陈掌星
- 作品数：46 被引量：305H指数：10
- 供职机构：卡尔加里大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项北京市自然科学基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程天文地球理学自动化与计算机技术更多>>
- 缓解凝析气井反凝析污染的非平衡压降法被引量：2
- 2022年
- 凝析气藏衰竭开采出现反凝析污染,如果衰竭速度控制不当,将严重影响气井生产。采用非平衡压降“雾状”反凝析控制技术可以缓解这种影响。该技术利用凝析油析出之初、其呈雾状的非稳态状态时,通过提高天然气流速使反凝析油即时形成即时采出,实现地层压力低于露点压力时反凝析油始终无法形成连续相,保持高的凝析油传输能力,并通过延长雾状流压力窗口实现反凝析污染的有效控制。首先通过Мирзажанзаде的非平衡压降理论结合非平衡定容衰竭相态实验,揭示了衰竭速度与“雾状”反凝析的内在规律;然后开展不同压降速度(1 MPa/h、2 MPa/h、3 MPa/h和4 MPa/h)下的长岩心反凝析伤害实验及衰竭开采实验,综合分析不同衰竭速度下的雾状流压力窗口和反凝析控制效果。结果表明,压降速度越大,反凝析出的“雾状”凝析油颜色越深,在凝析气中悬浮时间越长,随高速气流产出量越多;当压降速度为4 MPa/h时,雾状流压力窗口为10.5 MPa(46.5~36.0 MPa),储层反凝析污染改善效果最好,凝析油采收率最高,但对天然气采收率影响不明显。因此,综合考虑气井出砂和气窜情况,适当增大衰竭速度,有利于缓解近井地带反凝析污染,提高凝析油采收率。
- 王武超吴克柳陈掌星李宗宇陈叔阳何云峰袁锦亮刘慧卿
- 关键词：凝析气藏凝析油临界流动饱和度反凝析污染
- 油页岩原位转化热解反应特征研究综述被引量：11
- 2021年
- 近年来,世界能源消耗日渐增加,作为非常规能源之一的油页岩是重要的接替资源。中国油页岩资源量丰富,居世界第四位。原位转化技术作为油页岩开采的主流技术,利用热解反应建立渗流通道,开采页岩油气。基于热解反应阶段、干酪根热解、矿物成分影响与热解协同孔隙结构演化等4个方面对原位转化过程中的热解反应特征进行研究综述:(1)热解反应各个阶段下的热物理演化与热化学反应;(2)干酪根热解的反应机理及其影响因素;(3)无机矿物分解对热解反应的促进与抑制作用;(4)热解反应协同孔隙结构演化的机理及其对微裂缝扩展的促进作用。立足于热解反应这一原位转化中的核心技术问题,力图为热解反应在油页岩与中低成熟度页岩油原位转化中的应用提供一定的参考。
- 徐金泽陈掌星周德胜聂万才李苒
- 关键词：油页岩热解反应孔隙结构干酪根
- 新一代并行可扩展裂缝性油藏聚合物驱模拟器的开发
- 2019年
- 石油作为一种主要能源,在交通、工业生产以及日常生活中发挥着重要作用。大量的新技术已经被开发并用于最大化石油生产,比如聚合物驱等技术在我国得到了广泛的应用。天然裂缝油藏聚合物驱模拟对油田的可持续生产和延长油田寿命至关重要。开发了一种可扩展的并行油藏模拟器,用于使用聚合物驱技术模拟天然裂缝性油藏的石油开采,使油藏工程人员能够利用强大的并行计算机研究生产技术,优化采油过程。通过与现有的商用软件对比,数值结果验证了该模拟器的正确性和有效性。此外,数值实验也证明了该模拟器拥有良好的扩展性,它可以使用成千上万的CPU核来计算具有数亿个网格块的大规模油藏模型。
- 钟贺刘辉崔涛王昆何也沈丽华杨渤何睿健朱舟元胡景宏陈掌星
- 关键词：聚合物驱油藏数值模拟
- 天然气水合物藏径向井充填辅助降压开发模拟方法及产能变化规律研究
- 2024年
- 针对天然气水合物藏径向井充填辅助降压开发缺乏有效模拟手段的缺陷,首先对Tough+Hydrate软件进行了二次开发,分别建立了基质和充填区中的质量和能量守恒方程,并对离散裂缝方法进行了修正,形成了径向井充填辅助降压开发数值模拟方法.然后,对比了直井降压、水平井降压、径向井降压和径向井充填辅助降压4种开发方式的产能和物理场变化规律.最后,分析了产能影响因素并提出了提高产能的措施和方向.研究结果表明,径向井充填区可有效加快自由水和分解气的产出,进而大幅提高储层降压速率.但由于充填区中的多孔介质会对流体渗流产生阻力作用,径向井充填后相比于无充填时累产气量降低了17.6%.充填区直径和渗透率越大,降压开发产能越高,但充填区分支长度存在最优值.在保证作业安全的前提下,应使用大尺寸钻头和大粒径支撑剂,进而提高降压开发产能.
