COMSOL 主题日：油气

随着对能源需求的日益增长，非常规油气资源得到了越来越多的关注，页岩油、页岩气、煤层气等以其丰富的储量将成为未来能源的重要来源。非常规油气资源的成藏和赋存机理复杂、开采难度大，往往需要特殊措施才能获得规模产量。通过多物理场仿真技术可以模拟和分析非常规油气开采和增采过程中涉及的力学、流体、传热等各种物理现象及其相互作用，快速准确地评估开采效率，释放增产潜能。

在本环节中，您将了解 COMSOL 多物理场仿真在非常规油气开采中的应用，包括水平井强度分析、井壁和断层稳定性评估、开采过程储层压力演化和变形追踪、水力压裂等。

地热能因其清洁绿色、储量丰富且分布广泛等特点，已成为能源转型的重要一环，广泛应用于供暖、种植养殖、发电等领域。但地热能开发仍面临许多技术挑战，例如，深井钻井、地热流体开采与回灌过程中可能出现的热储压力变化和温度降低、地面沉降、热突破、地埋管换热功率下降等问题。COMSOL Multiphysics® 提供经过了大量数据验证的多物理场仿真技术，可以快速准确地对地热能开发过程中存在的传热、流体流动、力学和化学（THMC）等多物理场进行耦合仿真，并可进一步转化为特别适用于野外现场快速评估的多物理场仿真 App。

在本环节中，您将了解 COMSOL 多物理场仿真在地热能开发中的应用，涵盖地埋管换热器、同轴管换热器、地热回灌、增强型地热系统（干热岩技术）等。

随着低碳绿色能源转型，绿色氢能被认为是未来取代传统高碳能源的关键技术之一，具有广阔的发展潜力。水电解槽和燃料电池作为绿氢制备和用氢过程中的关键设备，在工作过程中存在复杂的物理和化学现象之间的相互作用。借助 COMSOL 多物理场仿真，工程人员可以理解水电解槽和燃料电池等设备的内部工作原理，获得实验所无法测定的数据，并对各种运行条件进行虚拟测试，优化设计方案并提高产品性能。

在本环节中，我们将展示如何对碱性（ALK）、质子交换膜（PEM），以及固体氧化物（SO）等常用水电解槽和燃料电池中的电化学反应、温度控制，以及结构优化等问题进行模拟和分析，还将简要介绍 COMSOL 软件在氢储运中的应用。

岩土的微观组成具有随机性和各向异性，使得其力学响应往往呈现非线性且难以准确评估。COMSOL Multiphysics® 提供了全面的岩土力学仿真功能，可以帮助工程人员分析开挖和边坡稳定、水力压裂、抽采造成的土壤固结等岩土工程和石油开采应用中的非线性特性。

在本环节中，您将了解 COMSOL 中专用于岩土工程应用的材料模型，包括土壤、混凝土和岩石中的塑性和损伤模型。此外，我们还将讨论岩石损伤力学，以及与其他物理现象的耦合，包括多孔弹性和热效应等。

随着油气勘探和开发的不断深入，对储层岩心分析的要求日益提高。油气储层的地质条件以及岩石物性复杂多变，通过数字岩心技术，不仅可以对储层岩心的孔隙率、渗透率、孔喉结构、孔隙半径分布等微观结构进行形貌分析，还可以对流动、力学、电磁、声学特性等物理性质进行准确分析，从而深入探究储层内部油-水-气等多相流动特性。COMSOL Multiphysics® 提供成熟、经验证的多物理场仿真技术及仿真 App 开发工具，能够进行多种物理场及相互耦合的计算，实现数字岩心的完整物性分析。

在本环节中，您将了解 COMSOL 多物理场仿真在数字岩心中的应用，包括形貌分析、物性分析、驱油机理研究，以及勘探、水力压裂等。

地下水渗流是一种典型的多孔介质流，借助多物理场仿真技术，工程人员可以更好地了解储层中碳氢化合物的流动特性。COMSOL Multiphysics® 提供了全面的地下水流仿真功能，可以对多孔介质流动、多孔介质多相流、裂隙流动、化学物质传输、多孔弹性、管道流动、传热和电磁学等物理和化学现象进行准确的仿真分析。

在本环节中，我们将介绍 COMSOL® 软件中的地下水流仿真功能，并演示开发和运行多物理场模型的过程。