基于孔隙网络模型的渗流机理研究与应用

油气渗流机理研究是勘探与开发过程中宏观渗流规律定量认知的关键。本文 旨在基于孔隙网络模型对常规、非常规油气成藏开发过程的渗流机理进行细致的 研究，寻找影响宏观流动规律的主控因素，为评价油气储量、提高油气采收率、 预测页岩气产量趋势提供理论依据。 模拟二次运移过程的油团运动。提出了由动能确定毛管力阈值的概念和基于 运动油团求解压力场的高效计算方法。通过研究浮力驱动下油团运移过程中的形 态变化，描述了 Haines 跳跃过程，并定量阐述了油团的大小、运动速度，及残 余油饱和度。研究意义在于定量描述石油二次运移过程中的残余油饱和度，有助 于更加准确地评估油藏储量。 水驱油开采机理研究。提出了准动态驱替的概念和准动态孔隙网络模型。认 为驱替过程应分别在孔隙尺度和 REV 尺度上讨论。在孔隙尺度驱替是准静态的， 可忽略界面在孔隙内的运动过程；在 REV 尺度驱替是动态的，必须考虑粘性的 影响；研究了驱替速度、孔隙形状以及孔隙（喉）半径分布对驱替过程和驱替效 率的影响。通过参数分析，得到了依赖于油水粘度比和毛管数的驱替效率分区图。 微纳米尺度页岩内气体流动特征研究。建立了考虑变迂曲度的微尺度渗流方 程。基于多种岩样的 CT 数据，系统分析计算了岩样粗糙度、孔隙半径分布、配 位数分布等参量对气体流动的影响，得到了依赖于压力和岩石几何参数的迂曲度 关系式，完善了微尺度渗流方程。通过对特定页岩岩样产气量的计算，得到了产 气量随迂曲度、吸附层厚度的变化规律。为深入理解页岩气流动机理，准确预测 产气量提供了一种新的思路

热-流-固耦合渗流的数学模型及其应用

热-流-固耦合问题涉及许多领域,诸如石油热力开发领域中的渗流问题,孔隙介质中的渗流场、温度场以及岩石变形场之间就存在着复杂的耦合作用。该文首先建立了热-流-固多场完全耦合渗流数学模型,研究了全耦合偏微分方程组的求解方法,然后采用有限体积法和有限元方法相结合的数值模拟方法对耦合数学模型进行了求解,通过砂土固结算例验证了耦合模型及求解方法的正确性,最后作为应用实例,利用所建立的热-流-固耦合渗流数值计算模型对油页岩原位加热开发的渗流过程进行了数值分析

A new pore network based algorithm for water-oil displacements in core

本文提出准动态驱替的概念以描述岩石内驱替速度介于准静态和动态之间的驱替过程. 准动态模型在不同的尺度区别对待黏性力: 将表征单元体(REV)尺度的驱替视为动态,而将孔隙尺度的驱替视为准静态. 在REV 尺度上,提出双重网络简化计算黏性力和毛管力的综合作用; 在孔隙尺度上,运用概率方法描述界面在不同孔隙内的运动几率,提高了计算效率. 通过与现有的计算和实验结果进行对比验证了模型的正确性,并基于特定岩石微CT 扫描图像建立等价孔隙网络,计算分析了岩样内驱替速度、孔隙半径分布和孔隙角落形状对水驱油过程的影响. 本文计算模型有利于认识岩石内水油两相驱替的动态全过程

致密油储集层迂曲度变化特征研究

迂曲度是刻画多孔介质中输运过程的重要参数,对致密储集层,由于流动的非线性,流动规律和常规储集层有巨大差异,迂曲度与常规储集层亦不同。本文利用孔隙网络模型,研究了由流动非线性所带来的迂曲度改变。提出2个无量纲数:1以岩心的水动力迂曲度为基础定义无量纲迂曲度Γ,用以刻画非线性效应带来的迂曲度改变;2定义流量加权平均的孔喉半径为特征孔喉半径,并以此定义无量纲压力梯度Ρ,用以刻画压力梯度状态。本文研究了Γ随Ρ的变化规律表明,Ρ-Γ曲线具有确定的形态,且不随岩心孔隙网络的任何参数发生变化。即对于任何岩石,由流动的非线性所带来的迂曲度的改变是确定的。本文给出了Ρ-Γ曲线的拟合公式,可方便计算给定压力梯度下..

