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2015年 第37卷 第3期    刊出日期：2015-06-01

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本期导读

页岩气藏超临界CO2 致裂增渗实验装置研制

鲜学福1，2 *，殷宏1，2，周军平1，2，姜永东1，2，张道川1，2

2015, 37(3):  1-8.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.02.08.01

摘要 ( 506 )   HTML   PDF (549KB) ( 1213 )  

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页岩气储层水力压裂过程会消耗大量的水资源，超临界CO2 由于其兼具气体的流动性和液体的高密度特性，
能够代替清水实施压裂，展示了非常好的应用前景。基于此，提出了超临界CO2 致裂页岩增加储层渗透性的思路，并
自主研制了相应的实验装置。该装置主要由CO2 增压系统、三轴加载与控制系统、油浴温度控制系统、声发射监测系
统等6 部分组成，其轴压控制范围为0∼100 MPa，围压控制范围为0∼15 MPa，最高加热稳定温度为100 ?C，试件尺
寸为100 mm×200 mm。该装置能够对CO2 相态进行精确控制，并对页岩破裂过程应力应变关系、压力、温度、声发
射信号等数据进行实时采集，获取多场（地应力、温度、压力）耦合条件下超临界CO2 致裂过程页岩气储层渗透率动态
变化规律，为超临界CO2 致裂增加页岩气储层渗透率机理的研究提供实验平台。

页岩气藏压裂水平井五区复合模型产能分析

尹洪军1，2，赵二猛1，2，付京1，2，3，王磊1，2，钟会影1，2 *

2015, 37(3):  9-16.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.04.07

摘要 ( 296 )   HTML   PDF (391KB) ( 766 )  

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水平井结合水力压裂技术已经成为高效开发页岩气藏的有效手段。为此，建立并求解了综合考虑页岩气解
吸、扩散和渗流特征的页岩气藏压裂水平井五区复合渗流模型，获得了Laplace 空间的产量解析解。运用Stehfest 数值
反演技术得到了实空间的无因次产量，绘制并分析了无因次产能递减曲线。研究结果表明：产能递减曲线可划分为6
个流动阶段；窜流系数主要影响解吸扩散及以后的流动阶段；导流能力主要影响早期裂缝线性流动阶段；压裂区宽度
越大，产能越大；压裂区渗透率主要对中后期的产能曲线产生影响，渗透率越大，压裂之后形成的缝网与天然微裂缝沟
通的越好，产能越大。研究结果可为页岩气藏分段压裂水平井产能递减分析提供科学依据。

一种已压裂页岩气水平井的产量预测新方法

桑宇1，2 *，杨胜来1，郭小哲1，陈浩1

2015, 37(3):  17-24.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.10.08.02

摘要 ( 243 )   HTML   PDF (405KB) ( 707 )  

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水平井加多段压裂已成为页岩气藏的主要开发模式，针对压裂后的页岩气藏具有人工裂缝、天然裂缝及纳米
级孔隙等多种流动空间，开展了渗流数学模型的建立与求解研究。通过等效简化构建了三线性渗流模型，考虑了具有
解吸吸附作用的基质空间线性渗流、以等效天然裂缝为主的裂缝网络空间线性渗流、等效主裂缝内的线性渗流。对
三重渗流分别建立了极坐标空间和拉普拉斯空间下的数学模型，并对数学模型进行求解，得出单井气藏的产能公式和
井底压力公式。应用所建立模型，对实际压裂水平井的产能进行了求解，与实际产量进行对比，表明利用文中方法建
立的模型及解析解进行产能预测分析是可行的。

水平井分段酸化后表皮因子研究新方法

李晓平1 *，晏宁平1，2，袁淋3，张烈辉1

2015, 37(3):  25-30.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.04.01

摘要 ( 194 )   HTML   PDF (357KB) ( 595 )  

