油藏数值模拟中井筒压力梯度的校正方法

有限元法用于油藏数值模拟具有独特的优越性. 由于井筒附近流动的特殊性,直接采用数值模拟得到的压力梯度计算油井产量会导致较大的误差. 本文分析了数值模拟中井筒压力梯度产生误差的原因,在此基础上提出了计算井筒压力梯度的校正公式. 计算结果表明,压力梯度校正公式可显著提高油井产量的计算精度,并能有效地减少井筒附近的网格剖分数量,从而提高了计算效率.     

采用共旋应变的三维热弹塑性有限变形有限元法

本文采用线性化共旋应变张量和增率型虚功原理,建立了有限变形热力耦合弹塑性有限元法。在该方法中,材料的流动应力取为应变总量、应变速率和温度的函数,推导了包含这种函数关系的本构矩阵。另外在温度场分析中,考虑了塑性功和摩擦功转化的热量。文后给出的算例表明该方法可以很好地模拟热加工过程。     

岩石弹塑性破裂过程的数值模拟研究

分析了对于非均质、非连续且材料参数分布具有分散性和随机性的岩体介质,采用传统有限元法解决其工程问题的局限性．阐述了用岩石力学性质的分布特性来描述岩石材料不均匀性,并用蒙特卡洛模拟方法,将符合Weibull分布规律的材料参数赋予岩体结构中的各个单元体,进而用计算机进行数值模拟的研究方法．应用了在Windows95环境下利用FORTRAN Power Station4．0平台开发的具有可视性的“岩石弹塑性破裂过程分析”软件——REPFPA软件,对典型的岩石试样和巷道模型的弹塑性破裂过程进行数值模拟研究,得到了有价值的实验结果．证明把材料参数随机赋值方法引入到岩土类材料的弹塑性破裂过程分析中去,并用计算机进行数值模拟是研究岩石弹塑性破裂过程的一种有效方法。     

含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注.近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测. 2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.     

含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注. 近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测.2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.     

油藏数值模拟发展现状

油藏数值模拟是以多相流体在多孔介质中流动的理论为基础,目前已广泛应用于油藏工程.本文就流体流动方程、数值计算方法、软件的开发和应用等方面,阐述了所谓黑油模型发展现状,同时介绍了组分模型和热采模型等其他类型模型.还就国内如何开展油藏模拟工作提出了建议.     

非匀质材料弹塑性破裂过程的数值模拟研究

阐述了岩土类材料的非匀质特性, 根据这种特性提出了对材料参数进行随机赋值的方法. 为了对非匀质类材料的弹塑性破裂过程进行数值模拟研究,必须在有限元计算中实现材料的参数随机赋值.还给出了实例------平面应力状态下试样的弹塑性破裂过程的数值模拟分析.     

岩石试样弹塑性破裂过程的数值模拟分析

依据岩土类材料的非匀质性特性,并采用对材料参数进行随机赋值的方法研制了弹塑性破裂过程数值分析程序,并用实例证明了程序的可靠性。应用该程序对岩石试样弹塑性破裂过程进行数值模拟研究．分析表明：数值模拟结果与试验研究结果是吻合的。从而为工程岩体断裂分析提出了一种可能的方法与途径。     

有限应变下蠕变—弹塑性—损伤耦合本构模型的数值模拟

本文提出了一个模拟有限元应变下各向同性蠕变－弹塑性－损伤耦合本构行为的数值模型。模型基于不可逆过程的热动力学和内状态变量理论、以及应力就变本构关系的超弹性形式描述和变形梯度的弹性及非弹性部分的乘式分解。     

A coupled model for multiphase fluid flow and sedimentation deformation in oil reservoir and its numerical simulation

A mathematical model for coupled multiphase fluid flow and sedimentation deformation is developed based on fluid-solid interaction mechanism. A finite difference-finite element numerical approach is presented. The results of an example show that the fluid-solid coupled effect has great influence on multiphase fluid flow and reservoir recovery performances, and the coupled model has practical significance for oilfield development.     

DRAG FORCE IN DENSE GAS—PARTICLE TWO—PHASE FLOW

Numerical simulations of flow over a stationary particle in a dense gas-particle two-phase flow have been carried out for small Reynolds numbers (less than 100). In order to study the influence of the particles interaction on the drag force, three particle arrangements have been tested: a single particle, two particles placed in the flow direction and many particles located regularly in the flow field. The Navier-Stokes equations are discretized in the three-dimensional space using finite volume method. For the first and second cases, the numerical results agree reasonably well with the data in literature. For the third case, i.e., the multiparticle case, the influence of the particle volume fraction and Reynolds numbers on the drag force has been investigated. The results show that the computational values of the drag ratio agree approximately with the published results at higher Reynolds numbers (from 34.2 to 68.4), but there is a large difference between them at small Reynolds numbers. The project supported by the Special Funds for Major State Basis Research Projects in China (G19990222).     

