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本文提出了一种复合材料纤维排列的随机结构建模方法。该方法使得对纤维束中纤维单丝层面的随机排列结构对渗透性和流动特性的影响等研究成为可能。本文考虑了四个参数，包括三个微观结构参数：纤维束中域的边长L、纤维单丝半径值波动范围△R、纤维单丝间最小间距δmin和一个宏观参数：孔隙率ε。对纤维随机排列的多孔介质横向饱和流动进行了有限元分析，并采用Morris全局灵敏度分析（GSA）方法，研究了四个参数对渗透率的影响。结果表明宏观参数气孔率ε对纤维增强材料的渗透性能影响最大。 En savoir plus
“页岩气革命”使美国成功摆脱了对他国能源的严重依赖，目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在三大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；（3）缺乏针对页岩气进行历史拟合和产量预测的数学工具。针对以上三个主要问题，我们定义非常规储层固有渗透率的演化是裂隙和基质之间物质传输和应力传递的结果，并建立了离散体模型研究孔隙变形与流体流动之间的耦合作用；以此为基础，我们建立双基质双重孔隙介质模型（连续介质模型）研究页岩基质变形与流体流动之间的耦合关系 ... En savoir plus
在页岩或致密储层油气开发过程中，水力压裂技术得到了广泛引用。在传统的油藏数值模拟中，裂缝参数如导流能力等一般是给定值，而在低渗致密储层实际开发过程中，受铺砂浓度等影响，压裂裂缝只有部分发挥增产效果，可以称之为有效裂缝。 考虑铺砂浓度随裂缝长度的变化关系，基于COMSOL地下水模块和裂隙流模块，建立了致密砂岩储层压裂开发渗流数值模型。模型通过对达西定律模型进行修改，以考虑启动压力梯度对渗流规律的影响。同时针对致密储层的两种裂缝形态：经典长缝和网状体积缝，分别进行了有效缝长和有效改造体积的定量分析与评价。 本文从铺砂造缝，储层特性，生产制度等方面进行影响因素分析 ... En savoir plus
水力压裂是目前低渗透致密油气田开发的关键技术，水力压裂裂缝的导流能力、有效缝长和改造体积参数是影响开采效果的重要因素。本文着重考虑水平井单裂缝内铺沙浓度的分布对开采过程中压力分布的影响。首先，使用 CFD 模块中的混合流动（Mixture Model，Laminar Flow）模型对铺沙过程进行了模拟，选取速度入口和压力出口的边界条件，得到了固相体积分数的二维分布。然后，利用 MatLab 数值积分将以上得到的二维分布转换成一维，根据铺沙浓度与裂缝渗透率的经验公式，将此一维分布转换成裂缝中渗透率的分布。最后，利用 CFD 模块中的达西流（Darcy's Law ... En savoir plus
多分支水平井技术广泛应用于油田开发，与常规直井相比，多分支水平井增大了油气藏泄油面积，具有单井产量高、采出程度高和经济效益高等优势。在生产过程中，地层压力衰竭以及井间干扰对油气井产能具有重要影响，所以必须明确生产过程中地层压力的变化规律以及井间干扰情况。 模型不考虑地层温度变化，对固体力学与达西渗流场进行耦合。对于渗透率较低，厚度较薄的储层，可以看做纵向均质地层，工程上可以使用二维模型。图1为多分支水平井地质模型，地层假设为矩形区域，分布有两口相互平行的鱼骨状多分支井的水平段，上部为趾端，下部为跟端。将地层边界设置为固定约束边界，同时赋予地层初始压力P0 ... En savoir plus
注蒸汽热力采油是稠油开发的一种有效方法，它涉及到储层地质、采油工程、传热学、经济分析等多门学科，是一项复杂、技术难度大的系统工程。研究蒸汽吞吐的热力学过程，包括井筒内饱和水蒸汽温度/压力传输、储层内多相流传质传热等，对于优选热采井生产方式和工作制度、提高采收率具有重要意义。本研究针对注蒸汽热采过程，将井筒与储层作为一个统一的系统，考虑井口注汽参数与储层吸汽能力之间的协调关系以及储层温度场、流体场、固体场之间的耦合关系，基于连续介质力学、流体力学、渗流力学、热弹性力学及传热学等相关理论，建立了反映变温、变形影响的井筒-储层耦合数学模型。基于COMSOL ... En savoir plus
借助数值模拟技术及煤层气排采经验分析排采过程中流体流动运移规律，能够为煤层气井智能排采提供技术支持。本文以某煤层气井地质与开发工程为基础，借助COMSOL软件构建求解数值模型，实现了煤层气排采动态分析及排采制度优化。取得以下主要研究成果： （1）采用含压裂裂缝的Warren-Root物理模型，以达西渗流理论知识为基础，建立了封闭可求解的煤层气排水降压数学模型。 （2）利用二维面和三维长方体叠加的混合法构建压裂裂缝，利用混合法求取边界流量，解决裂隙通量计算误差，提高了计算效率和流量统计准确率。 （3）以参数化扫描研究方法为基础，优化了该井的排采制度 ... En savoir plus
近年来，煤系气开采受到越来越多国家的关注。我国煤系气储量十分巨大，但其分布方式多以煤-砂互层为主，主要特点是煤层多（20-40层），单层厚度薄。若采用单层开采的方式，不仅成本高昂且收益低下。为经济高效的开采往往需要一口井贯穿十几个甚至几十个薄层区域，此时需要合采来提高效益。为了研究煤层气、致密气合采规律，基于煤层气的赋存和运移规律，综合考虑煤层气从煤层基质中解析、扩散，经由裂隙渗流到井筒的过程，结合煤层气在致密砂岩中满足达西渗流的特点，建立了耦合的煤-致互层储层两气合采数值模拟。通过采用有限元数值分析软件 COMSOL Multiphysics 进行数值求解 ... En savoir plus
地下煤层自燃过程涉及多孔煤介质中地质效应、氧输运与流动、能量输运等复杂的相互作用。以往的研究通常忽略了煤的自热对气体和煤膨胀等热机效应的影响，并没有在模拟中充分实现这些复杂的相互作用。本文建立了煤的力学变形、气体流动与输运、热力输运的全耦合模型，并通过一系列煤的性质模型和状态方程，定义了它们之间复杂的相互作用。这些包括(1)煤的孔隙度模型;(2)煤的渗透性模型;(3)气体状态方程;(4)自热模型。 将该模型应用comsol数值模拟软件对东滩煤矿地下巷道自燃时间和位置进行解算，结果与现场实测结果吻合较好。进一步，通过本模型与其它模型的对比结果发现 ... En savoir plus
油藏在生产过程中，地层中的孔隙压力下降，压力降由井筒开始向外传播，从而导致地应力场的分布发生变化，后期钻新井的最优位置将因此发生改变，所以必须明确生产过程中油藏地应力场的变化规律。 不考虑储层的温度变化，所建模型只需要进行固体力学与达西渗流场的耦合。对于目前中国的油藏开发情况，地层渗透率较低，单个开发储层较薄，常采用压裂方式增产，将储层看做纵向均质的地层，因此可以使用二维模型。 建立地层为 300m×300m 的矩形区域，井筒为 0.1m 的圆形区域，二者差集为所建的模型。对整个模型区域施加固体力学场和 Darcy 渗流场。因为设置求解应力场为应力的变化量 ... En savoir plus