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基于神经算子与类物理信息神经网络智能求解新进展
1
作者 李道伦 沈路航 +7 位作者 查文舒 邢燕 吕帅君 汪欢 李祥 郝玉祥 陈东升 陈恩源 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期875-889,共15页
深度学习通过多层神经网络对数据进行学习,不仅能揭示潜藏信息,还能很好地解决复杂非线性问题.偏微分方程(PDE)是描述自然界中许多物理现象的基本数学模型.两者的碰撞与融合,产生了基于深度学习的PDE智能求解方法,它具有高效、灵活和通... 深度学习通过多层神经网络对数据进行学习,不仅能揭示潜藏信息,还能很好地解决复杂非线性问题.偏微分方程(PDE)是描述自然界中许多物理现象的基本数学模型.两者的碰撞与融合,产生了基于深度学习的PDE智能求解方法,它具有高效、灵活和通用等优点.文章聚焦PDE智能求解方法,以是否求解单一问题为判定依据,把求解方法分为两类:神经算子方法和类物理信息神经网络(PINN)方法,其中神经算子方法用于求解一类具有相同数学特征的PDE问题,类PINN方法用于求解单一问题.对于神经算子方法,从数据驱动和物理约束两个方面展开介绍,分析研究现状并指出现有方法的不足.对于类PINN方法,首先介绍了基础PINN的3种改进方法 (基于数据优化、基于模型优化和基于领域知识优化),然后详细介绍了基于物理驱动的两类解决方案:基于传统PDE离散方程的智能求解方案和无网格的非离散求解方案.最后总结技术路线,探讨现有研究存在的不足,给出可行的研究方案.最后,简要介绍智能求解程序发展现状,并对未来研究方向给出建议. 展开更多
关键词 神经网络 PDE智能求解 神经算子 网格离散 物理驱动
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一种基于一维卷积神经网络的试井模型智能识别方法
2
作者 齐占奎 张新鹏 +2 位作者 刘旭亮 查文舒 李道伦 《油气井测试》 2024年第2期72-78,共7页
为提高试井分析工作效率,实现试井模型的自动识别,提出了基于一维卷积神经网络(1D CNN)的试井模型智能识别方法。根据实测数据的特点,提出基于理论曲线构建样本库的原则与方法,并构建了4种常用油藏模型的训练样本库;建立了一维卷积神经... 为提高试井分析工作效率,实现试井模型的自动识别,提出了基于一维卷积神经网络(1D CNN)的试井模型智能识别方法。根据实测数据的特点,提出基于理论曲线构建样本库的原则与方法,并构建了4种常用油藏模型的训练样本库;建立了一维卷积神经网络模型,将样本库中双对数曲线的压力变化和压力导数数据作为输入,油藏类别作为网络输出训练及优化网络,总识别准确率可达99.16%,敏感度均在98%以上。经4口井实例应用,正确识别试井模型的概率大于0.99,与二维卷积神经网络相比,1D CNN显著降低了计算复杂度和时间成本,加快了训练速度。这表明基于试井理论所构建的样本库是有效的,能满足实测数据模型识别的需求;同时证明了方法的有效性、实用性和普适性。 展开更多
关键词 试井模型 一维卷积神经网络 智能识别 深度学习 自动解释 模型识别 样本库
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基于卷积神经网络的压裂停泵数据滤波方法
3
作者 徐靓 李道伦 查文舒 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第12期1717-1721,共5页
水力压裂停泵时,由于水击效应的影响,井口处压力会产生波动,此时测量得到的压力数据不能反映真实的渗流情况,不利于试井解释,需要对压裂停泵后的压力数据进行数据滤波。针对该问题,文章提出一种基于卷积神经网络的滤波方法:基于方差思想... 水力压裂停泵时,由于水击效应的影响,井口处压力会产生波动,此时测量得到的压力数据不能反映真实的渗流情况,不利于试井解释,需要对压裂停泵后的压力数据进行数据滤波。针对该问题,文章提出一种基于卷积神经网络的滤波方法:基于方差思想,构造可表征数据离散程度的损失函数,用以约束滤波后数据的离散程度;基于停泵压力数据的物理特征,给出可保留停泵压力最高点的损失函数表征方法;在此基础上,构造一个9层的卷积神经网络模型,使得神经网络能够合理完成数据滤波。对于水平井多段压裂停泵压力数据的样本,只需进行1次合适的参数调整,同一网络框架可以完成对以上不同段压力数据的处理,且实验效果好;以均值和相对误差为参照标准,对比滤波前后的压力数据,滤波后的数据与原始数据相比,离散程度变化较小,且与原有数据相比仍能保持较小的相对误差,基本稳定在0.2%左右。该滤波方法为压裂效果评价提供了可靠数据,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 数据滤波 神经网络 自定义损失函数 一维卷积 水击效应 水力压裂
