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变形介质流固耦合渗流的数值模型及其应用 总被引：7，自引：0，他引：7
在地下流体的开采过程中,随着地下流体的不断采出,必然造成孔隙流体压力的逐渐降低,由此导致储层岩石骨架的有效应力增大,地层产生变形或压实,甚至造成地表沉陷.针对饱和土固结问题,利用可变形多孔介质中流体渗流的流固耦合有限元数值模型,对该问题进行了数值模拟.同时,对油井开采过程进行了模拟. 相似文献
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油井开采过程中油层变形的流固耦合分析 总被引：7，自引：0，他引：7
在油气开采过程中,随着油气的不断采出,必然造成孔隙流体压力的逐渐降低,由此导致储层岩石骨架的有效应力增大,使得油层产生变形或压实。当油层产生变莆或压实时,对油气生产将造成不利影响。比如：使得油藏的渗透率降低,继而使油井的产能降低,同时,油层的变形直接影响着油井和套管的变形与破坏等等。敢开采过程中油层的变形可以描述为三维变形与三维流体流动场的耦合问题,利用可变形多孔介质中流体渗流的流固耦合有限元数值 相似文献
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多场耦合作用下致密储层渗流特性研究 总被引：1，自引：1，他引：0
储层岩石的渗流特性对致密砂岩储层的评价及开发具有重要意义。为此,研究构建热流固耦合控制方程,采用COMSOL Multiphyics软件,针对准噶尔盆地中部4区块某三维区致密储层不同开采时间下流体渗流速度和地层孔隙压力的分布规律开展了数值模拟研究。研究结果表明,流体渗流速度最大值出现在井口及其周围地区,断层破碎过渡带流体渗流速度高于周围连续地层和断层核部;随着与井口距离的增加,开采过程中流体渗流速度变化规律由先增加后减小最后趋于稳定逐步转化为先缓慢增加后逐步趋于稳定;在开采初期,孔隙压力等压线在井口周围呈环形分布,而后低应力区沿断层的开展方向进行扩展;孔隙压力随着开采时间的增加而不断减小,同时间节点下,距离井口越远,孔隙压力越大且下降幅度越小。研究成果为正确预测开发生产指标,为提高致密油气勘探开发效果提供技术支撑。 相似文献
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含天然气水合物沉积物分解过程的有限元模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
温度和压力的变化会引起含天然气水合物沉积物的分解,其过程伴随着相态转换、孔隙水压力和气压力耗散、热传导、骨架变形等过程的相互耦合作用。基于多孔介质理论建立了描述含天然气水合物沉积物分解过程的数学模型,考虑了水合物分解产生的水、气流动、水合物相变和分解动力学过程、热传导、骨架变形等过程的耦合作用。基于有限元法,建立了模拟水合物分解过程的数值模型,并编制了计算机分析程序。通过对降压法和升温法开采过程的数值模拟,揭示了在水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的变化规律。结果表明：降压法和升温法都会导致储层变形以及产生超孔隙压力,但两种方法作用效果不同;同时,水合物分解过程包含渗流及热传导作用。 相似文献
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有效压力对低渗透多孔介质孔隙度、渗透率的影响 总被引：49，自引：2，他引：47
以低渗透多孔介质为研究对象,通过实验得出孔隙度、渗透率随有效压力变化曲线。研究表明,流体在低渗透多孔介质中渗流时,流固耦合效应十分显著。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小,而孔隙度的微小变化,都会对渗透率产生大的影响,因此低渗透介质随有效应力的变化十分明显。由于流固耦合效应的存在,在低渗透油气藏的开发中,不宜采用降压开采,进行油藏数值模拟时,也应进行油藏流固耦合数值模拟。 相似文献
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基于CT扫描的致密砂岩渗流特征及应力敏感性研究 总被引：1，自引：1，他引：0
认识低渗透储层的渗流特征对油气开采和储层改造具有重要意义。为此,研究利用微CT扫描技术对致密砂岩岩样进行扫描,据此建立了能够精细刻画岩样的微观模型,运用COMSOL模拟了流体在岩石孔隙中的渗流特征,研究了致密砂岩的渗流特征及应力敏感性。研究结果表明:流体入口和出口间压差固定时,岩石的渗透率保持不变,与入口出口压力的具体数值无关;不同方向的岩石模型计算渗透率处在同一数量级但有微小差异;在侧向压力作用下,渗流路径变窄,通过渗流路径的整体速度下降,渗透率下降,但在孔隙相对较大的地方,由于路径变窄,流体速度较未加压力前略有上升。 相似文献
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成层土在工程中很常见,研究降雨过程中成层非饱和土的渗流-变形耦合对非饱和土土力学的发展具有重要的意义。由流体质量守恒,Darcy定律和Lloret等的非饱和土本构模型可得成层非饱和土渗流-变形耦合的控制方程。采用Gardner的非饱和土的渗透系数公式以及Boltzman模型,基于Laplace变换得到耦合方程的解析解。解析及其参数分析表明,渗流和变形耦合是具有时间效应的。与吸力变化相关的土的模量F,对成层土的孔隙水压力分布有明显影响。两层土的F差异越大,孔隙水压力消散得越慢,耦合效应越不显著。增大表层土的F值有利于降低耦合效应。成层土饱和体积含水率变化对吸力变化产生有限的影响 相似文献
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天然气水合物开采涉及传热、水合物分解相变、多相渗流和地层变形4个物理过程。多相渗流过程伴随着对流传热,影响传热效率;多相渗流过程影响孔隙压力的消散速率,引起有效应力改变而影响地层变形;多相渗流过程影响传热的效率和孔隙压力的消散速率,使温度和压力条件发生变化,影响水合物的分解。多相渗流过程中,某相流体的有效渗透率不仅与该相流体的饱和度有关,还与地层绝对渗透率有关。地层绝对渗透率是多相渗流过程的关键参数之一。概述不同贮存状态水合物、地层孔隙率、水合物饱和度和地层有效应力对地层绝对渗透率影响的研究内容。以国内外天然气水合物地层绝对渗透率研究成果为基础,将来的研究重点主要包括粉细砂、黏土类地层和各向异性地层多相渗流研究,以及地层有效应力对绝对渗透率影响研究。 相似文献
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构造应力对裂缝形成与流体流动的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
