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《西南石油学院》 2004年
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考虑流固耦合效应的整体压裂数值模拟研究

李勇  
【摘要】:水力压裂技术作为油气水井增产增注的进攻性措施已广泛应用于低渗透油气田的开发。90年代已明确提出必须将水力压裂与油藏工程有机结合起来才能最有效地满足低渗透油气藏开发要求。 油田测试和实验研究表明,很多储层—尤其是低渗透或超低渗储层,其渗透率对压力变化是敏感的,地下流体渗流问题实际上是一个油气水渗流与储集层岩石多孔介质弹塑性变形的动态耦合作用极强的过程。但长期以来,无论是单井水力压裂还是整体压裂,都是将岩石和流体作为两个独立系统进行研究,并没有考虑流固耦合作用。本文率先将流固耦合理论引入压裂技术领域,研究流固耦合渗流下的整体压裂生产动态模拟,为整体压裂设计提供依据。主要工作是 1 在三轴实验仪上测试了沙三段储层的岩石力学性质,获得了弹性模量与泊松比,为流固耦合的整体压裂奠定了基础; 2 从孔隙度和渗透率的定义出发,考虑岩石骨架变形对孔隙度和渗透率的影响,建立了应变孔隙度和应变渗透率模型,用以模拟储层应力和流体压力对孔隙度和渗透率的影响。 3 根据物质平衡原理和达西定律,考虑基质和人工裂缝作用下三维三相渗流模型,并考虑了重力作用影响,结合应变孔隙度模型、应变渗透率模型,建立了流固耦合整体压裂数学模型。 4 根据有限元基本思想,研究了流固耦合整体压裂的统一有限元求解方法,并编制了相应的数值模拟器。改进了以前用有限差分方法求解油藏渗流、用有限元方法求解岩石变形的计算模式 5 通过示例计算,证明了本文理论方法和程序的正确性和有效性,表明了流固耦合效应对压裂开采有较大影响,尤其对于应力敏感性油藏。 6 该模拟器为预测油藏整体压裂开发动态提供了一套可行的方法。既可用于预测均质、非均质油藏的单井压裂动态两相和三相流动下的整体压裂的油水井动态,还可以模拟不同裂缝长和导流能力下井组或区块开发效果,为编制整体压裂方案提供了工具。
【学位授予单位】:西南石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TE357.1

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