“油气渗流力学”课程教学改革的研究与实践

"渗流力学"课程是为石油工程、海洋油气工程等专业开设的一门理论与实验并重的专业基础课。该门课程内容涉及数学、物理、化学、力学、地质、油藏等多个学科,具有理论性强、逻辑性严密、公式多、学习难度大等特点。在实际教学过程中,因部分学生数学及相关学科知识薄弱、油藏基础知识欠缺,出现了教师教学难、学生学习效果差等情况。为解决以上问题,近20年来,课程组教师分别从教学内容、教学条件、教学方法与手段、教学队伍建设等方面积极开展课程教学研究与改革工作,取得了可喜成绩。     

基于MOOC的油气层渗流力学教学改革启示

随着大规模在线开放课程(MOOC)的兴起,对我国大学专业基础课程教学改革产生了深远影响。本文探究了基于MOOC的油气层渗流力学专业基础课程教学改革的可行性,构建了"MOOC+翻转课堂"的混合教学新模式,完善了MOOC学分认证体系,进而弥补了MOOC教学的不足,为该类专业基础课程的教学改革提供了新思路。     

变温条件下弹塑性油藏中多相渗流的流固耦合数学模型与数值模拟

传统的多相渗流数学模型和数值模拟没有考虑流体渗流与岩石变形之间相互作用,然而生产实践表明,基于这种简化和近似来描述流体渗流是不准确的。为了准确模拟油气藏中流体流动,必须将经典的渗流力学、岩石力学、热力学结合起来,全面考虑流体渗流、岩石变形、温度场变化之间的耦合过程,建立耦合模型。     

油气地下渗流发展评述

回顾地下渗流理论的诞生及其发展历程,对比地下渗流力学和粘性流体力学,指出影响油气渗流理论发展的主要因素,总结地下渗流力学的发展规律和发展路线。     

裂缝渗流研究最新进展

针对地层流体在裂缝介质中的渗流 ,研究和评价以往研究者提出的不同裂缝渗流模型 ,分析比较模型的优劣和局限性。总结了油气藏渗流力学存在的复杂性和面临的挑战 ,提出了复杂裂缝网络渗流力学的基本内容、研究方法 ,为复杂油气田开发提供了指导性的发展方向。     

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综合应用渗流力学、岩石力学、热力学理论，建立起以气体压力、岩石固相质点位移、绝对温度为基本变量的全新的气-固-热耦合数学模型。该模型假设气藏岩石骨架是可变形的，气藏内热量按热力学定律自由传递，模型包括完全耦合的气体渗流方程、温度场方程和岩石变形方程。章所建立的模型实现了气藏中渗流、变形、变温三间真正意义上的耦合，较之已有的气藏渗流模型更能反映气藏实际，是对气藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展，能广泛应用于气藏工程许多领域。     

低渗透气藏流固耦合综合数学模型

气藏的开发过程是一个流体渗流与地层岩石变形动态耦合的过程,尤其低渗透气田中,由于受到启动压力梯度、滑脱效应和储层应力敏感等因素的影响,气体渗流规律不再符合经典达西定律,耦合效应也较中-高渗透率气藏强.基于渗流力学、固体力学及Blot孔隙弹性理论,将岩石骨架变形引入固体连续性方程中,并综合考虑储层应力敏感、启动压力梯度及滑脱效应的影响对气体的渗流速度进行修正,建立了低渗透气藏流固耦合渗流数学模型.     

低渗透油藏考虑非线性渗流的必要性论证

针对目前对低渗透油藏非线性渗流规律研究仍不深入的问题,根据毛细管模型及边界层理论,从力学角度推导出了一个非线性渗流新模型,找到了导致非线性渗流出现的力学原因;16块岩心室内渗流实验结果验证了非线性渗流的客观存在及非线性渗流新模型的准确性和合理性;利用研制的非线性渗流数值模拟软件进行数值模拟计算,其结果表明,即使拟启动压...     