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基于径向基神经网络的油藏反演方法
4
作者 周子琪 查文舒 +1 位作者 李道伦 刘旭亮 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期713-720,共8页
文章提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的油藏反演方法。该方法利用抽样生成的井底压力数据构造RBF神经网络模型,由RBF神经网络预测值与实际观测值的偏差定义目标函数,再利用粒子群算法(particle swarm optimizati... 文章提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的油藏反演方法。该方法利用抽样生成的井底压力数据构造RBF神经网络模型,由RBF神经网络预测值与实际观测值的偏差定义目标函数,再利用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对其进行优化,最终得到不确定参数的最优解和反演参数。与多项式拟合方法相比,RBF神经网络方法具有更好的拟合结果和更高的精度,甚至在多项式拟合方法失效时,该方法也能得到很好的模拟结果。油田实际算例表明,该方法具有良好的拟合效果,能大幅提高反演效率,具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 油藏反演 径向基(RBF)神经网络 目标函数 优化算法 历史拟合
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BP神经网络隐式法在测井数据处理中的应用 被引量：13
5
作者 李道伦 卢德唐 +1 位作者 孔祥言 杜奕 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期105-108,共4页
现有神经网络方法对时间向量序列数据的处理是通过单点进行的,割裂了数据间的关联性。为此,利用隐式曲线的构造原理,通过对时间向量序列的变换,提出了一种整体预测时间向量序列的测井数据的方法。神经网络隐式整体预测方法的步骤是:①... 现有神经网络方法对时间向量序列数据的处理是通过单点进行的,割裂了数据间的关联性。为此,利用隐式曲线的构造原理,通过对时间向量序列的变换,提出了一种整体预测时间向量序列的测井数据的方法。神经网络隐式整体预测方法的步骤是:①将数据变换为封闭曲线,构造约束点以简化神经网络的输入与输出;②利用神经网络的隐式方法,通过智能学习和仿真模拟,得到封闭的预测曲线;③经过变换得到最终的预测曲线。实验证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 BP神经网络 隐式曲线 测井数据 预测方法 时间向量序列 测井曲线 数值模拟
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基于卷积神经网络的径向复合油藏自动试井解释方法 被引量：17
6
作者 李道伦 刘旭亮 +2 位作者 查文舒 杨景海 卢德唐 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期583-591,共9页
提出一种基于卷积神经网络的径向复合油藏自动试井解释方法,并利用现场实测数据验证其有效性和准确性。采用对数函数进行数据变换,采用均方误差作为损失函数,利用“dropout”方法避免过拟合,通过不断减小损失函数进行网络优化,得到最优... 提出一种基于卷积神经网络的径向复合油藏自动试井解释方法,并利用现场实测数据验证其有效性和准确性。采用对数函数进行数据变换,采用均方误差作为损失函数,利用“dropout”方法避免过拟合,通过不断减小损失函数进行网络优化,得到最优的卷积神经网络。训练好的最优网络可直接用于解释径向复合油藏中井的压力恢复或压力降落数据,将给定的实测压力变化及其导数数据的双对数图输入到网络中,即可输出对应的油藏参数(流度比、储容比、无因次复合半径以及表征井储和表皮效应的无因次组),从而实现了试井参数解释的自动初拟合。利用大庆油田现场实测数据对该方法进行了验证,研究表明,该方法具有很高的解释精度,且优于解析法和最小二乘法。 展开更多
关键词 径向复合油藏 试井解释 卷积神经网络 自动解释 人工智能
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基于BP神经网络的隐式曲面构造方法 被引量：8
7
作者 李道伦 卢德唐 +1 位作者 孔祥言 吴刚 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期467-472,共6页
