低速非达西渗流的全隐式模拟模型

许多研究表明，低渗透介质中的流体渗流需要启动压力梯度，并不遵循达西定律；而传统的油藏数值模拟理论都是建立在达西定律之上的，因而它很难反映低渗介质中的流体渗流特征，为了让油藏模型能正确描述低渗介质中这种特殊的渗流现象，基于前人的研究成果，建立了一种非达西渗汉的全隐式数据模拟模型，并给出了该数学模型的有限差分 相应的全隐式处理方法，完成了已有模拟器的功能改造。最后给出了计算实例，结果表明，在其它条件相同的情况下，启动压力梯度越大，则在相同时间内的采出程度越低，累计注水量越少；相反，启动压力梯度越小，则在相同时间内的采出程度越高，累计注水量越多。分析表明，算例的模拟结果是合理的，此模型能够反映低渗介质中流体的低速大西渗流特征。     

变启动压力梯度三维三相渗流数值模拟方法

建立了多相非达西渗流数学模型,构造了该模型的有限差分离散化方法;推演了模拟低渗透油藏非达西渗流的井-网格流动方程;基于原有黑油模拟器实现了这套模拟方法,使工程化模拟器具备了模拟低渗多相非达西流的能力;综合室内实验结果和矿场动态资料而得到的两相非达西渗流参数,使得模拟结果符合低渗透油藏的开发动态特征。通过对计算结果的分析,指出了基于不同流动规律预测开发指标的差别,提出了度量储层动用状况的启动系数概念,初步评价了注水开采渗透率为2×10^-3μm²油藏的井距适应性。     

全隐式三维三相裂缝黑油模型

本文提出了一个全隐式三维三相裂缝黑油模型。它采用一种新的裂缝岩块间窜流量计算方法。并用不规则多边形差分网格,在有生产井的网格上又迭套环形网格,这样能在整体模型中包括锥进计算。它运用了全隐求解方法,及先进的正交最小化方法求解大型不对称变带宽矩阵方程。用该模型计算了雁翎油田注氮气提高采收率的指标,效果良好。     

黑油模型井筒控制的全隐式数值处理方法研究

在实际油藏数值模拟中,黑油模型是应用最广泛且被普遍接受的模型。从数学的角度,黑油模型是由一组非线性抛物型偏微分方程、辅助方程以及给定的初边值条件所构成的定解问题。由于井筒附近的非线性程度非常高,因此井筒处理是油藏数值模拟中的重要环节。采用强耦合的全隐式井模型进行求解,在合理处理水头项中的混合流体密度的前提下,对每口井引入三个新的未知变量,在不同的井控条件下,相应的三个未知变量均可以较完整地描述井筒中流体流动,尤其针对比较特殊的交叉流现象,这种强耦合井模型体现了自身的优越性。为了验证该方法的准确性,运用Matlab软件编写程序实现本文算法。最后,针对多个油藏实例,分别在块中心网格和角点网格系统下进行数值计算,并将结果与商业软件Eclipse的运行结果进行比较。吻合效果较好,验证了本文的处理方法科学、准确。     

全隐式黑油模型数值试井理论

针对由于地层有效厚度平面分布可能存在很大差异,导致井显式处理的数值试井软件在应用中遇到困难。提出耦合井储的全隐式黑油模型,采用全隐式离散线性化方法,给出变泡点的数值计算格式。利用UST数值试井软件,研究了三相流试井曲线特征。研究表明,当气组分全溶于油相中时,试井曲线特征与单相类似;当发生变泡点时,压力降落趋势缓,压力导数有一个明显的抖动;对油气水三相,压力导数的径向流段明显变长。     

缝洞型碳酸盐岩油藏三维三相数值模拟新方法

针对缝洞型碳酸盐岩油藏的储层空间特征,提出新的数值模拟方法,溶穴、裂缝、孔洞分别建立各自的离散空间,离散空间之间由流动方程控制流量,扩展了多重介质的理论模型。数值计算上用基于控制体积分的有限差分方法来离散处理,各种介质的非线性方程组通过牛顿拉夫松方法全隐式求解。计算结果与解析解对比,验证了其正确性。该模型更加适用于缝洞型油藏的数值模拟研究。     

