一种快速求解交联聚合物驱数学模型的方法

针对油藏数学模型求解效率低下的问题,研究了快速求解交联聚合物驱数学模型的方法。根据交联聚合物驱
的调驱机理,建立了三维两相五组分（油、水、聚合物、交联剂和交联聚合物）的交联聚合物驱数学模型,模型的求解采
用隐式压力、显式饱和度和显式浓度的求解方法。其中,压力的求解提出了计算效率更高、更稳定的Douglas 差分格
式,利用分步降维的思路求解。与商业化的油藏数值模拟软件CMG 相比,采用Douglas 差分格式并结合追赶法求解
交联聚合物驱数学模型,可以大幅度提高模型的计算效率,为快速求解交联聚合物驱油藏数学模型提供了一种有效
方法。     

聚合物驱油藏浓度分布与变化

利用以前的成果研究了注聚合物油藏的聚合物浓度变化 ,建立了考虑聚合物的浓度扩散和对流以及吸附因素影响的地层注聚合物的不稳定流动模型 ,简化模型以使其更接近油藏实际流体流动情况。并且对于非线性吸附采用组合变量和解析迭代方法进行求解。过程中 ,对于非线性吸附和线性吸附 ,绘出浓度曲线 ,确定聚合物浓度随时间和离井简距离的分布和变化 ,以此用于计算地层中的阻力系数和压力分布 ,另外计算的聚合物驱前沿对于聚合物注入以及预见生产井的驱油见效时间也有重要意义     

裂缝性油藏二氧化碳驱的多组分数值计算模型

对于预测油藏二氧化碳驱的效果,黑油模型不再适用,必须采用组分模型。研究了裂缝性油藏二氧化碳驱的
三相多组分数值计算模型,给出了相关的计算方法和公式。采用多重连续介质理论来模拟裂缝性油藏中的输运过程,
每个组分的质量传输包括传导和扩散过程。多相流体的流动采用Darcy 定律来描述;组分的扩散采用Fick 定律来描
述。二氧化碳在岩石颗粒上的吸附及油相重组分在岩石骨架上的沉淀采用非线性等温吸附来描述。用串状毛管模型
来考虑沥青质沉积对储层渗透率的影响。采用积分差分法对各组分的质量守恒方程进行空间离散,并按全隐式格式
通过Newton 迭代法进行求解。根据Soave-Redlich-Kwong 状态方程计算流体的物性。对于油–水–气（二氧化碳）三
相的相平衡计算,分别给出了平衡常数法、闪蒸计算法和最小Gibbs 自由能法的计算公式。     

数值模拟黏弹性聚合物溶液在突扩收缩孔道中的流动特征

三次采油技术的实践表明,聚合物驱技术既能扩大波及系数,又能提高驱油效率.为了从理论上清楚地认识黏弹性聚合物溶液的微观渗流特征,提出了用同位有限体积法对黏弹性聚合物溶液在简化油藏微观孔道模型中的流动特征进行数值模拟,建立了黏弹性聚合物溶液在突扩收缩流道内流动的数学模型,利用有限体积方法对数学模型进行离散求解,得到了流函数...     

粘弹性聚合物溶液对残余油膜的作用机理

针对水驱后残余油膜的存在形式,及油藏孔隙内聚合物溶液粘弹特性,选取具有相继收数和扩张特性的波纹管模型和广泛用于数值计算粘弹性流体的上随体M~U本构方程,建立了由连续性方程、运动方程和上随体Maxwell本构方程、流函数、涡量函数及边界条件组成的较完整的数学模型。通过有效的数值求解,从力学的角度提出聚合物驱在理论上提高驱油效率的机理是:(l)粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体产生的剪切应力对油膜的携带作用,从而可携带部分残余油膜流动;(2)粘弹性聚合物溶液与牛顿流体相比,相同流函数值的流线位置发生改变,其波及范围大于相同粘度的牛顿流体。     

渗透性岩层介质油水两相渗流分析

准确模拟油藏中的流体流动过程,提示流体的分布规律,必须考虑由于注水和开采所引起的多相流体的渗流、应力状态的变化和储层变形之间的耦合作用。近年来引起中国学者的极大兴趣,成为油藏工程及相关领域研究的热点问题之一,基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流固耦合渗流的基本理论,建立了多孔介质渗流场和应力场耦合的数学模型,采用有限元法进行了程序设计,通过数值模拟方法对渗透岩层介质井眼周围油水两相渗流规律进行了研究,用于解决实际工程问题。     