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水平井封隔器分段酸化技术作为各向异性油气藏中实现均匀酸化的一种重要增产措施，因而均匀酸化后表皮
因子的研究变得至关重要。以水平气井井筒周围椭圆形污染带为基础，考虑酸液均匀改造污染带以及残酸返排对气
体渗流的影响，将椭圆形伤害带内复合区域渗流问题划分为3 个均质区域内流体的渗流，利用阻力叠加原理获得计算
水平气井分段酸化后表皮因子新方法。实例分析表明：水平气井分段酸化后局部表皮因子沿井筒方向由跟端到趾端
不断减小，且随着酸化半径以及酸化带渗透率的增大不断减小，而随着泥浆垂向最大浸入半径的增大而增大。研究为
水平气井分段酸化表皮因子计算提供了一个新思路。

页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

侯磊1 *，Derek Elsworth2，孙宝江1，王金堂1

2015, 37(3):  31-37.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.10.03

摘要 ( 210 )   HTML   PDF (438KB) ( 788 )  

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在页岩气藏的压裂开发中，支撑裂缝的渗透率是影响裂缝导流能力和压裂增产效果的重要因素。通过实验
手段，研究了吸附气体的溶胀作用和支撑剂的嵌入作用对Greenriver 页岩支撑裂缝渗透率的影响。采用Pulse test 实
验方法，测量并对比了非吸附气体和吸附气体的渗透率。以He 为代表性的非吸附性气体，实验测得其在花岗岩和页
岩中的渗透率曲线为线性，渗透率随着有效应力的减小而增加，且支撑剂的嵌入作用使页岩中的渗透率明显降低；以
CO2 为代表性的吸附性气体，实验测得其在页岩中的渗透率曲线呈典型的“U”型，这是由于CO2 溶胀作用和有效应力
共同作用的结果，从而说明在页岩支撑裂缝中，溶胀作用同样对渗透率有显著影响；与He 在页岩中的渗透率相比，相
同压力下的CO2 渗透率更低，且在Langmuir 压力值附近达到最小值。

基于扩散的页岩气藏压裂水平井渗流模型研究

郭小哲1 *，周长沙2

2015, 37(3):  38-44.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.11.19.01

摘要 ( 228 )   HTML   PDF (371KB) ( 806 )  

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针对页岩储层纳米孔隙中天然气扩散作用对压裂水平井产能有多大影响这一问题，开展了渗流数学模型建
立、求解及定量计算分析研究，研究中采用了三线性渗流机理、克努森扩散机理及扩散引起渗透率增加值公式，绘制了
不同孔隙直径下克努森数与储层压力关系图版，得到了可用于实际生产预测的单井产能方程，从孔隙大小、储层压力、
气藏深度等3 个方面进行了扩散作用的分析，给出了页岩气藏生产过程中需要考虑扩散作用的各指标阈值。结果表
明，在储层压力条件下，孔隙越小的储层，扩散作用对产能的影响越大，而对于较大孔隙的储层，当井底压力低于模型
中计算出的阈值时，扩散作用就不应该被忽略。

致密油藏多级压裂水平井数值模拟及应用

姜瑞忠，徐建春*，傅建斌

2015, 37(3):  45-52.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.12.21.02

摘要 ( 321 )   HTML   PDF (465KB) ( 740 )  

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随着越来越多致密油藏投入开发，致密油藏开发已经成为国内外的热点。建立了多级压裂水平井渗流数学模
型，编制了三维三相致密砂岩非线性渗流数值模拟模型。利用成熟商业软件对开发的新模型进行了验证。对实际生
产井进行了历史拟合，对裂缝导流能力、改造区域规模、改造区域渗透率、非线性系数、初始压力等参数进行了分析。
结果表明：开发的新模型能够对致密油藏多级压裂水平井进行有效地模拟，并反映致密油藏渗流的非线性特征。适当
增加裂缝导流能力、增大改造区域、改造区域渗透率能够减小近井周围流动阻力，增大产能，而非线性系数增加了流体
流动阻力，减小了产能。

致密气藏压裂倾斜缝压力动态分析

贾品1 *，程林松1，李彩云2，黄世军1，刘红君1

2015, 37(3):  53-62.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.11.19.06

