基于均勻化方法的縫洞型介質(zhì)單相和兩相流滲透率理論與數(shù)值模擬研究.pdf

1、碳酸鹽巖縫洞型油藏孔隙結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性、各向異性和多尺度特性，導(dǎo)致流體在其中的流動(dòng)規(guī)律不同于常規(guī)油藏。開(kāi)展縫洞型油藏滲透率的研究，對(duì)這類(lèi)油藏的高效開(kāi)發(fā)具有重要意義。論文從理論研究和數(shù)值模擬兩個(gè)方面研究了縫洞型介質(zhì)的滲透率。對(duì)于有許多孔洞遍布其中的二維縫洞型介質(zhì)，在微觀尺度上，用斯托克斯方程模擬流體在縫洞中的流動(dòng)特性，用達(dá)西定律模擬巖石基質(zhì)中流體的滲流特性，在它們的界面用Beavers-Joseph-Saffman邊界條件

2、，構(gòu)建了達(dá)西-斯托克斯方程。根據(jù)均勻化理論，在假設(shè)介質(zhì)周期性的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了達(dá)西-斯托克斯方程的均勻化模型并得到了縫洞型介質(zhì)的宏觀滲透率。首先，通過(guò)均勻化方法，推導(dǎo)了單相與兩相流體的達(dá)西-斯托克斯方程在縫洞型介質(zhì)中的宏觀模型，給出了滲透率的表達(dá)式和求解方式。理論研究揭示了穩(wěn)態(tài)單相流和兩相流的達(dá)西-斯托克斯方程的均勻化模型在形式上與單相流和兩相流的Darcy定律相似。其次，在理論研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了有限元計(jì)算方法研究，推導(dǎo)了達(dá)西-斯托

3、克斯方程的變分形式，給出了達(dá)西-斯托克斯方程的有限元空間，計(jì)算方法研究揭示了可以采用統(tǒng)一的斯托克斯單元來(lái)求解達(dá)西-斯托克斯方程，但在達(dá)西區(qū)域和斯托克斯區(qū)域的界面處需要對(duì)斯托克斯單元進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷囊詽M(mǎn)足邊界條件。最后，在理論研究與有限元計(jì)算方法研究的基礎(chǔ)上，分別計(jì)算了裂縫介質(zhì)模型、孔洞介質(zhì)模型及縫洞介質(zhì)模型的水平方向和垂直方向滲透率，通過(guò)裂縫介質(zhì)模型的解析解，驗(yàn)證了均勻化方法計(jì)算縫洞型介質(zhì)宏觀滲透率的可行性和正確性，并討論了滑移系數(shù)、基巖