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油藏多孔介质中蒸汽流动与传热本构关系研究

孙苗苗  
【摘要】: 油藏多孔介质中蒸汽流动与传热本构关系研究是一个跨学科的研究课题,它涉及到渗流力学、岩石力学、热力学、油气开采等学科的内容。开展针对蒸汽在油藏多孔介质中流动与传热基础问题的研究,将对油田制定科学开采方案、提高油藏开采效果、降低开采成本提供理论及技术支持。本文主要研究注蒸汽开采稠油时蒸汽在油藏中的流动与传热的本构关系。 注蒸汽开采稠油油藏是一个典型的流体、固体和变化的温度场三场相互影响相互作用的耦合过程。在三场耦合问题中,热效应与流体孔隙压力导致岩石变形;岩石变形与流体渗流导致温度场变化;岩石变形与热效应导致渗透特性和孔隙流体压力的改变,影响流体渗流,这三种效应是同时发生的。本文首先以连续介质假定为基础,忽略了三场的耦合作用,建立了理想的连续性方程、能量方程、力学平衡方程。对实际的稠油热采过程中,三场的耦合作用是不容忽视的,因此有必要建立三场耦合的数学模型。在建立三场耦合模型时,本文考虑了岩石变形和温度势对流体流动的影响,建立了包含渗流速度、岩石流速及受温度势影响的水流扩散速度的流体运动方程。建立了包含孔隙流体压力及热应力的岩石力学平衡方程,在该平衡方程中考虑了由于岩石运动产生的惯性力。稠油热采过程是一个温度场不断变化的过程,蒸汽不断的向周围的地层传递热量,加热稠油,蒸汽温度不断降低,最后冷凝成水,在这个过程中存在着明显的相变。本文考虑了蒸汽相变这一因素,建立包含蒸汽相变的连续性方程及能量方程。


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