隙水压力增量。在耦合分析中，隙水压力的计算由渗流分析模块完成，孔而后将
△ “ —— 孑隙水压力增量。Ｌ据虚位移原理，将式（）散，１离可得如下形式：
渗流场和应力场的耦合分析在裂隙岩体中早已
成为热点问题，目前，己有较多的研究成果。对于土体而言，有代表性的是基于Ｂｏ固结理论的渗流最ｉｔ

基于渗流场与应力场耦合的高压隧洞设计

Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：ｔｎｎｅ；ｌｎｉｇ；ｒｉｏｃｍｅｔｅｐｇｌｗｏｃｕｌｉｎｅｎｆｒｅｎ；ｓｅａｅｆｏｆｒｅ；ｓｐａｅｆｏｉｎｅｕｎｌｔｕｅｕｅｇｒｍｎｒｔｎｅｏｏｔｒｔｎｎｅ；ｌ
咖
，Ｇａｇｏｇ５０７，ｈｎ；ｕｎｄｎ１１０Ｃｉａ
２ＳｔＫｙＬ．ｔｅｅａ
幻ｏｆＷａｅＲ￣ｒｅａ￣ｒｏｅＥｇｍｒｇＳｉｌ，ｈｎＵｉｅｉ，Ｗｕａ，Ｈｂｉ３０２ｈｎ）ｔｅｕｃｎＨｏｕｒｎｉｒｉｃｒｅＷｕａｎｖｒｔｒｓｄｐｎｅｃｓｙｈｎｕｅ４０７，Ｃｉａ
本文按上述透水隧洞设计理论，内水压力以将
ｍ，Ｄ水头乘直径）Ｐ（值很大。在高ＰＤ值下，钢筋混凝土衬砌难免会开裂。当钢筋混凝土衬砌开裂后，围岩地层在经历一段时间后必将存在高压内水头产
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｎｒｗａｅｒｓｕｅｉａｐｉｄｔｈｎｎｌｃｎｕｒｕｄｎｏｋａｈｓｃｌｏｃ，ａｄｔｅｅｉｅｔｒｅｓｒｐｌｔｅｌｉｇｂｏｋａｄｓｒｏｎｉｇｒｓｐｙｉａｒｅｎｈｎｐｓｅｏｉｃｆｃｕｌａｙｉｍｏｅｏｅｐｇｉｌｄｓｒｓｉｌｓｆｒｄ．Ｔｈｌｕａｉｎｍｅｈａｒｆｒｂｙｒｆｃｏｐｅａｌｓｓｄｎｄｌｆｓｅａｅｆｄａｔｅｓｆｄｉｏｍｅｅｎｅｅｃｃｌｔｔｏｃｎｐｅｅａｌｅｌｔａｏｄｅｔｅａｔａｓｒｓｄｓｒｉｉａｉｎｏｙｒｕｉｔｎｅｔｉｈｐｅｓｒｔｅｐｇｒｍｎｅｕｎｌｏｈｃｕｌｔｅｓａｔａｎｓｕｔｆｈｄａｌｕｎｌｎｔｏｃｗｉｈｇｒｓｕｅｗｉｓｅａｅｆｏｉｎｒｔｎｅｔｈｈｏｔｒｔｎｅ．ＩｐｌｄｔｈｏａｉｇｒｓａｃｏｅｔｎｅｔｉｈｐｅｓｒｔｒｉｉｈｕＰｍｐｄｕｅｕ１ｔｉａｐｉｏｔｅｃｍｐｒｅｅｒｈｆｒｔｎｌｈｈｇｒｓｕｅｗａｅＨｕｚｏｕｅｓｅｎｈｕｗｉｎＳｏａｅＰｗｅｔｔｎ，ａｄａｓｒｓｏｎｌｓｎｒｗｎ．ｔｒｇｏｒＳａｉｏｎｅｉｆｃｃｉｓｉｄａｅｏｕｏｓ