利用孔隙网络模型模拟岩样中驱替过程的一种新方法

本文提出准动态驱替的概念以描述岩石内驱替速度介于准静态和动态之间的驱替过程. 准动态模型在不同的尺度区别对待黏性力: 将表征单元体(REV)尺度的驱替视为动态,而将孔隙尺度的驱替视为准静态. 在REV 尺度上,提出双重网络简化计算黏性力和毛管力的综合作用; 在孔隙尺度上,运用概率方法描述界面在不同孔隙内的运动几率,提高了计算效率. 通过与现有的计算和实验结果进行对比验证了模型的正确性,并基于特定岩石微CT 扫描图像建立等价孔隙网络,计算分析了岩样内驱替速度、孔隙半径分布和孔隙角落形状对水驱油过程的影响. 本文计算模型有利于认识岩石内水油两相驱替的动态全过程

裂缝性厚层油藏水窜问题研究

对于辽河油田的裂缝性厚层油藏,如何控制水窜是提高采收率的关键,为此本文提出一种基于双重介质的快速算法,并研究了裂缝性厚层油藏水窜产生的原因和控制水窜的方法.该算法根据相邻节点间的压力平衡关系更新饱和度,与流线方法相比,该算法方便简洁,回避了计算流线分布的困难;与显式求解压力隐式求解饱和度(IMPES)方法相比,该算法的计算精度与其相当,但计算效率却比IMPES方法高出近30倍.针对辽河油田的复杂地质体和纵横交错的水平井网,通过考察影响水窜的主控因素,本文定义了无量纲数?g和?ex(分别表征重力驱流动速度/生产速度,裂隙基质交换速度/生产速度),并计算了?g和?ex取值对水窜的影响,得到了依赖?...</p

页岩油(气)微尺度流动中的若干问题

本文调研了国内外近些年在页岩油(气)微尺度流动方面的研究成果。从分子动力学方法(MD)、格子玻尔兹曼方法(LBM)、孔隙网络模型(PNM)3种计算模型的角度展开分析,同时结合作者的前期工作,分析了影响页岩油(气)流动输运的关键因素,指出3种方法的局限性及存在的问题,认为PNM方法可作为微尺度流动研究的基础模型,并将3种方法之间的联系有机地体现在研究路线框图中,为页岩油(气)微尺度流动的研究指明了方向

岩石三维表面裂纹扩展机理数值模拟研究

Rock failure results from the process of internal crack initiation, propagation and coalescence intrinsically. A 3D numerical model based on the microscopic damage mechanics is employed to simulate the failure process of numerical rock specimens containing a pre-existing surface flaw subjected to uniaxial compression. The initiation, propagation and coalescence of wing cracks, shell cracks, anti-wing cracks and the secondary crack of shell cracks are reproduced in three-dimensional manner. Numerical results are obtained as follows: (1) anti-wing cracks are induced by the tensile stress after the stress release resulting from the propagation of wing cracks; (2) the shell cracks are predominated by III-type loading, and the wing cracks stop when they propagate ahead for a certain distance; (3) the secondary cracks of the shell cracks lead to the collapse of the whole specimen; (4) III-type fracture could not be obtained by III-type loading in rocks, and the shell cracks are induced by tensile stress in III-type loading; (5) due to the heterogeneities in rocks, it is difficult to find curved wing cracks and anti-wing cracks. The numerical results will be a good supplement of experimental investigation of surface flaw. The numerical code is proved to be a satisfactory tool to investigate the rock fracture in three-dimensional manner