- 刘永革张旭张旭CLARKE Matthew侯健杜庆军郭天魁杜庆军刘建新徐鸿志陈掌星纪云开陈立涛
- 关键词：天然气水合物径向井双重介质
- 一类基于不可压缩流体方程及其耦合问题的深度学习方法研究
- 2024年
- 本文通过实现深度前馈人工神经网络求解不可压缩流体偏微分方程,基于方程残差、初边值条件构造合适的损失函数和深度学习求解算法.与传统数值方法相比,该方法只需在内部、边界和初始时刻随机生成样本点作为训练集,因此该方法是无网格的,并且各物理场变量之间并行求解,便于分析复杂多物理场耦合模型中物理量的变化规律.收敛性分析在统一框架下为深度学习方法求解此类不可压缩流体偏微分方程提供了理论支撑,通过求解一类非定常Stokes方程,一类粘性Boussinesq方程和一类Navier-Stokes/Darcy耦合方程说明此方法可以有效求解不可压缩流体偏微分方程并且具有较好的精度.
- 李剑张文岳靖彭珂依陈掌星
- 关键词：偏微分方程STOKES方程BOUSSINESQ方程
- 基于高阶格式的高精度化学驱模拟被引量：1
- 2018年
- 油藏数值模拟的精度取决于网格尺寸,网格越小,模拟结果的精度越高,结果越趋近于收敛。大尺寸网格往往伴随着严重的数值扩散现象。化学驱作为一种复杂的提高采收率过程,由于其复杂的机理(如乳液的相态变化),往往需要很小尺寸的网格以获得精确的模拟结果。本文重点探讨使用高阶格式来改进化学驱模拟的精度。首先对提高油藏数值模拟精度的主流方法进行了全面的分析,包括网格粗化方法、自适应网格加密方法和高阶格式方法。考虑到化学驱模拟的特点,本文选用高阶格式方法对化学驱模拟的精度进行改进提升。随后测试了一维、二维和三维矿场尺度的ASP三元复合驱模拟问题,结果发现模拟的精度高度依赖于所用的网格尺寸。为了获得接近收敛的结果,化学驱所需的网格尺寸远小于水驱模拟。一维化学驱中,网格越粗,表面活性剂分布越"平均化",最终采收率越低。使用二阶和三阶格式,一维、二维和三维矿场尺度三元复合驱模型测试的模拟精度均有大幅提升。使用较粗的网格及高精度格式,即可获得与细网格类似的精度。高精度格式为降低数值黏性、提高精度、降低模拟所需网格数和计算时间,提供了有效的解决办法。该方法也有助于大型油田化学驱的快速精确数值模拟、历史拟合、优化等技术的顺利实施。
- 朱舟元李明辉雷征东陈掌星
- 关键词：油藏数值模拟高阶格式
- 碳捕集、利用与封存技术的现状及前景被引量：21
- 2023年
- 碳捕集、利用与封存(CCUS)是一种有效的碳处理技术。在碳中和背景下,中国CCUS技术将迎来万亿级产业风口。目前,CCUS技术各环节均取得了显著进展,但大规模应用仍面临诸多挑战。通过调研国内外CCUS技术文献以及全球正在运行和计划建设的CCUS项目,总结了国内外CCUS技术的发展现状和研究进展,进一步明确CCUS面临的挑战及未来发展前景。研究表明:目前碳捕集效率不足90%,碳捕集成本占CCUS项目总成本的60%~85%,碳捕集技术的研发重点应以燃烧前捕集(如乙醇、合成氨和天然气加工等行业)以及燃烧后捕集等以提高碳捕集效率、降低碳捕集成本为主;CO_(2)利用技术目前处于工业示范阶段,突破高温、高压环境瓶颈,寻找合适的催化剂提高碳利用效率是CO_(2)利用技术下一阶段的重点研究方向;CO_(2)在油气田和咸水层封存应围绕CO_(2)驱提高油气采收率和增加CO_(2)封存潜力开展进一步研究;CCUS项目需要克服实现经济盈利、技术创新、降本增效、政策补贴激励等挑战;CCUS耦合氢能、油气田地热能等新能源将成为未来CCUS推广的新模式。该研究对于准确把握CCUS技术研究方向,推动CCUS技术进步与创新,加速CCUS跨越式发展具有借鉴意义。
- 张凯陈掌星兰海帆马浩铭姜亮亮姜亮亮张育铭程世轩
- 致密砂岩气藏注CO_(2)提高天然气采收率微观机理被引量：1
