《油頁岩原位注熱開採的多場耦合分析模型》是依託中國科學院力學研究所，由李勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：油頁岩原位注熱開採的多場耦合分析模型
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李勇
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
油頁岩作為傳統能源的一種接替資源，儲量非常豐富。油頁岩的原位開採過程是一個熱-流-固多場耦合的作用過程，近些年來這一耦合過程已成為了油頁岩開採技術領域內的研究熱點。本項目擬在了解和認識油頁岩原位注熱開採過程的動力學特性基礎上，將滲流力學、岩石力學以及傳熱學理論相結合，基於孔隙－裂隙－裂縫多重介質建立油頁岩原位注熱開採的多場耦合分析模型，研究動力學模型的求解方法，並編程實現對油頁岩原位開採過程的仿真計算。用以分析油頁岩原位注熱開採過程中溫度場、滲流場和應力場的動態分布特徵以及油頁岩原位注熱開採中裂隙分布及產狀對開採效率的影響規律，為現場原位開採提供可靠的科學依據。本項目的實施無論是對促進油頁岩原位注熱開採技術的發展，還是指導現場實踐，都具有十分重要的科學理論意義和實際套用價值。
結題摘要
項目從微觀和巨觀兩個層面進行了油頁岩原位注熱開採的多場耦合分析模型的研究。巨觀層面，將滲流力學、岩石力學以及傳熱學理論相結合，建立了熱-流-固多場完全耦合滲流數學模型，並在此基礎上將油頁岩原位注熱開發過程中發生的化學反應進行了建模，從而構建了完整的熱-流-固-化耦合數學模型。研究了全耦合偏微分方程組的求解方法，採用有限體積法和有限元方法相結合的數值模擬方法對耦合數學模型進行了求解，通過砂土固結算例驗證了耦合模型及求解方法的正確性。研究利用所建立的熱-流-固/化耦合滲流數值計算模型對油頁岩原位加熱開發的滲流過程進行了數值分析。微觀層面，提出準動態驅替的概念以描述油頁岩內驅替速度介於準靜態和動態之間的驅替過程。準動態模型在不同的尺度區別對待黏性力：將表征單元體(REV)尺度的驅替視為動態，而將孔隙尺度的驅替視為準靜態。在REV尺度上，提出雙重網路簡化計算黏性力和毛管力的綜合作用；在孔隙尺度上，運用機率方法描述界面在不同孔隙內的運動幾率，提高了計算效率。通過與現有的計算和實驗結果進行對比驗證了模型的正確性，並基於岩石微CT 掃描圖像建立等價孔隙網路，計算分析了岩樣內驅替速度、孔隙半徑分布和孔隙角落形狀對水驅油過程的影響。研究提出的計算模型有利於認識儲層內水油兩相驅替的動態全過程，從而為油頁岩注熱（氣/水）開採提供理論科學依據。