开发过程中三场耦合的数学模型

以岩石力学、渗流力学和传热学的理论为基础,研究油藏非等温情况下流体渗流与岩体变形之间相互的力学作用,建立三场（渗流场、温度场和应力场）及其耦合作用时的数学方程。为研究稠油油藏油气的运移规律,准确进行油藏数值模拟提供理论基础。研究表明：在石油开采过程中,流体渗流与岩体变形存在耦合作用;在稠油热采过程中,还要考虑温度场的影响。流体渗流场、地应力场和地温场相互耦合的数学模型为非线性动力学模型。该模型除可用于油藏数值模拟外,还可用于深部地下工程和地热能源的开发。     

关于石油高校基础力学系列课程教学改革的思考

为了适应我国科学技术和经济高速发展的趋势以及未来市场对人才提出的要求,更好地构筑适应我国未来发展的工程技术人员的力学知识构架,基础力学系列课程教学改革工作已在部分高等工科院校拉开帷幕,石油高校的基础力学课程教学改革也已经起步。石油院校的力学课程改革,除了考虑普通工科院校力学课程的一般性外,还应考虑各石油专业的特点。本文就石油院校基础力学课程的改革谈一点想法。一、力学课程的现状及改革的必要性国内工科院校基础力学一般包括理论力学、材料力学及工程力学等,课程的内容及体系大体上为50年代引进的原苏联模式,…     

气体低速非达西渗流机理及渗流特征研究

为明确气体在低速渗流状态下的渗流规律以厦产生低速非迭西渗流的实质性原因，运用分子动力学、热力学和渗流力学等相关知识，基于滑脱效应和阈压效应两方面分析了气体在低速渗流状态下的渗流机理及渗流特征。研究认为，气体滑脱效应是毛细管壁处气体分子滑流和毛细管内部气体分子扩散的综合效应，是浓度场和压力场作用叠加的结果。     

低渗透油藏渗流场与应力场耦合规律研究

基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流-固耦合渗流的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时的启动压力梯度和低渗透储层的流-固耦合特征,建立了低渗透油藏渗流场和应力场耦合的数学模型和数值模型。采用有限差分与有限元相结合的耦合数值计算方法进行了程序设计,研究了低渗透油藏渗流场和应力场的耦合规律。通过数值模拟方法对单井枯竭式开采过程中应力-应变随时间和空间的变化规律、岩石物性参数动态变化规律及开发指标变化规律进行了研究,并和刚性模型的计算结果进行了分析比较。可以看出,低渗透油藏的流-固耦合效应非常明显。     

流固耦合渗流数学模型及物性参数模型研究

在变形多孔介质油藏中,油气开采导致地层压力下降,从而引起多孔介质储层变形和储层物性参数变化,直接影响储层流体的渗流.应用渗流力学及岩土力学原理,在前人工作的基础上,引入储层岩石骨架变形和流体渗流的启动压力,建立了多相流体渗流的流固耦合渗流数学模型,理论上推导出了储层岩石变形数学模型、储层物性参数数学模型,实现了真正意义上的流固全耦合,为流固耦合数值模拟奠定了基础.     

基于国家精品课建设的渗流力学课程教学体系设计

作为精品课内涵建设中的一项主要指标,课程教学体系的重构与优化设计对于突破单一教学层次问题、更好地实现教学目标具有重要作用。以国家精品课建设为契机,针对新的时代背景下,信息化教育、网络化教育、优质教育资源共享等对创新高校素质教育模式的积极作用和具体需求,从教学方法和教学手段、教学过程和教学资源、教材建设和交流机制及课程的特色与示范效应等方面进行了渗流力学课程教学体系的改革与优化设计。教学实践表明,所采取的教学策略、教学方法和教学媒体得当,学生受益面广,符合高校专业教学内容和教学方式不断向广度、深度和创新性发展的需要,形成的教学方案在学校石油工程专业人才培养环节中取得了明显成效。     