- 2024年
- 中国致密砂岩气藏资源储量丰富,复杂的气水渗流关系和气水同产特征制约了单井产能的发挥和天然气采收率提高,注CO_(2)是提高气藏采收率(EGR)和实现碳埋存的双赢途径。为明确致密砂岩气藏CO_(2)驱替微观渗流和提高天然气采收率机理,指导致密砂岩气藏CO_(2)-EGR方案设计,基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立了孔隙尺度多相多组分流动模型,揭示了致密砂岩气藏储层微观气水分布特征和CO_(2)-EGR的微观渗流机理,并明确了CO_(2)-EGR的主控因素。研究结果表明:①驱动压差显著影响了致密砂岩气藏的气水微观分布和水锁程度,使得气水流动能力和气水相对渗透率特征不同;②CO_(2)-EGR微观渗流过程包括气水两相的非混相驱替和CO_(2)-CH_(4)的混相驱替,对应EGR机理为分别受生产压差和地层压力控制的黏性驱替和混相扩散;③注入的CO_(2)可有效缓解水锁现象和贾敏效应,与CH_(4)良好的混相能力能促进沟通分散气泡,微观驱气效率可达42%~94%;④含水饱和度、孔隙结构和驱动压差显著影响微观驱气的作用机制和驱气效率的改善幅度。结论认为,在进行致密砂岩气CO_(2)-EGR的方案设计时,可优先考虑中—低含水饱和度的区块作为试验靶区,并根据靶区储层孔隙结构特征,优化不同注气阶段的注采参数,可充分发挥CO_(2)对CH_(4)的黏性驱替和混相扩散作用。
- 朱清源吴克柳张晟庭程诗颖王田多奕刘琦琦李靖陈掌星
- 关键词：致密砂岩气藏
- 孔喉结构对超深层碳酸盐岩气藏多类型储层渗流能力的影响
- 2024年
- 超深层碳酸盐岩气藏孔喉结构非均质性强,渗流机制复杂。选取川西北地区双鱼石区块栖霞组储层岩心,通过多尺度CT试验、核磁共振试验和储层条件下的单相渗流、气水两相渗流及应力敏感试验等,系统定量地研究超深层多类型储层孔喉结构特征参数与渗流特征参数的相关性,深入剖析裂缝、大孔和基质孔隙对超深层多类型气藏气体单相和气水两相渗流的影响。结果表明:不同于中深层储层,增加喉道数量对于提高目的超深层储层的渗流能力非常关键;裂缝发育增加了岩样喉道数量、提高了岩样的连通性从而来大幅度提高岩样的气体渗流能力,并降低了含水气藏的启动压力梯度,缩小了岩样的气水两相共渗区间,但裂缝受压易形变的特质导致岩样的应力敏感性增强,在高压差时岩样的渗流能力和弹性能也急速下降;大孔喉发育提高了储层的储容能力,其抵抗变形能力强的特质有利于降低岩样的应力敏感性,在高压差时维持岩样较高的渗流能力和弹性能。在实际生产过程中,应考虑对裂缝-孔隙型和裂缝-孔洞型储层在生产初期控制产气速度以维持长期稳产,对孔洞型和孔隙型储层增大生产压差或进行压裂和酸化等工艺措施以释放储层产能。
- 张钰祥闫海军位云生曹正林郭建林杨胜来邓惠陈掌星陈掌星郑国强
- 关键词：栖霞组碳酸盐岩
- 考虑稠油非牛顿性质的蒸汽吞吐产能预测模型被引量：9
- 2017年
- 与常规油不同,当达到某特定温度时,稠油呈现牛顿流体状态,而在该温度值以下时,稠油呈现非牛顿流体状态,即存在启动压力梯度。经典的解析模型将蒸汽吞吐分为热区与冷区2个部分,热区温度为蒸汽温度,冷区温度为原始地层温度。然而在实际过程中,热区到冷区的温度是一个非等温的渐变过程,不会存在热区与冷区的边界处的突变现象。而且在生产过程中,稠油在不同区域呈现牛顿流体与非牛顿流体2种状态,不同区域的稠油渗流方程不同。针对这种情况,基于Marx-Langenheim方程,对蒸汽吞吐的解析模型进行了改进。在注入阶段,考虑了热区非等温分布的特征;在生产阶段,考虑了稠油牛顿流体区与非牛顿流体区的渗流耦合。模型应用结果表明,该模型更加接近实际生产情况,有较好的应用价值。
- 杨戬李相方陈掌星田冀黄亮刘新光
- 关键词：蒸汽吞吐启动压力梯度产能预测
