课程设计报告PPT

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1.1油藏岩体应力场方程
1.2变形介质中渗流场控制方程
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孔眼、井筒流体流动N-S方程
定解条件
考虑如下油气藏中油的运移过程, 其边界条件和初始条件分别为: 初始条件:
边界条件:
实例分析
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上图为孔眼中心轴处，x ，y方向应变场分 布图，表明在点(0.4,0,0.5)处应变最大，该 点为孔眼的水平端头，可知该处有效应力 最大，而点(-0.2,0, 0.5)处应变最小，因此孔 眼水平端头所承受的应力最大，即孔眼末 端岩石最不稳定，最容易发生失稳，而Y方 向井壁处应变最大。
目 录
1基本理论 2基于COMSOL M ultiphysics的 祸合分析及模拟 3结论移和产出是一个多场耦合 的复杂过程，油储层是一种多孔介质，石 油在储层中的运移属于渗流问题，常用 Darcy运动方程来描述，而石油在孔眼和 井筒中的流动属于管流，用流体动力学中 的Navier-Stokes方程来控制其运动，同 时流体的运动受储层应力的影响，因此， 油气的运移和产出是一个复杂的流固耦合 问题。
结
论
(1)对储层Darcy渗流和孔眼、井筒NS管流建立了数学模型，并在复杂边界条 件下获得数值解。 (2)孔眼末端压降和应力应变变化最大， 说明孔眼岩石最易失稳。且在储层渗流计 算中不应忽视流固耦合的作用。 (3)用 COMSOL Multiphysics对所建 模型的模拟是有效的，能够对应力场、渗 流场及流体流动场进行很好的耦合模拟， 为指导生产和理论研究提供科学手段与方 法。
课程设计报告
题 目：N-S方程在储层渗流与孔眼管流耦合分析中 的应用 组 长： 陈刚 组 员： 孙洪涛 惠娇娇 肇启明 孙瑞峰 专 业： 工程力学 班 级： 工力12-2 指导教师：吴迪 日 期： 2015 年05月22日
摘 要


为了实现储层渗流与孔眼管流全耦合模拟分析，应用多孔介质 渗流力学、流固祸合理论，建立了应力作用下油藏流固祸合数 学模型。依据流体动力学管流理论用NavierStokes方程控制井筒 和孔眼中流体流动;采用多重物理量祸合分析软件COMSOL Multiphysic对所建的模型进行数值模拟分析，实现了对四个偏微 分方程组的全祸合求解，对模拟结果的研究表明孔眼末端压降 和应变最大，该处岩石容易失稳，模拟结果证明所建模型和求 解方法是有效的。 基于此，本文以COMSOL Multiphysics多场物理量耦合软件为平 台对应力作用下油气藏渗流、孔眼和井筒流体流动进行数值模 拟。由于油气藏的渗流过程是在流固耦合作用下进行的，因此 建立了应力场作用下的渗流控制方程[4];孔眼和井筒为大孔道的 流体流动，流动特性与流体动力学中管流相似，因此本文用 Navier Stokes方程来模拟孔眼和井筒中流体流动过程;并对建立 的应力场方程、渗流场方程和流体流动方程这一偏微分方程组 用COMSOL Multiphysics软件成功地进行了求解。
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上图是沿孔眼中心轴和与其水平垂直线上的压降动 态分布曲线，z=0.5，x方向压降曲线说明由于孔眼的 存在使得压降出现不对称性，在有孔眼一侧压降曲线 平滑，压降值比较大。
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上图为流固耦合和非耦合时，通过孔眼中心轴 的流速动态曲线，图中体现了在储层中渗流流 速很小，在孔眼中沿流向逐渐增大，直到井壁 处达到最大值(图中x=0.4m）随后在井内出现 了下降、上升再下降的M形曲线，井内出现这 种情况可能是由于流体紊动造成的结果。
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参考文献
[1]练章华，孟英峰，朱建华，用热流场模拟 渗流场在射孔完井中的应用，新疆石油地质 2005, 26 (1 ): 73- 78 [2]李祥贵,工清河，李元，射孔完井模型的数 值模拟，石油人学学报，1996 20(2):48- 54 [3]盛金昌, 驱油过程中多场全祸合数学模型， 岩石力学与工程学报，2006 25 (9 ): 18931898 [4]刘建军，裴桂红，李继祥，等，弱胶结油 藏人孔道出砂的渗流与管流祸合模型