井简管流、喷嘴节流及地层渗流耦合的聚驱分注井分层流量调配方法——以大庆油田为例

雷诺数Ｒｅ之间的关系。应用纲量分析的方法，建立了聚合物流过喷嘴后的压力损失卸和粘度损失 △ 叼的基本方程。结合实验数据，利用ＳＡＳ软件进行回归分析，分别得到了压降及粘降关联公式。聚合物溶液流过喷嘴后进入地层，在聚合物溶液压力的作用下，聚合物溶液与岩石空隙的骨架相互挤压，聚合物的注入量也随时间逐渐降低。按照非牛顿流体在地层岩石中的渗流特点建立的单相非牛顿流体径向流的偏微分方程，结合大庆油田聚合物注入井的实际数据和前面的井筒管流、喷嘴节流产生的压力损失卸和粘度损失 △ 田来束缚方程的边界条件，使用有限差分将方程离散，并应用软件求解，得出了聚合物注入压力、注入量与时间的关系，为聚合物分层配产提供了理论依据。关键词：喷嘴节流；地层渗流；流量调配；井筒管流；聚合物注入井；大庆油田
ｗｅｌｌｈｅａｄ．Ａｖｅ￣ｉｃａｌｃｏｎｄｕｉｔｌｏｆｗｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｓｓｅｑｕａｔｉｏｎｉｓｓｅｔｕｐａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｎｏｎ— Ｎｅｗｔｏｎｉａｎｌｆｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｕｓｕａｌｌｙ．ａｐａｒｔｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｗｉｌｌｂｅｌｏｓｔｗｈｅｎｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｓｏｌｕｔｉｏｎｌｏｆｗｓｔｈｒｏｕｇｈａｎｏｚｚｌｅ．Ｔｈｅｒｅ。

渗流应力耦合

渗流应力耦合（间接耦合）在岩土结构分析中，地下水位的变化往往会造成结构的受力变化，进而引起变形。

因此在计算中需要考虑地下水位的影响。

一、原理根据太沙基（Terzaghi）原理，总应力（）可以分为有效应力（）和孔隙水压力（）。

水不能承受剪切应力，所以有效剪切应力和总的剪切应力相等。

即总应力的表达式如下：在GTS程序中，实现应力渗流耦合（间接）是根据以上公式，首先通过渗流计算得到有效应力计算需要的孔隙水压力，然后将该孔隙水压力调入到应力分析中（包括线性非线性静力分析、施工阶段分析、边坡稳定分析等）。

二、操作过程1、线性非线性静力分析、边坡稳定分析在这两类分析中，由于不考虑施工阶段，因此程序添加了其他工况的结果（主菜单-模型-荷载）命令。

通过该命令，用户可以将渗流分析工况得到的孔隙水压力调入到应力分析中，进而计算有效应力，利用有效应力原理进行计算。

图1 其他工况的结果需要注意的是：在分析工况定义的时候，需要激活该荷载组；导入的渗流可以包括稳定流分析、非稳定流分析、施工阶段（渗流）分析的结果，其中非稳定流和施工阶段需要指定时间段。

2、施工阶段分析在施工阶段分析中，用户可以根据渗流边界的变化设定渗流工况：根据有效应力原理，首先需要得到孔隙水压力。

在GTS 施工阶段中，需要在应力分析前定义阶段类型为渗流阶段（包括稳定流和非稳定流），这样程序会根据模型以及渗流边界条件计算得到孔隙水压力，然后程序自动把每个单元的孔隙水压力调入到下一步应力计算中去。

