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油气运移是石油地质学研究的一个重要领域。近年来,随着计算机的快速发展,通过数值模拟来研究油气的运移规律的方法也越来越受到重视。但是在对油气的数值模拟研究中还存在着许多问题:对油气运移规律的认识不清;数学地质模型种类少,且主要为二维或剖面二维的多因素、三维地质模型的建立困难:在对复杂的地质模型求解时计算方法欠佳,造成结果偏差实验值或实际值过大,而使数学模型流于形式等。在本文中首先回顾了油气微渗漏的机制,油气运移的形态、运移的动力来源,及用数值模拟研究油气运移的进展情况,从总体上把握油气运移的基本理论及模拟中存在的问题来确定自己的研究方向与本文的内容。
针对上述的在油气数值模拟中存在的问题,本文一一加以解决,内容安排上共分四章:
第一章介绍了油气微渗漏的基本理论,包括油气微渗漏时的形态、动力来源和影响因素。并对国内外的研究现状进行综述,认识到数值模拟在现代油气微渗漏研究中存在的问题,确定了本文的研究方向和内容。
第二章以第一章的油气微渗漏理论为基础,根据油气在微渗漏时随水的对流和本身扩散的特性,在浓度方程的推导上,采用了对流扩散方程的形式。根据多孔介质里流体的流动遵从达西定律、质量守恒定律,推导出了压力方程,并建立了包括浓度方程、达西定律和压力方程在内的三维的数学模型,还对模型进行了无量纲分析。
第三章运用差分方法对形式较复杂的浓度方程和压力方程进行了离散,并运用分裂算法的思想将三维的差分方程分裂为三个一维的差分方程来进行解决。文中还分别对浓度方程和压力方程的差分格式的稳定性进行了分析。
第四章首先介绍了质点跟踪法的原理,提出了计算中的改进办法并确定了算法流程。且将质点跟踪所得到的结果与其它方法进行对比,分析了数值频散和耗散,证明了方法的正确性和有效性。
最后,对全文作了总结,提出了还有待于解决的问题。