底水油藏水平井控流完井数值模拟耦合模型

为了预测控流完井条件下底水油藏水平井生产动态并设计关键控流参数,以数值模拟方法为数学求解手段,建立三维空间油水两相混合网格耦合模型,引入"拟传导率"概念,使得耦合模型中包含的油藏渗流、井筒管流和筛管控流3种数学模型可写成统一线性数学表达形式,从而方便建立大型线性方程组求解。结果表明:拟传导率反映相邻网格之间井筒管流或筛管控流流动过程中某相流体流量和压降的比率,流体流动阻力越大,则拟传导率越小,反之亦然;相比常规裸眼井下滤砂管完井,用耦合模型设计控流参数的控流完井方法使得实例井流入流率剖面、油藏渗流压降剖面、水脊前缘上升剖面和见水时间剖面更加均衡,见水时间大幅延长。     

二级轻气炮发射过程数学模型和计算方法

建立起模拟二级轻气炮发射过程的数值方法.运用经典内弹道学理论描述药室内火药燃烧状况和活塞运动过程,可压缩流体一维变截面非定常无粘流动数学模型描述轻气室内气体流动状态和弹丸运动过程,并通过活塞运动状态将两者耦合到一起,建立起二级轻气炮发射过程的数学模型.运用经典Runge-Kutta方法求解药室方程,二阶MacCormack格式和Harten二阶TVD格式求解轻气室方程,通过两部分计算的交替进行,实现了二级轻气炮发射过程的数值模拟.分析不同差分格式对计算结果的影响,MacCormack格式具有较高的整体计算精度,而TVD格式可以更好地捕捉流场中的激波.     

考虑井筒变质量流动的砾石充填水平井产能预测

应用质量守恒和动量守恒原理推导砾石充填水平井井筒内变质量流动压降方程,并采用拟三维思想,将地层内流体在三维空间的流动分为水平面内的向垂直裂缝流和近井区域垂直平面内的径向流,建立油藏渗流模型.提出将井筒变质量流与油藏渗流耦合的数学模型及求解方法.结果表明:利用该模型计算的水平井产能与实测结果平均误差仅为3.79%,沿井筒...     

无相间物质传递化学驱浓度方程算子分裂隐式解法

为了改进化学驱数学模型 U TCHEM显式求解浓度方程计算速度慢、计算结果精度低的缺点 ,研究了隐式求解组份浓度方程的方法。根据具有无相间物质传递关系的化学驱油藏流体渗流过程满足的相行为 ,推导出了化学驱数学模型 UTCHEM物质守恒方程的等价形式 :饱和度方程和组份浓度方程。利用算子分裂技术将组份浓度方程分裂为扩散方程和对流方程 ,隐式交替求解对流方程和扩散方程得到组份浓度方程的隐式解。扩散方程采用隐式局部一维格式差分离散 ,利用追赶法求解 ;对流方程选用了隐式迎风格式差分 ,并且结合油藏模拟问题的流场是有势场的特点 ,实现了对流方程隐式差分显式求解。所建立的隐式求解浓度方程的方法提高了计算精度 ,可以加大计算时间步长 ,加快计算速度。     

改进的海上稠油黏弹性聚合物驱分流量方程

现有的聚合物驱分流量方程多针对陆上油田建立,且对聚合物流动过程中涉及的物化现象考虑不足,对渤海稠油油藏的适应性较差。为更好的描述海上油田注聚油藏动态,结合现有的分流量方程,考虑了聚合物黏弹性、聚合物老化降解以及原油张弛特性等关键因素的影响,建立了改进的聚合物驱分流量方程,为海上聚合物驱快速评价提供一种有效的预测方法。计算分析表明:聚合物黏弹性、降解效应、原油黏度特性以及不可及孔隙体积等均会对聚驱分流曲线形态产生明显影响;改进后的分流量方程能较准确预测海上聚合物驱动态。     

基于水气两相流的水布垭电站泄洪雾化有限元分析

泄洪雾化实际上是水气两相流体混合运动的过程。笔者从描述流体运动的质量守恒以及动量守恒方程出发,建立描述泄洪雾化的数学模型,采用有限元法求解模型。求解过程中采取了相应的非线性项求解策略,解决了求解过程中的数值收敛性与稳定性问题。通过与传统的方腔驱动流动算例进行对比,验证了模型的正确性。根据水布垭电站溢洪道及河谷地形地貌建立了三维有限元计算网格,并对其泄洪过程进行了数值模拟,通过与泄洪实测数据对比发现,该数值方法对泄洪雾化过程中的风场、雨场具有较强的预测能力。     