摘要 ( 198 )   HTML   PDF (771KB) ( 714 )  

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针对致密气藏斜井筒压裂形成的倾斜缝，将裂缝离散为微元，推导了裂缝内部有限导流数值解；采用倾斜板
源函数及势叠加原理得到了气藏流动解析解，通过将缝内流动和气藏流动在裂缝面上进行压力及流量耦合，建立了压
裂倾斜缝不稳定流动模型。划分了流动阶段，给出了对应的拟压力或拟压力导数解析表达式，分析了储层及压裂参数
对压力动态的影响。结果表明：不考虑井筒储存效应时，压裂倾斜缝流动形态分为：裂缝与地层双线性流、地层线性
流、早期径向流、拟复合线性流和晚期拟径向流。井筒存储效应产生的井筒续流段会掩盖双线性流。裂缝倾斜角和储
层渗透率各向异性对井底压力动态影响时间最长，会一直延续到晚期拟径向流阶段。无因次裂缝导流能力唯一决定
了裂缝与地层双线性流和地层线性流的出现与否及持续时间。随着气藏厚度的增大，早期径向流的持续时间增加，拟
复合线性流的出现时间推迟。最后，利用苏里格气田一口压裂定向井实例证明了该模型的正确性。

页岩储层纳米孔隙流动模拟研究

段永刚1 *，曹廷宽1，杨小莹1，张颖2，吴贵平1

2015, 37(3):  63-68.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.16.03

摘要 ( 393 )   HTML   PDF (433KB) ( 1108 )  

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页岩气作为一种重要的非常规天然气资源已受到普遍关注，但页岩储层主要发育纳米孔隙，而针对页岩气在
纳米孔喉中运移的研究还相对滞后，这严重制约了页岩气藏的高效开发。针对纳米尺度孔隙，考虑页岩气的吸附解
吸及吸附相表面扩散，自由气的黏性流、滑脱效应及Knudsen 扩散等运移机制，建立了页岩气单相流动数学模型，并开
展了流动模拟研究。模拟结果表明：对于以纳米孔隙为主的页岩基质，甲烷在孔隙壁面的附着及表面扩散、气体滑脱
及Knudsen 扩散等均将影响气体流动，造成表观渗透率显著高于Darcy 渗透率，且孔喉越细小，压力越低，表观渗透率
与Darcy 渗透率相差越大。通过分析各运移机制对页岩气流动的影响，有助于深入了解页岩气运移产出过程，从而指
导页岩气藏的有效、高效开发。

采动岩体渗流力学研究进展

陈占清，郁邦永*

2015, 37(3):  69-76.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.05.06

摘要 ( 236 )   HTML   PDF (355KB) ( 753 )  

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采动岩体渗流力学是建立在渗流失稳假说基础上的学科。介绍了采动岩体渗流力学的工程背景、数学基础以
及采动岩体渗流力学的几个研究方向。从实验研究、非线性行为和复杂行为3 个方面介绍了采动岩体渗流力学的研
究进展，并对采动岩体渗流力学的发展趋势进行了展望。认为，采动岩体渗流力学具有极大的发展潜力，随着能源结
构的变化，煤炭资源开采的环保要求更加苛刻，采动岩体渗流力学面临的挑战更加严峻。因此，采动岩体渗流力学实
验研究对象将进一步扩大；当代数学理论在采动岩体渗流力学中将得到越来越广泛的应用；采动岩体渗流系统复杂性
行为研究将不断深入；微分动力系统定性理论的应用将促使采动岩体渗流力学成为一门特色鲜明的学科；时变边界采
动岩体渗流系统的研究将推动采动岩体渗流力学走向成熟。

裂缝性致密储层工作液损害机理及防治方法

康毅力1 *，张杜杰1，游利军1，许成元1，余海峰2

2015, 37(3):  77-84.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.16.04

摘要 ( 237 )   HTML   PDF (435KB) ( 804 )  