基于FEPG的多场耦合渗流数值模拟方法

针对泥页岩孔隙内多场耦合作用下的渗流问题进行了系统研究。在Biot理论的基础上,建立了泥页岩孔隙内流体流-固-化耦合作用下的渗流计算模型;介绍了多场耦合作用下泥页岩孔隙内流体渗流的实验室模拟方法,给出了实验结果;在建立渗流计算模型的基础上,探索了利用FEPG方法对泥页岩孔隙内多场耦合作用下的渗流规律进行有限元数值模拟的方法;通过实验模拟和数值模拟两种手段对模型进行了验证。通过数值模拟结果与实验结果的对比可知,数值模拟的准确性非常好,从而验证了模型的正确性。模型深化了对泥页岩孔隙内多场耦合作用下渗流规律的认识,模型简单实用,参数易获取,且具有一定的工程实用价值。     

前置液酸压缝中酸液浓度分布的全隐式数值计算方法

本文在考虑同离子效应、温度场、酸岩反应热条件下,给出了前置液酸压缝中酸液浓度分布的全隐式数值计算方法。该方法稳定性好,计算方便、实用,可用于前置液酸压设计和参数优选。     

基于扩展有限元的离散缝网渗流数值模拟方法

裂缝性储层具有强非均质性和多尺度特征,传统方法在离散裂缝群数值模拟中对网格设置有较高的要求,通常难以平衡计算效率和精度,在高效且精细模拟多尺度无序交叉裂缝渗流方面的局限性日益凸显。基于离散裂缝模型显示表征每一条裂缝,针对不同尺度裂缝构造基于渐近解析解的加强形函数,建立了一种裂缝和网格解耦的多尺度扩展有限单元法用于模拟无序交叉裂缝群的渗流特征。该方法利用渐近解析解捕捉网格内裂缝局部渗流特征,避免使用非结构网格在裂缝壁面和尖端的局部加密,因此能有效降低计算量,提高计算精度。建立了单裂缝模型和大规模裂隙群模型用于模拟,新方法相较于传统有限单元法将裂缝壁面法向流速的计算精度提高80 %以上;在采用粗网格模拟大规模裂隙群时,在计算量(网格数和结点数)降低约90 %的情况下,单井产量误差保持在仅约5 %,验证了新方法的准确性和有效性。新方法为裂缝性油气藏流体流动模拟以及后续解决两相流、流固耦合、裂缝扩展等一系列复杂问题提供了一种新的思路和方法。     

凝析气藏气液固三相数值模拟

凝析气藏不同于一般的溶解气藏,用一般的黑油模型计算会导致大量凝析油滞留地下,而用组分模型又过于繁琐。针对凝析气藏在开采时会析出凝析液的特点,考虑石蜡的沉积,推导了凝析气藏气液固三相渗流的数学模型。在黑油模型的基础上加入有机固相沉积的组分,对气液固三相渗流数学模型进行了求解并编写了上机程序。根据大港千米桥凝析气藏的实际数据计算,表明凝析气和石蜡的析出会造成近井地带的压力急剧降低,凝析油的分布呈"三区"分布特征。该研究对于掌握凝析气在地下的渗流动态具有重要意义。     

垂直上升管内油气水三相流数值模拟方法研究

利用计算流体动力学软件FLU-ENT对内径20mm垂直上升管内油气水三相流进行了数值模拟。按油水界面特征和气液界面特征将油气水三相流划分为4种流型,给出了相应的流型结构图,并得出4种典型流量下油气水三相流的流型图;计算了管道内径向含气率的分布。计算结果表明,在水基分散流型下,径向含气率最大值基本出现在管道中心位置附近,从而为油气水三相流流动参数的准确测量提供了理论依据。     

全隐式热采油藏模拟饱和蒸汽特性函数关系研究

确定饱和蒸汽特性常用的方法是查阅蒸汽表、用内插法、以及用有实验数据的不连续多项式逼近法。逼近法需要大量的计算，并且限定了饱和范围（Saturation envelope）的区间。本文给出了一整套在全饱和范围内作为简单连续多项式函数的蒸汽特性。     

稠油非牛顿渗流的数值模拟研究

方法　根据稠油在地下的非牛顿渗流特性 ,建立相应的热采数值模型 ,并利用数值模拟方法分析稠油渗流特征。目的　分析稠油非牛顿渗流特性对稠油开发效果的影响。结果　当压力梯度大于初始压力梯度时 ,稠油才开始流动 ,初始压力梯度不但与稠油性质有关 ,而且与油藏孔隙度、渗透率有关 ;初始压力梯度与日产油量成反比 ;初始压力梯度越大 ,经济效益越差 ,蒸汽驱采收率越小。结论　通过数值模拟计算 ,认为蒸汽驱应选择较低的初始压力梯度 ,才会取得较好的开发效果。     