这里需要注意的是每一步渗流必须在应力分析前。

例如：考虑降水对周围结构物的影响。

（二维分析）模型模型如上图，考虑坑周围降水（在坑周围上设置节点流量边界），以实体代表建筑物。

模型建立和边界条件不详细说明。

先说明重点说明施工阶段的定义：建筑物基坑周围降水第一步第一步计算初始渗流场，阶段类型定义为渗流（稳态）。

第二步第二步计算自重应力场，阶段类型定义为施工。

第三步第三步计算降水引起的渗流场，阶段类型定义为渗流（稳态）。

渗流-应力耦合作用对储层裂缝发育的影响研究

渗流-应力耦合作用对储层裂缝发育的影响研究宋子怡;王昊;李静;孙鲁宁;张加太;刘晨【摘要】裂缝是影响储层高产、稳产的重要因素,而储层处在复杂的地质环境中,裂缝的形成和发育受众多因素的影响,研究各因素间的耦合作用对储层裂缝发育的影响,对指导油气勘探开发具有重要意义.为此,针对任丘油田任11井区雾迷山组碳酸盐岩储层进行了渗流-应力耦合作用对储层裂缝发育的影响研究.研究结果表明:未考虑渗流-应力耦合作用时,研究区最大水平主应力范围为82～100 MPa,从西南到东北逐渐增大;最小水平主应力范围为72～88 MPa,从研究区中心向西南、东北两侧逐渐递增;考虑耦合作用后,研究区最大水平主应力范围为84～102 MPa,最小水平主应力范围为76～91 MPa,最大及最小水平主应力增加.渗流-应力耦合作用后,研究区裂缝发育指数分布在0.027～1.156之间,山头顶部和近东西向断层的内部区域裂缝发育指数在0.7左右,为裂缝较发育区域;而研究区西南和东北边缘区域裂缝发育指数在0.2以下,为裂缝欠发育区域.随着耦合作用时间的增长,储层裂缝发育指数逐渐增大,在注入井和产油井附近区域的裂缝发育指数增大幅度尤为明显;储层裂缝线密度也呈增大趋势,仅产油井周围的裂缝线密度呈现为先减小后增大的趋势;未考虑耦合作用时的储层裂缝参数小于考虑耦合作用后的裂缝参数,说明仅考虑应力场进行储层裂缝预测所得结果偏小.【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2019(025)004【总页数】9页(P483-491)【关键词】储层裂缝;渗流;应力;耦合作用【作者】宋子怡;王昊;李静;孙鲁宁;张加太;刘晨【作者单位】中海油研究总院有限责任公司, 北京100028;中国石油大学 (华东) 地质力学与工程研究所, 山东青岛266580;中国石油大学 (华东) 地质力学与工程研究所, 山东青岛266580;中国石油大学 (华东) 地质力学与工程研究所, 山东青岛266580;中国石油大学 (华东) 地质力学与工程研究所, 山东青岛266580;中国石油大学 (华东) 地质力学与工程研究所, 山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE3190 引言储层裂缝是影响储层获得高产和稳产的重要因素，储层裂缝评价是油气勘探、开采的重要工作，也是油气地质学研究的重点和难点。

渗流-自由流动耦合试井模型

２ｃｗ＝ｑ７ｈｒ
（）９
ｒ “ 一ｒ … …
式中： — — 生产期流量，Ｉ；口ｍ。ｓ
— —
１２３衔接条件离散后．．
油层厚度，ＩＩ。Ｔ
法向速度连续条件
Ｐ＝Ｐｌ，…
式中：ｐ —— 井底流压，ａＭＰ。
被充填，未充填的大溶洞内部不存在多孔介质，流体流动属于自由流动，动规律符合Ｎｖｅ— ｔｋｓ流ａｉｒｏｅ方Ｓ程，立油水两相流ＤｒｙＳｏｅ模型并用于数值建ａｅ－ｔｋｓ
—
图１柱坐标系下耦合
则在渗流区
流区的表皮系数作为该试井模型参数体系，过求解反问题可以确定溶洞大小等特征。通关键词缝洞型渗流自由流耦合流动试井
０引
言
在缝洞型碳酸盐岩油藏的开发中，时会钻遇有到较大型溶洞：生产动态上，现出初期产量很在表
初始条件
Ｐ（，）＝Ｐｒ０
（０１）
，
ｌ＝ “ ｌｐ
（８１）
压力衔接条件
（ｐ２一＋
（１１）
）一（），ｐ１＝９
１２４边界条件．．（３式考虑外边界条件（）得１）８式
ＶＰ一ｐｐ
式中：ｐ —— 渗流区压力，ａＭＰ；
—
— —
地层中流体粘度，ａ・；ｍＰｓ地层渗透率，ｍ；

热采水平井变质量流与油藏渗流的耦合数值模拟

文章编号:100020747(2004)0120088203热采水平井变质量流与油藏渗流的耦合数值模拟吴淑红,于立君,刘翔鹗,郭尚平(中国科学院院士)(中国石油勘探开发研究院)摘要:为真实反映水平井及近井地带的流体流动情况,需要将水平井井筒内的流动与在油藏中的渗流耦合进行油藏数值模拟。