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裂缝性致密储层裂缝发育，易发生工作液漏失，严重损害储层。为探究不同工作液漏失损害机理，形成高效
防治方法，以川西北九龙山构造须家河组、珍珠冲组裂缝性致密储层为研究对象，开展了钻井完井液储层损害实验及
工作液顺序接触损害实验。结果表明：钻井完井液滤液、体系和固相对基块岩样的损害程度介于中偏强强，且逐个
减弱；裂缝岩样渗透率动态损害程度为强；工作液顺序接触后损害程度加剧。分析认为，水相圈闭、固相堵塞是裂缝性
致密储层工作液漏失损害储层的主要机理。不同工作液漏失引起储层损害程度叠加、损害范围扩大。根据分析结果，
构建了工作液漏失损害模式，并提出相应损害防治方法。使用改性屏蔽暂堵钻井完井液提高封堵能力，改变岩石表面
润湿性，可有效预防工作液漏失损害；利用工作液漏失数据，确定漏失损害带范围，可为酸化作业提供指导。

致密砂岩油藏流体赋存特征及有效动用研究

杨正明*，骆雨田，何英，郭和坤，赵玉集

2015, 37(3):  85-92.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.07.04

摘要 ( 273 )   HTML   PDF (562KB) ( 784 )  

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利用核磁共振和离心仪，研究了不同渗透率致密岩芯流体的赋存特征。研究表明：致密油藏流体可流动的喉
道半径下限值为0.05 µm；岩芯中纳米级喉道所控制的流体百分数随着岩芯渗透率降低而急剧上升，而纳米级喉道所
控制的可动流体体积随渗透率的减小呈逐渐增加趋势；微米级喉道所控制的流体和可动流体百分数随岩芯渗透率降
低而急剧下降，亚微米级喉道所控制的流体和可动流体百分数随岩芯渗透率降低而先增加后减小，呈抛物线变化趋
势。在此基础上，利用油藏数值模拟方法，通过研究分段压裂水平井不同井型组合不同开采方式对致密油藏有效动用
的影响，得到分段压裂水平井采用注CO2 补充能量开发效果最好，采用注水补充能量开发效果一般，衰竭开采的效果
最差。

薄互层水平井蒸汽吞吐热采水平段加热范围预测

石立华1 *，赵习森1，郭尚平2，王艳1，芦超3

2015, 37(3):  93-97.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.19.01

摘要 ( 225 )   HTML   PDF (312KB) ( 672 )  

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准确预测蒸汽吞吐水平段加热范围对稠油油藏水平井的开发至关重要。鉴于目前中国已知的水平
井加热预测半径公式中由于含有双重积分，使得计算过程比较复杂，需要消耗大量的时间。以马克斯兰根海
姆（Marx Langeheim）直井加热范围公式为理论基础，并在此基础上进行了深入研究，将加热模型公式计算简化处理，
推导出一个关系式简单、参数求解容易、应用方便的解析公式，在此基础上建立了水平井蒸汽吞吐简化加热模型，并应
用油田实际参数对水平段加热面积进行计算分析，结果表明：应用改进的推导公式可得到相对可靠的计算结果，验证
了公式的准确性。

特低渗砂岩储层温度敏感性实验

孟选刚*，郭肖，高涛

2015, 37(3):  98-102.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.01.26.03

摘要 ( 227 )   HTML   PDF (329KB) ( 805 )  

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温度对特低渗砂岩渗透率的影响存在争议，且温度对砂岩渗透率应力敏感性的影响研究较少。以延长油田
特低渗砂岩岩芯为研究对象，应用室内物理模拟实验研究了不同压力条件下温度对特低渗砂岩渗透率的影响以及温
度对特低渗砂岩应力敏感性的影响。实验研究表明：在高围压（20.0 MPa）下，温度从30 ?C增加到150 ?C砂岩渗透
率几乎不变；在低围压（3.0 MPa）下，温度从30 ?C增加到150 ?C时砂岩渗透率降低了13.47%；温度从30 ?C增加到
150 ?C，储层渗透率应力敏感性伤害程度增加了3.8%，高温条件下比低温条件下应力敏感性增强。