聚合物驱油井无因次流入动态方程及其应用

常规的油井流入动态模型不能用于分析聚合物驱油井的流入动态关系,现有聚驱油井流入动态模型求解普遍较为复杂,不便于现场应用。通过无因次化处理得到了聚驱油井的无因次流入动态方程,以数值模拟技术为手段,研究了不同地质油藏条件、不同流体性质和不同聚合物溶液性质的聚驱油藏的油井流入动态状况,仿照Vogel处理溶解气驱油藏无因次流入动态曲线的方法进行非线性拟合回归,得到了便于现场应用的无因次流入动态方程。实例计算结果验证了方程的可靠性,可用来计算油井的流入动态,能够为聚驱油藏油井的生产动态分析和合理工作制度制定提供参考。     

疏水缔合聚合物驱油数学模型

为了研究疏水缔合聚合物驱油规律和动态,建立了疏水缔合聚合物驱油数学模型。根据室内对疏水缔合聚合物溶液结构的研究成果,采用聚合物线形体和聚合物聚集体共同描述疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的性质变化和渗流特性,同时考虑了疏水缔合聚合物溶液在不同孔渗条件下水相相对渗透率降低能力、不可入孔隙体积系数的变化、吸附滞留与建立流动阻力的关系等物化问题。利用模型对岩芯驱油实验结果进行了拟合,数值模拟结果与实际岩芯驱油结果基本一致。表明该模型能够有效描述疏水缔合聚合物溶液的驱油动态,为疏水缔合聚合物驱的理论研究和现场分析提供了研究方法。     

一类复杂型腔内聚合物充模过程的数值模拟

基于一类厚度不均衡的三维复杂型腔,对聚合物注射成型的充模过程进行数值模拟.型腔不规则边界的处理采用区域扩充法,拟建立Navier-Stokes方程和Level Set方程耦合的两相流体模型,采用同位网格有限体积法及SIMPLE算法对模型分别进行离散和求解.基于上述模型和算法,对复杂型腔内熔体的流动和前沿界面的发展变化进行有效模拟,捕捉这类厚度不均衡型腔充模过程中的"跑道效应"与"喷泉效应".数值结果表明区域扩充法与有限体积法结合是有效的,能够模拟相对复杂型腔内聚合物熔体的充模过程.     

基于两相启动压力梯度和应力敏感的油藏油井产能模型研究

低渗透油藏水驱开发过程中,储层中油水两相共同流动,油水两相启动压力梯度和储层应力敏感性同时存在。基于Buckley-Leverett方程,建立基于油水两相启动压力梯度和岩石本体有效应力理论为基础的应力敏感性的低渗透油藏油井产能模型,实例验证了该产能模型的准确性。与其他4个模型的预测结果比较表明:本文模型误差较小,能较好描述低渗透油藏油水两相渗流特征。说明低渗透油藏水驱开发过程中应该充分考虑油水两相启动压力梯度和应力敏感性的综合影响,研究结果可为低渗透油藏水驱开发提供理论支撑。     

油藏热流固耦合渗流问题的有限元方法

提出了一种有效实用的求解油藏热流固耦合渗流问题的数值计算方法。该方法以有限元法为主,结合有限差分法,用有限元法求解耦合温度场方程和岩石耦合变形方程,用有限差分法求解流体耦合渗流方程,发挥有限元法网格技术和单元划分灵活的特点及处理复杂的油藏边界优势,兼顾了有限差分法在流场分析方面的成熟应用,使复杂的热流固耦合数学模型得以完整求解,取得了单由有限元法或有限差分法难以取得的效果,是一种新型的油藏数值模拟方法。     

三元复合驱数学模型及其应用

建立了三元复合驱数学模型，该模型罗全面地反映了三元复合驱的主要驱油机理以及在复合化学驱油过程中包含的主要质量传递现象，并结合实验模型详细地描述了传质过程中涉及的大量物理化学现象。该模型适用于低ＰＨ值三元复合驱体系，忽略也微乳液相，同时采用了新的化学反应平衡模型。运用建立的数学模型，进行了三维油藏数值模拟。与国外化学驱软件ＵＴＣＨＥＭ的计算结果对比发现，该模型的计算结果可靠，计算速度大幅度提高，同时     

基于N-S方程的储层渗流与孔眼管流耦合分析

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、流固耦合理论,建立了应力作用下油藏流固耦合数学模型,依据流体动力学管流理论用Navier-Stokes方程控制井筒和孔眼中流体流动;采用多重物理量耦合分析软件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耦合求解,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。     

二元复合驱数值模拟隐格式和应用

研究化学采油中聚合物-表面活性剂二元复合驱数值模拟问题。数学模型包含压力方程、组分浓度方程以及基于水相组分浓度方程形成的水相饱和度方程。提出了一种隐式顺序解法。先隐式求解压力方程,再隐式求解水相饱和度方程, 最后隐式求解组分浓度方程; 通过聚合物驱和二元复合驱模拟,对该隐式算法与传统的隐式压力-显式浓度算法进行了比较。 该隐式算法稳定性好,提高计算效率大约30％。