通过把BP神经网络与隐式曲面构造原理相结合,提出构造隐式曲面的新方法.用约束点来描述、控制曲面形状,构造BP网的输入与输出,通过智能学习、仿真模拟,最后从仿真超曲面抽取出的零等值面就是隐式曲面.同时,从理论上证明了此方法所构造... 通过把BP神经网络与隐式曲面构造原理相结合,提出构造隐式曲面的新方法.用约束点来描述、控制曲面形状,构造BP网的输入与输出,通过智能学习、仿真模拟,最后从仿真超曲面抽取出的零等值面就是隐式曲面.同时,从理论上证明了此方法所构造的隐式曲面具有任意精度.实验表明该方法对约束点的个数、误差、内外点与边点的距离等不敏感,表现出很好的稳定性与可操作性.该构造方法不仅可用于构造隐式曲面,而且在图形理解、数据分类等领域也具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 隐式曲面 BP神经网络 曲面重建 拟合
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叠加原理不能求解含启动压力梯度渗流方程 被引量：5
8
作者 李道伦 杨景海 +2 位作者 查文舒 王磊 卢德唐 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期81-89,共9页
由于含启动压力梯度的渗流方程不是齐次方程,使用叠加原理对其进行求解时会引起误差。首先建立含启动压力梯度的渗流方程,然后基于PEBI网格进行数值求解,最后将数值计算的试井曲线与基于叠加原理的试井曲线进行对比。数值求解的计算结... 由于含启动压力梯度的渗流方程不是齐次方程,使用叠加原理对其进行求解时会引起误差。首先建立含启动压力梯度的渗流方程,然后基于PEBI网格进行数值求解,最后将数值计算的试井曲线与基于叠加原理的试井曲线进行对比。数值求解的计算结果表明:启动压力梯度使得关井后的井底压力很快稳定,并且井底压力不能恢复到原始压力,同时,关井段的压力导数曲线下掉。基于叠加原理的计算结果表明:启动压力梯度使关井后的井底压力持续上升、数百天乃至数千天都不能使恢复压力稳定,并且压力导数上翘。这不仅与数值解有很大的差别,而且也与封闭边界压力导数下掉的趋势相悖。这表明叠加原理不适用来求解含启动压力梯度的渗流方程。 展开更多
关键词 启动压力梯度 低渗透 PEBI网格 数值求解 试井曲线
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基于径向基函数网络的隐式曲线 被引量：8
9
作者 李道伦 卢德唐 孔祥言 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期599-603,共5页
将径向基函数网络与隐式曲线构造原理相结合,提出了构造隐式曲线的新方法,即首先由约束点构造神经网络的输入与输出,把描述物体边界曲线的隐式函数转化为显式函数,然后用径向基函数网络对此显式函数进行逼近,最后由神经网络的仿真曲面... 将径向基函数网络与隐式曲线构造原理相结合,提出了构造隐式曲线的新方法,即首先由约束点构造神经网络的输入与输出,把描述物体边界曲线的隐式函数转化为显式函数,然后用径向基函数网络对此显式函数进行逼近,最后由神经网络的仿真曲面得到物体边界的拟合曲线.实验表明,基于径向基函数网络的隐式曲线具有很强的物体边界描述能力和缺损修复能力. 展开更多
关键词 隐式曲线 拟合 径向基函数网络 物体边界描述
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多段压裂水平井的网格划分方法及其页岩气流动特征研究 被引量：11
10
作者 李道伦 徐春元 +1 位作者 卢德唐 李雪 《油气井测试》 2013年第1期13-16,75,共4页
复杂的流动机理、水平井与多段压裂的开发技术,导致页岩气数值模拟更为复杂。根据水平井及裂缝周围的流动特征,提出了多段压裂水平井的PEBI网格划分方法,即裂缝及水平井两端的扇形区域按径向流规律布点,裂缝及水平井的其它部位按线性流... 复杂的流动机理、水平井与多段压裂的开发技术,导致页岩气数值模拟更为复杂。根据水平井及裂缝周围的流动特征,提出了多段压裂水平井的PEBI网格划分方法,即裂缝及水平井两端的扇形区域按径向流规律布点,裂缝及水平井的其它部位按线性流进行布点。将页岩简化为均匀介质,建立了耦合井储的数学模型,并基于全隐式离散格式进行了数值模拟。数值计算表明,多段压裂的水平井裂缝流动特征明显,在线性流阶段压力降落与压力导数曲线平行。在流动由线性流转为拟径向流后,曲线出现径向流特征,径向流特征的维持时间与油藏区域的大小相关。 展开更多
关键词 页岩气 水平井 多段压裂 PEBI网格 气相方程
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径向基函数网络的隐式曲面方法 被引量：4
11
作者 李道伦 卢德唐 +1 位作者 孔祥言 吴刚 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第8期1142-1148,共7页
