《非均質毛管力介質中多相滲流數學模型和數值算法研究》是依託中國科學技術大學，由王曉宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非均質毛管力介質中多相滲流數學模型和數值算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王曉宏
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從不同毛管力曲線介質之間界麵條件出發，針對具有重要工程背景的典型非均質毛管力介質中多相流動問題，開展系統和深入的理論和數值研究。考慮基質和裂縫之間界麵條件依賴於非濕潤相流動方向以及裂縫附近基質相飽和度梯度可能發散等複雜因素，建立低滲透油氣藏人工導流裂縫多相流的嵌入離散裂縫模型，克服因裂縫附近基質飽和度變化劇烈帶來的格線必須充分細分問題；建立體積平均尺度下巨觀流場與達西尺度下微觀流場之間數學聯繫，將大尺度平均理論和有限分析法相結合，推導考慮毛管力作用的雙重介質多相流模型；針對非濕潤相從油氣藏進入井筒和從井筒進入油氣藏時所對應的多相流界麵條件，構造多相流線源模型，推導低滲透油氣藏的多相流井模型；在低滲透油氣藏的人工導流裂縫離散裂縫模型、雙重介質多相滲流模型和多相流井模型基礎上，建立描述水相圈閉/水鎖效應多相滲流數值模擬的數學模型和數值算法，以期大幅度提高非均質毛管力介質中多相滲流的計算效率。
結題摘要
在低滲透油氣藏開發中，人工導流裂縫、天然裂縫和基質等多種尺度介質並存，滲流呈現多尺度特徵。本項目針對具有重要工程背景的非均勻毛管力介質中多相流動問題，開展系統深入理論和數值研究。基質與裂縫間巨大毛管力差異導致基質-裂縫界面附近流動狀態複雜。通過嚴謹數學分析，揭示基質與裂縫界面附近將出現三種流動狀態，建立基質-裂縫界麵條件，為低滲透油氣藏人工導流裂縫多相流離散裂縫模型以及低滲透油氣藏的多相流井模型確立了數學基礎。推導基質和裂縫附近流動局部解析解，構造基質-裂縫交換流量有限分析格式，建立低滲透油藏人工導流裂縫多相流離散裂縫模型，克服傳統模型因裂縫附近物理量變化劇烈帶來的格線必須充分細分問題，大幅度提高了計算精度。目前幾乎所有的油氣藏數值模擬商業軟體均採用Peaceman井模型，對於低滲透氣藏而言，油藏和井中毛管力的巨大差異可能導致經典井模型失效。針對井筒附近不同流動狀態，從局部解析解出發，建立考慮毛管力作用的低滲透油氣藏多相流井模型，有效解決了經典Peaceman井模型存在的問題。傳統多相流雙重介質模型由單相流簡單類推得到，缺乏嚴謹數學證明，將理論推導和數值模擬相結合，得到覆蓋滲吸前期和後期的竄流量計算模型，建立描述滲吸主導作用的低滲透裂縫性油藏雙重介質模型。從體積平均理論出發研究諸如人工導流裂縫網路等高滲介質中滲流規律，提出關於雷諾數的局部展開算法，得到滲流參數快速計算方法。建立二維非結構格線、三維張量滲透率有限分析算法、Laplace方程分片冪級數解析解等，大幅度提高非均質滲流計算效率。毛管力將導致相界面處飽和度梯度發散，使得傳統計算格式在鋒面附近出現嚴重數值耗散或震盪，提出值域離散格式，僅用少量格線節點即能刻畫鋒面處飽和度梯度發散的奇點特徵。在國內外重要學術雜誌上發表多篇論文，其中數學1區類、工程技術2區類和工程小類2區雜誌各一篇。發展低滲透油氣藏高效率數值模擬方法，編寫計算模組，將理論研究成果服務於工程實際。