Numerical Simulation of Single-Phase and Multiphase Non-Darcy Flow in Porous and Fractured Reservoirs

A numerical method as well as a theoretical study of non-Darcy fluid flow through porous and fractured reservoirs is described. The non-Darcy behavior is handled in a three-dimensional, multiphase flow reservoir simulator, while the model formulation incorporates the Forchheimer equation for describing single-phase or multiphase non-Darcy flow and displacement. The non-Darcy flow through a fractured reservoir is handled using a general dual-continuum approach. The numerical scheme has been verified by comparing its results against those of analytical methods. Numerical solutions are used to obtain some insight into the physics of non-Darcy flow and displacement in reservoirs. In addition, several type curves are provided for well-test analyses of non-Darcy flow to demonstrate a methodology for modeling this type of flow in porous and fractured rocks, including flow in petroleum and geothermal reservoirs.     

离散型湍流多相流动的研究进展和需求

离散型多相流动,指气体-颗粒(气-固)、液体-颗粒(液-固)、液体-气泡、气体-液雾以及气泡-液体-颗粒等两相或三相流动.这种类型的多相流动广泛存在于能源, 航天和航空, 化工和冶金,交通运输, 水利, 核能等领域.本文阐述了离散型多相流动的国内外基础研究,包括颗粒/液滴/气泡在流场中受流体动力作用力的研究, 颗粒-颗粒,液滴-液滴,气泡-气泡之间以及颗粒/液滴和壁面之间碰撞和聚集规律的研究,颗粒-气体和气泡-液体湍流相互作用的研究, 和数值模拟的研究,包括多相流动的雷诺平均模拟、大涡模拟和直接数值模拟的研究进展.最后, 归纳了目前尚待研究的需求.      

Dual Mesh Method for Upscaling in Waterflood Simulation

Detailed geological models typically contain many more cells than can be accommodated by reservoir simulation due to computer time and memory constraints. However, recovery predictions performed on a coarser upscaled mesh are inevitably less accurate than those performed on the initial fine mesh. Recent studies have shown how to use both coarse and fine mesh information during waterflooding simulations. In this paper, we present an extension of the dual mesh method (Verdière and Guérillot, 1996) which simulates water flooding injection using both the coarse and the original fine mesh information. The pressure field is first calculated on the coarse mesh. This information is used to estimate the pressure field within each coarse cell and then phase saturations are updated on the fine mesh. This method avoids the most time consuming step of reservoir simulation, namely solving for the pressure field on the fine grid. A conventional finite difference IMPES scheme is used considering a two phase fluid with gravity and vertical wells. Two upscaling methodologies are used and compared for averaging the coarse grid properties: geometric average and the pressure solve method. A series of test cases show that the method provides predictions similar to those of full fine grid simulations but using less computer time.     

裂缝性低渗透油藏流-固耦合理论与数值模拟

根据裂缝性低渗油藏的储层特征,建立适合裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型。将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立裂缝性低渗透油藏的流-固耦合渗流数学模型,并给出其数值解.通过数值模拟对一实际井网开发过程中孔隙度、渗透率的变化以及开发指标进行计算,并和刚性模型以及双重介质模型的计算结果进行了分析比较.     

超高压环境下再生式喷雾燃烧过程的多维多相流数值模拟

液体药火炮内再生式喷雾燃烧过程的主要特点,一是处于超高压下,二是燃烧过程与决定液体喷射过程的移动边界高度耦合。建立了充分反映上述特点的多维多相流数学模型,对液滴相还考虑了液滴之间的碰撞与聚合以及液滴与湍流之间的相互作用。运用任意拉格朗日－欧拉数值方法进行了数值求解,得出了与实验基本一致的结果。给出并分析了过程各主要物理参量的时空分布,揭示了再生式喷雾燃烧过程的基本特征。     

可压缩油藏中非稳态井模型的理论推导

为提高开采初期油藏数值模拟的准确度,从非稳态平面径向渗流出发,推导出了适用于可压缩油藏中的非稳态井模型.该模型求解方法是将数值解法与解析解法相结合,利用非稳态渗流方程,得出井流量与井底压力及井所在网格压力之间的关系式.对于给出的算例,分别采用所提出的模型、Peaceman井模型及平面径向流方程求解井流量.对比表明:在计算初期,本文所提出的模型计算结果与解析解相一致,比Peaceman模型更加准确.随着时间的推进,流体流动趋于稳态,本文提出的井模型与Peaceman井模型计算结果均与解析解相符.本研究对于完善油藏数值模拟中井模型的选择具有重要意义.