将径向基函数网络与隐式曲面构造原理相结合,提出一种构造隐式曲面的方法.首先以描述物体曲面的隐式函数为基础构造三元显式函数,然后用径向基函数网络逼近显式函数,最后从神经网络的仿真超曲面得到描述物体的封闭曲面;并证明了在理论... 将径向基函数网络与隐式曲面构造原理相结合,提出一种构造隐式曲面的方法.首先以描述物体曲面的隐式函数为基础构造三元显式函数,然后用径向基函数网络逼近显式函数,最后从神经网络的仿真超曲面得到描述物体的封闭曲面;并证明了在理论上此等值面可以以任意精度逼近物体曲面.该方法具有光滑度高、稳定性好,尤其适用少量采样点情形等特点.实验表明,它具有很强的造型能力. 展开更多
关键词 隐式曲面 径向基函数网络 曲面重建 拟合
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页岩气井组分比例变化规律研究 被引量：2
12
作者 李道伦 郑德温 +3 位作者 方朝合 张龙军 查文舒 卢德唐 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期899-905,共7页
页岩气开发过程中,生产井产出气的组分比例会随时间发生变化.本文基于组分模型数值模拟研究了生产井中甲烷组分比例变化的规律.研究表明,吸附气、渗透率与孔隙度影响页岩气组分比例的瞬态响应特征.吸附气显著影响组分比例的变化规律,吸... 页岩气开发过程中,生产井产出气的组分比例会随时间发生变化.本文基于组分模型数值模拟研究了生产井中甲烷组分比例变化的规律.研究表明,吸附气、渗透率与孔隙度影响页岩气组分比例的瞬态响应特征.吸附气显著影响组分比例的变化规律,吸附量的大小决定组分比例的变化值及组分比例导数曲线的上下位置.渗透率影响组分比例初期变化规律,但在后期,不同渗透率对瞬态组分比例规律的影响基本一致.孔隙度对组分比例变化及其导数曲线的影响与吸附气的影响类似,但在生产初期,孔隙度对组分比例的影响要小于吸附气对组分比例的影响.本文的研究提供了一种进行页岩地层参数评价的新方法. 展开更多
关键词 组分比例 吸附 视渗透率 页岩气 参数评价
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改进的保形二次样条插值 被引量：2
13
作者 李道伦 卢德唐 +1 位作者 董玉德 孔祥言 《中国图象图形学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2005年第4期516-520,共5页
Schumaker给出的保形二次样条插值,对不满足单调性条件的子区间,采用人机交互确定节点斜率的方法,使插值函数具有严格的保单调性。在仔细研究不满足单调性条件原因的基础上,提出了新的无需人机交互的保形样条插值方法。新方法首先找出... Schumaker给出的保形二次样条插值,对不满足单调性条件的子区间,采用人机交互确定节点斜率的方法,使插值函数具有严格的保单调性。在仔细研究不满足单调性条件原因的基础上,提出了新的无需人机交互的保形样条插值方法。新方法首先找出不满足单调性条件的子区间,然后利用加密点调整相邻节点的斜率值,使之满足单调性条件,最后利用Schumaker的方法构造出严格保单调、保凸凹的C1连续的二次样条插值。此样条插值方法在计算机辅助设计等中有实际的应用价值。 展开更多
关键词 样条插值 保形 计算机辅助设计 人机交互 插值方法 C^1连续 保单调性 插值函数 相邻节点 应用价值 子区间 加密点
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有效渗透率与绝对渗透率的差异性分析 被引量：3
14
作者 李道伦 卢德唐 +1 位作者 王磊 何朋 《油气井测试》 2013年第1期1-3,75,共3页
压力数据试井解释不仅能得到井筒参数,还能得到平均地层压力与渗透率等。对多相流体的压力数据,现场往往采用单相渗流进行试井解释,所得到的渗透率是有效渗透率。有效渗透率与绝对渗透率有很大的差异。通过对有效渗透率的分析,揭示有效... 压力数据试井解释不仅能得到井筒参数,还能得到平均地层压力与渗透率等。对多相流体的压力数据,现场往往采用单相渗流进行试井解释,所得到的渗透率是有效渗透率。有效渗透率与绝对渗透率有很大的差异。通过对有效渗透率的分析,揭示有效渗透率与绝对渗透率间的关系,有效渗透率要小于绝对渗透率,二者的差距主要由饱和度与相对渗透率决定。由此可获得油田开发状况如饱和度分布等的有用信息。 展开更多
关键词 有效渗透率 绝对渗透率 解析试井 数值试井 相对渗透率 PEBI网格
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圆形剖分下的特殊形式的多元有理样条插值 被引量：5
15
作者 李道伦 吴刚 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2000年第4期96-98,共3页
很多人研究了直线剖分下的多元有理样条 。
关键词 圆剖分 有理函数 多元有理样条插值 非线性方程
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基于BP神经网络的隐式曲线构造方法 被引量：2
16
