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近年来,随着石油工业的发展以及解决复杂石油工程问题的需要,流固耦合研究显得越来越重要,已受到人们的高度重视。单纯的渗流力学研究没有考虑流体渗流与岩石变形之间的相互作用。为了正确预测油气田开采过程,准确模拟油藏中的流体流动过程,揭示流体的分布规律,必须考虑由于注水和开采所引起的流体的渗流、应力状态的变化和储层变形之间的耦合作用。
本文在前人的实验和研究成果的基础上,在弹性油藏流体渗流方面完成了以下研究工作:
1.根据石油开采过程中流体渗流和储层变形的耦合机理,以岩石力学和渗流力学理论为基础,根据质量守恒原理,建立可变形多孔介质中流固耦合渗流与变形的数学模型。该模型是一组完全耦合的偏微分方程组,它们之间互含耦合项,互不独立,必须进行耦合求解。
2.对非耦合渗流问题进行了介绍,分析其弹性不稳定渗流机理。
3.对不完全耦合渗流理论进行了研究,即假定多孔介质的渗透率随压差呈指数变化,研究流体流过变形介质的不稳定渗流,并用解析方法对渗流模型进行了求解,从而定量描述出变形介质与常规油藏的生产压力动态之间的明显差别。
4.根据面向对象程序设计的基本思想,应用ⅥsualC++语言,研制了弹性油藏流固耦合渗流数学模型的计算程序。
5.利用所编制的程序,对石油开采过程中的油藏流固耦合问题进行了实例计算,并对耦合与非耦合的计算结果进行了对比。
本文对渗流机理进行的研究,以及建立的流固耦合模型、理论研究方法,可用于分析弹性油藏岩石应力、油藏压力等随时间和空间的变化规律,对于真实模拟弹性油藏的开发,指导油藏生产具有重要的意义。