Articles techniques et présentations

改进拉链式压裂技术是将拉链式压裂和交替压裂相结合，第2口井中产生的裂缝处于第1口井产生的两条裂缝之间，具有更大的应力干扰作用范围，储层改造体积更大。在开采过程中，两口井裂缝区域存在缝间干扰，明确裂缝干扰区域的渗流场及基质、裂缝间地层压力变化规律十分重要，对压裂施工中压裂位置的优化具有重要意义。 忽略储层厚度及温度的影响，采用二维模型，建立了页岩基质，天然裂缝，人工裂缝的多重介质渗流耦合模型，描述了页岩气生产过程中的页岩气流动状态。改进拉链式压裂井模型如图1，地层为300m×400m的矩形区域，人工主裂缝间距50m，井筒近似为直线，二者差集为图1的模型 ... En savoir plus

鉴于煤岩体“孔—裂隙”双重介质属性，利用COMSOL软件建立了含有孔、裂隙结构的煤岩基质细观结构模型。在模型中采用固体力学模块、层流模块、达西定律模块以及稀物质传递模块，通过自定义参数耦合和边界耦合的方式实现了多物理场的相互耦合作用。针对不同裂隙入口气压情况进行了数值模拟计算和分析，结果表明在裂隙壁附近应力过渡明显，渗透率变化显著，极易发生损伤破坏。研究发现模型中存在某一临界位置，在其两侧渗透率随入口压力的变化规律相反，即模型中距裂隙边界一定范围内的煤岩基质渗透率随入口压力的增大而逐渐减小，但在此范围外的煤岩基质渗透率随入口压力的增大反而逐渐增大 ... En savoir plus

连续纤维增强金属基复合材料（Continuous Fiber Reinforcement Metal Matrix Composites）因其优异的性能而在汽车领域航空航天领域、兵器武装领域及电子及光学领域备受关注。但是，目前其制备工艺的不成熟，使得产品存在较多的空隙缺陷，对材料性能造成不良的影响，而压力浸渗制备的FRM相对致密、缺陷少而具有广阔的发展前景。本文以FRM的压力浸渗制备工艺为研究对象，利用Comsol Multiphysics软件进行二维数值模拟计算，分别研究了流体动力粘度、入口压力以及纤维排布方式等对渗流过程的影响，并判断出孔隙高频出现的区域 ... En savoir plus

考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... En savoir plus

多孔材料的透水过程模拟；假定多孔材料有限元模型中连通孔隙的水体，以自由渗透的方式通过所构建的多孔材料模型。纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equation）是用于描述流体运动方程，可以看作是流体运动的牛顿第二定律，简称N-S方程。模拟采用了该运动方程。通过仿真研究获得了多孔材料有限元模型渗流速度云图和多孔材料有限元模型二维截线处水头压力分布图。结果表明: 多孔材料二维有限元模型的渗流速度在整个渗流段呈现不均匀分布趋势。孔隙之间的间隙越小，渗流速度越大，孔隙间隙越大则渗流速度越小。在最窄的孔隙中，速度幅度高于进口处，在通道横截面积增大的地方 ... En savoir plus

煤层气开采过程中煤层所受应力、孔隙压力的变化以及气体的吸附解吸，会导致煤体骨架和孔隙体积发生变化，改变煤层的渗流能力。基于多孔弹性理论、渗流力学并考虑吸附变形，建立了煤层压裂水平井的物理模型，并建立了煤体变形和气体流动的全耦合数学模型，推导出了渗透率的动态变化模型。利用数值分析软件Comsol Multiphysics对煤层气的开发特征及规律进行了数值模拟，最终实现对模型中关键参数的敏感性和压裂裂缝参数的影响进行分析。 En savoir plus

近年来，煤系气开采受到越来越多国家的关注。我国煤系气储量十分巨大，但其分布方式多以煤-砂互层为主，主要特点是煤层多（20-40层），单层厚度薄。若采用单层开采的方式，不仅成本高昂且收益低下。为经济高效的开采往往需要一口井贯穿十几个甚至几十个薄层区域，此时需要合采来提高效益。为了研究煤层气、致密气合采规律，基于煤层气的赋存和运移规律，综合考虑煤层气从煤层基质中解析、扩散，经由裂隙渗流到井筒的过程，结合煤层气在致密砂岩中满足达西渗流的特点，建立了耦合的煤-致互层储层两气合采数值模拟。通过采用有限元数值分析软件 COMSOL Multiphysics 进行数值求解 ... En savoir plus

气体渗流机制和渗透率演化是预测页岩储层天然气产量的重要因素。本文建立了多场耦合下的基质和裂缝的动态渗透率演化模型，并将其整合到COMSOL求解器中，并利用岩土力学和地下水流模块求解。此外，分析了基质收缩和应力敏感性对渗透率的影响。研究结果表明，孔径增大会增加页岩储层的气体渗流能力。与常规储层相比，由于气体多重流动机制，在小孔（1-10 nm）和低压（0-5 MPa）下，基质表观渗透率与达西渗透率之比高出约1-2个数量级。流动机制主要包括表面扩散，努森扩散和滑移流动。同时基质收缩和应力敏感性的综合影响导致纳米孔闭合，与基质初始渗透率相比，渗透率下降约1个数量级 ... En savoir plus

在页岩或致密储层油气开发过程中，水力压裂技术得到了广泛引用。在传统的油藏数值模拟中，裂缝参数如导流能力等一般是给定值，而在低渗致密储层实际开发过程中，受铺砂浓度等影响，压裂裂缝只有部分发挥增产效果，可以称之为有效裂缝。 考虑铺砂浓度随裂缝长度的变化关系，基于COMSOL地下水模块和裂隙流模块，建立了致密砂岩储层压裂开发渗流数值模型。模型通过对达西定律模型进行修改，以考虑启动压力梯度对渗流规律的影响。同时针对致密储层的两种裂缝形态：经典长缝和网状体积缝，分别进行了有效缝长和有效改造体积的定量分析与评价。 本文从铺砂造缝，储层特性，生产制度等方面进行影响因素分析 ... En savoir plus

随着城市地铁规模的不断发展，冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用。为了得到郑州地铁3号线联络通道冻结壁厚度达到2m时的合理的冷媒温度和冻结时间，了解开挖隧道对地层稳定性的影响。首先基于非饱和土渗流理论和能量守恒原理，考虑冰水相变对温度场的影响，建立了非饱和土水热耦合控制方程；然后基于热力学和热弹性力学理论，建立考虑相变过程的热力耦合控制方程；最后采用COMSOL有限元中的PED模块和固体力学模块实现温度场、水分场和位移场的三场耦合。分别设置冷媒温度为-20℃、-25℃、-30℃和-35℃，分析冻结过程中地层温度场的分布及发展规律，研究人工冻结过程中冻胀量的变化规律 ... En savoir plus