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弹脆塑性双重孔隙介质油藏流固耦合数值模拟

黎水泉  
【摘要】:一.从孔隙度及渗透率的基本定义出发,考虑骨架变形对孔隙度和渗透率的影响,建立了裂缝性双重孔隙介质孔隙度及渗透率与介质变形的关系,即应变孔隙度模型和应变渗透率模型。 二.考虑骨架变形与基质孔隙流体流动及裂隙流动的耦合效应,在传统多组分渗流模型的基础上,建立了双重孔隙介质多相多组分流体的流固耦合渗流理论模型。并在此基础上,经适当简化,得到了本文计算所用的双重孔隙介质三相流体流固耦合渗流模型。 三.首次将弹脆塑性应变软化本构模型引入裂缝性油藏储层介质变形描述。结合广义有效应力原理,并通过引入应力跌落时发生各向同性软化的假定,给出了用广义有效应力表述的弹脆塑性应变软化本构模型及其积分数值格式以及增量型弹脆塑性有限元求解算法。与裂缝性双重孔隙介质流固耦合多相流渗流模型及应变孔隙度模型、应变渗透率模型结合,从而首次建立了考虑弹脆塑性应变软化的裂缝性双重孔隙介质全耦合多相流流固耦合渗流模型。 四.独立开发了弹脆塑性应变软化裂缝性双重孔隙介质全耦合多相流流固耦合渗流的数值模拟有限元软件。算例对比结果显示,数值模型算法合理,程序计算结果准确可靠。 五.对一典型裂缝性油藏开采过程进行了数值模拟。结果表明,在具有弹脆塑性特性的裂缝性储层中,会形成弹脆塑性压实区,其渗流阻隔效应是导致生产压力和产量突变的主要因素。这些结果与生产实际中的现象相吻合。这表明弹脆塑性软化双重孔隙介质流固耦合模型能够更合理地解释裂缝性油藏生产过程中的压力和产量的变化特性,及裂缝性油藏压力敏感性机理。因此,对于裂缝性储层,尤其是弹脆塑性软化特征较明显及压力敏感性强的储层,应该考虑弹脆塑性压实区的形成及其渗流阻隔效应,应对油藏的流固耦合效应进行数值模拟,以更科学地制订裂缝性油藏开采方案。


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