东方1 1 气田低渗疏松砂岩气藏伤害机理研究

唐广荣1 *，赵峰2，李跃林1

2015, 37(3):  103-108.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.07.03.01

摘要 ( 285 )   HTML   PDF (453KB) ( 882 )  

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低渗疏松砂岩气藏不仅具有常规低渗气层孔喉细小、敏感性矿物含量高、毛细管压力大的特点，同时储层胶
结疏松，在钻完井、开发过程中易受到损害。以南海DF1 1 气田低渗疏松砂岩气藏为研究对象，针对气藏自身特点并
结合现场施工工艺，改进了石油天然气行业标准对工作液伤害的评价方法，并系统评价了气藏的伤害机理。研究结果
表明：PRD 钻完井液体系对气层主要损害机理为有机固相堵塞和水锁；生产过程中微粒运移伤害程度弱。改进后方法
的评价结果更加符合现场生产实际。建议在后期开发井钻完井设计中优化PRD 钻井液体系配方，加入5% 粗粒刚性
封堵颗粒，有效降低有机固相、液相侵入程度；增加完井液中破胶剂用量至6%，提高破胶效率。

非均匀多孔介质渗透率粗化的有限分析算法

刘志帆*，刘志峰，王晓宏

2015, 37(3):  109-114.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.04.06

摘要 ( 261 )   HTML   PDF (359KB) ( 660 )  

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基于有限分析算法，提出了一种求解非均匀多孔介质“粗化”渗透率的数值方法，该方法适用于由线性Darcy
定律描述的渗流场。新算法沿用了Durlofsky 提出的双周期边界条件，可以计算出完整的渗透率张量，具有很高的计
算效率。经过多个数值算例的检验，新算法在粗网格条件下，即仅将每个原始网格细分至2×2 或3×3 的计算网格，就
可以获得相当高的精度。相对传统算法而言，当相邻网格渗透率差异较大时，不需将网格划分得足够密，即可获得相
对准确的计算值，大大减少了计算时间。

新井试井曲线类型预测新方法研究

刘文东1 *，刘性全2

2015, 37(3):  115-121.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.02.05.02

摘要 ( 179 )   HTML   PDF (366KB) ( 666 )  

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在部署测试监测井点、制定合理的测试时间时，准确预测待测井的曲线类型具有重要的意义。从多组判别分
析基本原理出发，结合油田实际监测井点的试井曲线类型，以及各井的测井和生产动态资料，优选出与试井曲线类型
相关的井和储层参数，建立曲线类型预判模型。通过多次反复筛选参数并结合总错判率，最终建立了以储层厚度、含
水率、测井渗透率和产量为主要因素的八厂油田试井曲线类型预测模型，模型回代错判率为9.09%，现场应用符合率
为85.7%，可用于预判待测井曲线类型。研究成果为现场工作人员优化监测井点、制定合理测试时间、提升监测成果
质量等提供了科学的指导。

孤东二区Ng5 细分变流线井网调整技术研究

高聚同*

2015, 37(3):  122-128.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.07.05

摘要 ( 216 )   HTML   PDF (425KB) ( 568 )  

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针对孤东二区开发单元2011 年转入后续水驱后存在的套损事故井多造成局部井网不完善、储量失控大；合
采合注井多，层间矛盾突出；一套井网开发，井网形式相对固定，平面层间剩余油得不到有效动用，单元目前采收率
低（35.5%）等问题，开展了孤东二区Ng5 细分变流线井网调整技术研究，通过层系细分、老井改层以及新井调整井网、
转变流线，利用建模数模一体化技术研究剩余油的分布，表明目前排间分流线、油井之间剩余油仍较富集，具备进一步
提高采收率的潜力。

非均质储层纳微米聚合物颗粒体系驱油实验研究

龙运前1 *，朱维耀2，黄小荷3，吴俊杰1，宋付权3

2015, 37(3):  129-137.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.12.22.02