作者 李道伦 卢德唐 吴刚 《中国图象图形学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2004年第9期1107-1111,共5页
隐式曲线与曲面是当前计算机图形学研究的热点之一。通过把 BP神经网络与隐式曲线构造原理相结合 ,提出了一种构造隐式曲线的新方法 ,即首先由约束点构造神经网络的输入与输出 ,把描述物体边界曲线的隐式函数转化为显式函数 ;然后用 BP... 隐式曲线与曲面是当前计算机图形学研究的热点之一。通过把 BP神经网络与隐式曲线构造原理相结合 ,提出了一种构造隐式曲线的新方法 ,即首先由约束点构造神经网络的输入与输出 ,把描述物体边界曲线的隐式函数转化为显式函数 ;然后用 BP神经网络对此显式函数进行逼近 ;最后由仿真曲面得到物体边界的拟合曲线。该新方法不同于传统的对显式函数的逼近方法 ,因为传统方法无法描述封闭的曲线 ;也不同于基于优化的拟合隐式曲线方法 ,因为它无须考虑函数的形式或多项式的次数。实验表明 ,该新方法有很强的物体边界描述能力和缺损修复能力 ,因而在物体边界重建、缺损图像复原等领域有一定的应用前景。 展开更多
关键词 隐式 显式 物体 构造方法 曲线 函数 逼近方法 BP神经网络 计算机图形学 图像复原
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基于同心圆与平行直线剖分的多元多项式插值 被引量：1
17
作者 李道伦 吴刚 +1 位作者 洪力奋 董玉德 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期70-74,共5页
传统的插值方法一般是基于三角形或四边形剖分的 ,它们在应用上不易处理类似于呈圆形分布的问题 ,有一定的局限性 .文中给出一种新的基于同心圆与平行直线剖分的插值方法 ,使用该方法构造的插值函数是保对称的 ,且是多项式函数 ;并在理... 传统的插值方法一般是基于三角形或四边形剖分的 ,它们在应用上不易处理类似于呈圆形分布的问题 ,有一定的局限性 .文中给出一种新的基于同心圆与平行直线剖分的插值方法 ,使用该方法构造的插值函数是保对称的 ,且是多项式函数 ;并在理论上给出一种误差估计方法 。 展开更多
关键词 同心圆 平行直线剖分 多元多项式插值 CAD 计算机辅助设计
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全隐式黑油模型数值试井理论 被引量：2
18
作者 李道伦 卢德唐 +1 位作者 王磊 查文舒 《油气井测试》 2013年第1期45-48,77,共4页
针对由于地层有效厚度平面分布可能存在很大差异,导致井显式处理的数值试井软件在应用中遇到困难。提出耦合井储的全隐式黑油模型,采用全隐式离散线性化方法,给出变泡点的数值计算格式。利用UST数值试井软件,研究了三相流试井曲线特征... 针对由于地层有效厚度平面分布可能存在很大差异,导致井显式处理的数值试井软件在应用中遇到困难。提出耦合井储的全隐式黑油模型,采用全隐式离散线性化方法,给出变泡点的数值计算格式。利用UST数值试井软件,研究了三相流试井曲线特征。研究表明,当气组分全溶于油相中时,试井曲线特征与单相类似;当发生变泡点时,压力降落趋势缓,压力导数有一个明显的抖动;对油气水三相,压力导数的径向流段明显变长。 展开更多
关键词 数值试井 PEBI网格 黑油模型 变泡点
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古铜镜赝品的表面组分研究 被引量：1
19
作者 李道伦 魏成连 +2 位作者 范钦敏 刘亚雯 李虎侯 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 1989年第1期32-36,共5页
本文系统地比较了汉镜和赝品的表面组分、均匀度和杂质。实验结果表明赝品表面含锡量低,杂质含量高。为判别真假青铜镜提供了有用的信息。
关键词 古代青铜镜 赝品 表面组分
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复合区域形态对试井曲线的影响 被引量：2
20
作者 李道伦 查文书 谢青 《油气井测试》 2013年第1期31-32,36,共3页
解析试井只能对径向复合、线性复合等情形进行计算,对非均质性的处理十分有限,它只能把复杂的非均匀性等效为径向复合、线性复合。通过UST数值试井软件,研究不同非均质性对试井曲线的影响。结果表明复合区域的形状与位置明显影响着压降... 解析试井只能对径向复合、线性复合等情形进行计算,对非均质性的处理十分有限,它只能把复杂的非均匀性等效为径向复合、线性复合。通过UST数值试井软件,研究不同非均质性对试井曲线的影响。结果表明复合区域的形状与位置明显影响着压降导数曲线的形态,因而解析试井简单的使用径向复合、线性复合进行非均质解释存在误差。 展开更多
关键词 非均质性 径向复合 数值试井 解析试井 PEBI网格
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