裂缝是低渗透储层流体流动的主要通道,控制了低渗透油气藏的渗流系统。低渗透储层裂缝的形成与流体密切相关,高流体压力引起岩石内部的有效正应力下降,导致岩石剪切破裂强度下降,使岩石容易产生裂缝。高孔隙流体压力还造成某一点的应力摩尔圆向左移动,可以使其最小主应力(σ3)由压应力状态变成拉张应力状态,从而在岩石中形成拉张裂缝。裂缝的渗透性受现今应力场的影响,通常与现今应力场最大主压应力近平行分布的裂缝呈拉张状态,连通性好,开度大,渗透率高,是主渗透裂缝方向。构造应力对沉积盆地流体流动的影响主要表现在三个方面:(1)构造应力导致的岩石变形,不仅提供了流体流动的通道,而且还改变了岩石的渗透性能;(2)在构造强烈活动时期,构造应力的快速变化是流体流动的重要驱动力;(3)岩石中应力状态影响多孔介质的有效应力,从而影响介质中的渗流场。当作用在含流体介质上的构造应力发生改变时,岩石孔隙体积变小,构造应力首先由岩石的骨架来承担;当岩石孔隙体积减小到一定程度时,构造应力由孔隙流体来承担,从而影响岩层渗流场的变化。 相似文献
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储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程 总被引：2，自引：0，他引：2
根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程,建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应,并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式,在空间域采用有限元离散,对时间域进行隐式差分格式离散,导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用,为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。 相似文献
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A numerical simulation is presented for three-dimensional three-phase fluid flow in a deforming saturated oil reservoir. The mathematical formulation describes a fully coupled governing equation systen which consists of the equilibrium and continuity equations for three immiscible fluids flowing in a porous medium. An elastoplastic soil model, based on a Mohr–Coulomb yield surface, is used. The finite element method is applied to obtain simultaneous solutions to the governing equations where displacement and fluid pressures are the primary unknowns. The final discretized equations are solved by a direct solver using fully implicit procedures. The developed model is used to investigate the problems of three-phase fluid flow in a deforming saturated oil reservoir. 相似文献
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In this paper, quasistatic models are developed for the slow flow of compressible fluids through porous solids, where the solid exhibits fading memory viscoelasticity. Problems of this type are important in practical geomechanics contexts, for example, in the context of fluid flow through unconsolidated reservoir sands and of wellbore deformation behaviour in gas and oil shale reservoirs, all of which have been studied extensively. For slow viscous fluid flow in the poro-viscoelastic media we are able to neglect the dynamic effects related to inertia forces, as well as the dissipation associated with the viscous flows. This is in contrast to the vast body of work in the poro-elastic context, where much faster flow of the viscous fluids may give rise to memory effects associated with microflows in pores of the solid media. Such problems have been treated extensively in both the dynamic and quasistatic cases. We are taking a specific type of the porous medium subject to slow deformation processes possibly inducing moderate pressure gradients and flow rates characterised by negligible inertia effects. As the result of homogenisation of such a two-phase