假设“微元段”,引用“交错网格”和“等效渗透率”概念,建立了热采水平井井筒变质量流的等效渗流模型;在此基础上提出耦合井筒变质量流与油藏渗流的水平井产量公式,建立了井筒变质量流与油藏渗流耦合的数学模型。

利用该模型进行热采水平井开采机理研究,认为:水平井井筒内的压降影响水平井生产动态,忽略压降将使计算的产油量和油汽比偏高;水平井所产油主要来自水平井筒的始端,在一定的油藏条件、水平井参数等情况下,每口水平井都有最优水平段长度。

图2表1参5关键词:水平井;变质量流;耦合;热采;数值模拟中图分类号:TE357.4;TE355.6 文献标识码:A 常规的热采水平井数值模拟中通常把水平井的水平井筒看作源/汇,不考虑水平井筒内流体的流动。

这样处理给计算带来了很大的方便,但是不符合实际的流动规律[1],因为在流体从油藏流入水平井井筒后再沿井筒流向生产端的过程中,不同的流入剖面对水平井筒中的流动影响不同,而井筒中的不同流动状况反过来又对油藏动态有着显著影响[2,3]。

为了更详细、准确地描述井筒和油藏的生产动态,必须综合考虑井筒内的多相流动以及油藏内的渗流情况,即耦合问题[4]。

1井筒变质量流与油藏渗流的耦合模型1.1“微元段”假设[5]将水平井筒划分为n个微元段,在保证水平井筒总流量不变的前提下,假定流入任一微元段的径向流量集中在两相邻微元段的交界面上,这样,每一微元段内的水平流动可以看作是不考虑径向流入的等质量流动。

任一微元段的流量为:Q i=Q i-1+Q r,i(1)根据假设条件,Q i在微元段i上保持不变。

1.2等效渗流模型[3]把流体在水平井筒内的流动看作是流体在多孔介质内的渗流时,其等效渗流方程为:V=-K weμd pd x(2) 令<we为井筒网格的等效孔隙度,有<we=πD2/(4ΔyΔz)单相层流时:K we=r w2/8<we单相紊流时:K we=μ2Dfρ1d p/d x<we两相流动时:K we=μm2Df tpρnsd pd x<we1.3交错网格在质量守恒方程、能量守恒方程的计算中采用一套网格(A系列),而等效渗流模型计算时采用另一套网格(B系列),这两个系列网格相互错开半个网格[5],构成交错网格。

盾构隧道开挖面稳定渗流场与应力场耦合分析

表１计算材料参数
材料密度／弹性模泊松比内摩擦粘聚力／层辱ｆ
人工填土淤泥质土
全压力的确定也类似，也应比极限支护压力小许多，如
何合理选取其安全系数，要考虑施工的许多因素，需但
志或以塑性流或屈服应力状态作为失稳标志『；１］
２以广义塑性应变或者等效塑性应变发生整体性）的贯通破坏作为失稳标志［；１。］３以开挖面中心点水平位移达到一定数值时作为）
失稳依据ｎ。
式中：ｘｋ、别为ＸＹＺ方向的渗透系数；ｋ，ｋ分、、ｈ
单位：ｍ
图１渗流分析模型
开挖前隧道孔隙压力为静水压力，水压力场与深度成正比。力学边界条件为固定左右边界以及沿隧道轴向的前后边界和底部边界；始应力为自重应力，初侧向应力乘以相应的侧压力系数。管片材料为强度等级Ｃ０弹性钢筋混凝土，５厚度为Ｏ３，料参数见表１．５ｍ材。
与开挖面变形以及应力的关系，隙水压力的逐渐消散导致土体中发生沉降。孔
通过孔隙水压力的存在对盾构隧道开挖面的塑性状态、力、移及其大小的影应位
响比较发现：渗流场与应力场的耦合对隧道开挖面稳定产生很不利影响，是不可
岩体渗流与应力弹塑性全耦合分析。隧道开挖面的研