油气渗流力学多尺度研究方法进展

油气渗流力学是油气田开发的理论基础,以连续介质假设和达西方程为基础的单一尺度传统渗流力学及研究方法在油气资源开采中发挥了重要作用。随着缝洞型碳酸盐岩和非常规等油气藏不断勘探开发,储层空隙中的孔隙、裂缝和溶洞,尺度差异达到10个数量级之大,多尺度特征对油气流动的影响越来越大。通常从孔隙尺度、介观尺度和宏观尺度来研究不同尺度上的渗流问题,每个尺度有独特的研究方法,揭示了每个尺度上的特有渗流机理和规律,如何将不同尺度上的渗流机理和规律关联起来,在宏观尺度上形成一套系统的渗流理论,对油气田开发来讲非常重要。因此,尺度升级理论和多尺度方法就变得非常重要,就好比把不同尺度上的一颗颗珍珠串起来,形成完美的一条项链。因此,本文针对油气渗流力学中面临的多尺度现象和科学问题,从孔隙尺度流动、非常规油气宏观渗流、大尺度缝洞碳酸盐岩油气流动和多尺度研究方法等方面系统阐述了尺度升级理论和多尺度方法的研究现状及发展趋势。     

井眼周围可变形储层流-固耦合数学模型

基于该储层模型假设,运用岩石力学和渗流力学的有关理论和方法,建立了流-固耦合变形的本构方程、几何方程、平衡方程和渗流方程,导出了可变形储层的流-固耦合渗流与变形基本模型.该模型不仅考虑了介质变形对流体质量守恒和孔隙流动压力对介质变形平衡的影响,也考虑了变形对流体流动的影响以及岩石力学性质的动态变化特征.该模型可用于研究井眼周围储层的变形及渗流规律.     

天然气流固耦合渗流计算的有限元方法

将渗流力学与弹塑性力学相结合,考虑天然气和岩土骨架之间的相互作用,建立天然气流固耦合渗流数学模型,并给出其数值解。对天然气渗流方程和岩土体变形场方程分别进行离散,得到其相应的泛函方程。根据有限元法原理推出其计算方法,并给出耦合求解方法,这对于真实模拟气藏的开发,指导气田生产具有重要的意义。     

浅议机械基础课程的教学改革

一、机械基础课程教学改革的思路在高等工程专科教育中，传统的课程设置方法是将理论力学、材料力学、机械原理、机械零件等有关机械设计的基础性内容分别独立设课，这样，各门课程自成体系，课程间缺乏有机联系，理论与应用脱节，不利于贯彻高等工程专科教育的理论教学内容以必需够用为度．以讲清概念、强化应用、培养技能为教学重点的原则；同时内容重复繁琐，不利于实现加速培养现代化建设人才的要求。为克服以上不足，根据国家教委《高等学校工程专科基础课程教学基本要求》，结合专业性质和特点对本课程提出的要求，我们对采油（气）工…     

弹性油藏中多相渗流的流-固-热耦合数学模型

基于对油藏中三大物理场（流体力场，固体力场及温度场）的系统分析，综合运用渗流力学，岩石力学，热力学理论，建立了一个全新的油藏渗流的流－固热耦合模型，该模型假设岩石骨架是可变形的，油藏内热量按热力学定律自由传递，孔隙流体压力和热应力会导致岩石骨架的变形；反之，岩石骨架的变形又会导致储渗特性和孔隙流体压力的改变，还会导致温度场的改变。建立了安全耦合的流体渗流方程、岩石变形方程和温度场方程，三者之间互含耦合项，互不独立，只能联立求解。给出了模型的数值求解思路。该文所建立的模型实现了油藏中渗流、变形，变温三者间真正意义上的耦合，较之已有的油藏渗流模型更能反映油藏的实际，是对油藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展，能广泛运用于石油工程许多领域，该模型同时也为编制流－固－耦合应用软件提供了理论依据。     

可动凝胶体系非线性渗流特性及数学模型研究

可动凝胶调驱是一种正在快速发展的提高石油采收率的新技术,由于对其渗流力学行为特征缺乏深入的研究,不能较好地描述其渗流规律,现场应用缺乏足够的理论指导。在可动凝胶流变特性实验、可动凝胶在多孔介质的渗流特性实验的基础上,通过对质量传输流体力学、化学动力学的深入研究,初步建立了可动凝胶体系驱油渗流数学模型方程组,较好地描述了可动凝胶体系在多孔介质的复杂渗流行为,为进一步研究可动凝胶体系渗流理论和现场实践打下基础。