摘要 ( 369 )   HTML   PDF (794KB) ( 985 )  

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为了深入揭示低渗透储层非均质性对聚合物颗粒分散体系驱油效果的影响，采用平板填砂模型和岩芯串、并
联组合实验技术，对纳微米聚合物颗粒分散体系进行了非均质驱油实验研究，并分析了纵向、横向非均质性和渗透率
级差对驱油效果的影响。平板填砂模型模拟实验结果表明，聚合物颗粒分散体系对改善储层纵向非均质性效果更明
显，在纵向非均质模型中提高的采收率比横向非均质模型高9.83%。岩芯组合模拟实验结果表明，随着渗透率级差增
加，聚合物颗粒分散体系提高串、并联岩芯组合模型的采收率均逐渐增大，在相近渗透率级差变化情况下，聚合物分散
体系提高串联岩芯组合模型的采收率增幅为6.65%，而提高并联岩芯组合模型的采收率增幅为9.48%；渗透率级差越
大，高、低渗岩芯的分流量相差越大，聚合物颗粒分散体系调驱后，高渗岩芯的分流量降低，低渗岩芯的分流量增大。

基于CT 图像及孔隙网格的岩芯孔渗参数研究

宋睿1，刘建军1，2 *，李光1

2015, 37(3):  138-145.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.04.03.03

摘要 ( 256 )   HTML   PDF (690KB) ( 964 )  

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岩石孔隙结构特征是影响储层流体（油、气、水）的储集能力和油气资源开采的主要因素。明确岩石的孔隙结
构特征是充分发挥油气产能和提高油气采收率的关键。岩石微观孔隙结构模型重建基于真实岩石微观图像，可以有
效再现天然岩石的复杂孔隙结构特征。基于岩芯三维CT 图像与图像分割技术，采用Matlab 编程求解了岩芯的孔隙
度及孔径分布数据。通过编程构建了能够真实反映原始岩样孔隙形态的结构化网格模型，并基于该模型求解了岩样
的渗透率数据。计算得到的孔隙度及渗透率数据均与实验结果较好吻合。

Widuri 油田聚合物驱可行性研究

唐东临*，孙鹏霄，孟伟斌，钱声华

2015, 37(3):  146-151.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2013.10.16.06

摘要 ( 375 )   HTML   PDF (376KB) ( 828 )  

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针对Widuri 油田面临高含水、水驱油藏注水开发效果变差、产量出现递减等情况，展开了聚合物驱的可行性
研究工作。研究中采用了岩芯实验及数值模拟方法，筛选出适合于Widuri 油田的聚合物体系及注聚的井组。经过性
能评价实验显示筛选出的聚合物体系符合油田聚合物驱的要求，注入聚合物的最终采收率可提高21%∼25%，驱替效
果较好。根据数值模拟结果，对驱替方案进行了设计，预计至2018 年9 月，水驱最终可采储量197.9×104 bbl，聚合物
驱最终可采储量221.5×104 bbl，最终可采储量将增加23.6×104 bbl，采收率提高6.36%。该项目的成功实施，将缓解
Widuri 油田生产的递减趋势，有效地提高油田的采出程度，为中海油东南亚公司东南苏门答腊区块成功实现投资回收
作出巨大的贡献。

水电工程坝肩高边坡岩体渗透特性的时空变化

李宏1 *，田洪圆1，刘建军2

2015, 37(3):  152-159.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.05.03

摘要 ( 195 )   HTML   PDF (440KB) ( 635 )  

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针对中国西南大型水利水电工程坝肩高陡边坡裂隙岩体，其渗透特性随地质历史、爆破削坡、加固、蓄水/泄
洪、降雨等自然和施工过程而分布变化的时空特征，介绍了相关实验、理论模型、数值分析成果，评述了研究现状和进
展。展示了为促进这个问题由定性向定量发展，众多研究者各自的探索与贡献。提出在应力变形全过程、强卸荷施
工、多场耦合、锚固喷浆、尺寸效应、三维模式和深部监测机制等方面，对边坡裂隙岩体的渗透特性随裂隙、节理、断层
而损伤破裂演变的规律，亟需进一步深入开展研究。