一种新的非线性渗流数值模拟模型

针对当前数值模拟软件只能近似等效模拟启动压力梯度,且模拟结果准确性不高等问题,为了准确描述流体在多孔介质流动时视黏度的变化规律,引入了油相视黏度与流动修正系数,建立了可模拟稠油非线性渗流特征的新型数值模型。研究结果表明：1)新模型将非牛顿流体与牛顿流体渗流规律的不同转变为由于流动修正系数的不同造成的,当流动修正系数变为1时,该方程就退化为牛顿流体的方程形式;2)通过对日产油、地层压力、含水率等开发指标预测对比发现,2种模型预测结果趋势基本一致,验证了模型的稳定性和准确性;3)利用机理模型对渗透率级差、原油黏度、井网形式、井距以及采液速度开展单因素分析,结果表明存在启动压力梯度时,会对水驱油过程产生一个附加渗流阻力,致使驱替过程非活塞现象严重,驱油效率降低,波及范围减少,层间矛盾突出,采出程度下降,含水率上升,开发效果变差。     

非线性渗流数值模拟软件研制和推广应用

根据前苏联科学家建立的单相渗流广义达西定律，推广为多孔介质中两相渗流的达西公式，建立了流体非线性渗流的渗流方程、数学模型；用全隐式离散法建立了代数方程；用牛顿——拉夫松迭代、带预处理的多种共轭梯度类解法解代数方程；编制了非线性渗流平面二维二相油藏数值模拟软件。在王场油田潜三段北断块Eq3q3^1 3～6Ⅰ及八面河油田面4区Es3中2 1Ⅱ进行了初步应用，应用效果良好。     

非线性渗流数值模拟软件研制和推广应用

根据前苏联科学家建立的单相渗流广义达西定律，推广为多孔介质中两相渗流的达西公式，建立了流体非线性渗流的渗流方程、数学模型；用全隐式离散法建立了代数方程；用牛顿一拉夫松迭代、带预处理的多种共轭梯度类解法解代数方程；编制了非线性渗流平面二维二相油藏数值模拟软件。在王场油田潜三段北断块Eq33^1～6Ⅰ及八面河油田面4区Es3中21Ⅱ进行了初步应用，应用效果良好。     

两维两相渗流数值模拟矩形剖分的有限元方法

本文对油水两维两相渗流非线性模型给出了矩形剖分的线性平方插值两种有限元解法,就线性插值方法给出了反九点法注水开发的算例,结果令人满意。同时,对两种插值方法进行了分析比较。     

特低渗透油藏非线性渗流数值模拟

中国石油探明储量和未动用储量中特低渗透储量占很大的比例,迫切需要对特低渗透多孔介质中非线性渗流规律进行深入研究。根据特低渗透油田储集层岩心特征和流体渗流特征,建立了特低渗透油藏流体渗流的非线性渗流模型,依此建立了特低渗透油藏非线性渗流数值模拟的数学模型,并研制了相应的特低渗透油藏数值模拟软件。利用所研制的特低渗透油藏数值模拟软件,对榆树林特低渗透油田树322区块进行数值模拟计算,研究表明:拟线性渗流只发生在井口附近的局部小区域内,而在地层内部相当大的区域内是非线性渗流,非线性渗流占据了地层渗流的主导地位。因此,考虑非线性渗流比以往只考虑线性渗流以及考虑拟启动压力梯度的方法更适合特低渗透油田。图6参10     

低渗多孔介质单向非定常渗流数值模拟

研究低渗多孔介质在定产产及定压条件下的单向非定常渗流，其数学模型属于活动边界问题，精确地解析求解会遇到很大的困难。采用对空间作等步长离散、对时间作变步长离散的方法，用隐式差分格式，能自动地、准确地捕捉活动界面的位置。得到活动界面的运动规律，等产量下的压力分布曲线与压力及压力导数时间变化的曲线，等压差下的压力分布曲线、产液量随时间变化的曲线，并讨论了启动压力梯度对它们的影响。本文的数学模型也适合于宾     

特低渗透油藏非线性渗流数值模拟

提出了一个非线性渗流新模型,并建立了非线性渗流数学模型,构造了相应的有限差分离散化格式,确定了考虑非线性渗流的井 网格流动方程,编制了三维三相非线性渗流数值模拟软件。该模型同样具备模拟达西渗流模型和拟启动压力梯度模型的能力,为低渗透油藏数值模拟软件的工程化应用奠定了基础。利用该数值模拟软件分析了低渗透油藏非线性渗流区域以及非线性渗流对生产规律的影响,认为低渗透油藏流动区域绝大部分处于非线性渗流范围,利用拟启动压力梯度模型及达西模型进行计算均会产生较大误差,同时水相非线性渗流同样不可忽略。