medium, we observe the fading memory behaviour in the Biot modulus which controls the pressure increase due to skeleton macroscopic deformation and pore fluid content. Although our derivation leads to a result which is consistent with the formal phenomenological approach proposed by Biot (J Appl Phys 23:1482–1498, 1962), we offer the reader more insight into the structure of the poro-viscoelastic constitutive relations obtained; in particular, we can show that the Biot compressibility evolves in time according to the creep function while the skeleton stiffness is driven by the relaxation function. 相似文献
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缝洞型油藏大尺度可视化水驱油物理模拟实验及机理 总被引：1，自引：0，他引：1
缝洞型碳酸盐岩油藏由于其缝洞组合关系的复杂性,使得储层流体的渗流规律有别于常规油藏。根据某油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩的实际情况设计制作了大尺度可视化物理模型,并按照现场实际设计了二注三采的实验井网及注采方案,以应用物理模拟实验来研究缝洞型碳酸盐岩油藏的开发特征及油井生产规律。结合实验结果,利用J.Cruz-Hernández建立的数学模型对生产数据进行拟合,以研究缝洞型碳酸盐岩油藏中流体的渗流机理,J.Cruz-Hernández数学模型中的空间系数和流动速度对采收率影响较大,提出模型的改进应考虑重力分异作用、溶洞比例等影响因素。 相似文献
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The surface subsidence above a compacting saturated oil reservoir is the main topic of this paper. From a literature review, it is obvious that extensive efforts have been conducted for investigating this phenomenon in various situations. Herein, a numerical model, based on the finite element method, was used for simulating three-dimensional three-phase fluid flow in a deforming saturated oil reservoir. The mathematical formulation describes a fully coupled governing equation system which consists of the equilibrium and continuity equations for three immiscible fluids flowing in a porous media. An elastoplastic soil model, based on a Mohr Coulomb yield surface, was utilized. The finite element method was applied to obtain simultaneous solutions to the governing equations where the displacements and the fluid pressures are the primary unknowns. The final discretized equations are solved by a direct solver using fully implicit procedures. A linear analysis was used to study the stability conditions of the present model. Finally, a series of simulations were conducted to indicate the validity and the utility of the developed model. 相似文献
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致密煤层气藏三维全隐式数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
我国煤层普遍存在低渗、低储层压力和低含气饱和度等不利条件,许多研究表明,低渗透多孔介质中的气体运移存在启动压力梯度。为了让数值模拟模型能更加准确地描述致密煤储层中流体的运移特性,基于前人的研究成果,建立了考虑启动压力梯度的致密煤层气藏三维、非平衡吸附、拟稳态条件下气、水两相耦合流动数值模拟模型,并给出了模型的全隐式有限差分格式和数值求解方法。最后利用沁水盆地某生产井的试井资料进行了模拟计算,模拟结果表明,在其他条件相同的情况下,启动压力梯度的存在使得煤层的降压效果变差,且延迟了产气高峰的到来。对比该井的开采资料,模拟结果是合理的,模型能正确反映致密煤层气藏中流体的运移特征。 相似文献
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随着石油工业对低渗、特低渗、稠油、超稠油、小断块、薄油层及高含水等复杂油藏开发的不断加强,波动强化采油技术作为一项高效低成本、不伤害储层、不污染环境的储层增产增注新技术,具有广阔的发展与应用前景.基于对国内外相关成果的广泛调研,揭示了弹性波作用下储层渗流动力学机制是提高波动强化采油技术矿场应用效果的关键,阐述了在弹性波作用下波动渗流力学与传统孔隙介质弹性波传播理论和经典油水渗流力学之间的本质差异,分析了定量描述储层多孔介质波动渗流动力学机理与规律的主要难点,总结了储层波动渗流力学研究的最新进展,展望了波动渗流力学理论研究需要进一步解决的重点问题. 相似文献