采空区漏风及残煤瓦斯涌出对采场气流的影响

裴桂红*，冷静，刘玉学，潘洁

2015, 37(3):  160-167.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.01.22.01

摘要 ( 229 )   HTML   PDF (470KB) ( 740 )  

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在国内外文献调研的基础上，通过渗流力学、岩石力学、采矿工程等多学科交叉，采用理论分析、数值计算结
合的方法，建立了煤矿采空区瓦斯流动数学模型。采用CFD 技术对漏风流分布及瓦斯浓度场进行研究，获得了整个
工作面上风流的速度和瓦斯浓度的分布情况，得到了漏入采空区和采空区返回工作面风流较为集中的范围，采空区漏
风量与工作面风量之间的变化关系，漏风流速沿采空区衰减规律，确定了整个工作面上瓦斯浓度最高的地方为回风隅
角，采空区内瓦斯浓度最高的区域也是整个采场瓦斯浓度最高的区域。通过对不同送风量的模拟研究，描述了瓦斯浓
度的运移趋势，得到了回风隅角瓦斯浓度与送风量的关系，并且发现近风侧瓦斯浓度梯度较大，增大送风量能降低近
回风隅角瓦斯浓度，但是会增加遗煤自燃的风险。揭示了采空区漏风和残煤瓦斯涌出对采场气体流动的影响规律。

基于潜水承压水模型的民勤绿洲地下水位预测

贺向丽*，叶懋，蒋雨彤

2015, 37(3):  168-173.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.18.03

摘要 ( 207 )   HTML   PDF (406KB) ( 687 )  

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基于2011 2012 年观测数据，应用Feflow 软件，构建了民勤绿洲地区的潜水承压水三维数值模型。应用
该模型对研究区未来5～10 a 内地下水位动态变化进行了预测。结果表明：目前用水条件下，经过一系列综合措施，地
下水位下降趋势得到有效遏制；但在未来5～10 a 内，民勤地下水位依然整体以低幅度持续下降。上游坝区的地下水漏
斗日益扩大，下游湖区地下水漏斗因青土湖生态泄水而得到有效恢复，但随着地下水埋深日益增大，下游红沙梁区域
出现了新的地下水漏斗。另外，当地符合植物存活条件（地下水埋深小于15 m）的区域面积也在逐年减小，其中地下水
埋深小于10 m 的面积减小幅度较大。

南阳膨胀土裂隙扩展及室内降雨入渗实验研究

汪为巍1 *，孔令伟2，臧濛2，张传成1

2015, 37(3):  174-184.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.04.11

摘要 ( 205 )   HTML   PDF (595KB) ( 681 )  

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膨胀土在含水量降低时发生干缩开裂，给工程带来了极大的危害，其中降雨条件下裂隙膨胀土渗流问题是一
个典型的膨胀土工程问题。制备6 个相同的南阳重塑膨胀土样，在相同的环境下分别脱湿96，79，63，48，39，30 h，通
过数码拍照得到不同时刻试样表面裂隙图片，通过分析得到试样表面裂隙率；为了衡量裂隙在深部方向的发育情况，
使用煤油进行渗透实验，得到煤油入渗系数与脱湿时间、平均含水率、表面裂隙率的关系曲线；在油渗实验结束后进行
室内模拟降雨入渗实验，得到裂隙膨胀土入渗率的变化规律。通过对实验数据整理分析发现试样脱湿时间、试样平均
含水率、试样表面裂隙率、煤油入渗系数、降雨入渗实验径流开始时间、试样入渗率之间有良好的相互关系，降雨入渗
实验初期入渗率较大，入渗率随时间衰减很快，在15 min 内降低了两个数量级，脱湿时间越长的样初期入渗率越高，
衰减的也越快；入渗率在较短的时间内就开始趋于稳定，稳定后的入渗率随试样表面裂隙率线性增长，增长到一个峰
值后迅速降低。