縫洞型碳酸鹽巖油藏分布廣、儲(chǔ)量大,但儲(chǔ)集空間類型多樣并可跨越多個(gè)尺度,宏觀上表現(xiàn)為滲流-自由流耦合特征;且埋藏較深,超過(guò)5 300 m,裂縫和溶蝕孔洞在開發(fā)過(guò)程中易發(fā)生變形,具有強(qiáng)應(yīng)力敏感性�？紤]儲(chǔ)層介質(zhì)的彈性變形,建立離散縫洞模型的流固耦合數(shù)學(xué)模型及其數(shù)值模擬方法。其中多孔介質(zhì)滲流區(qū)域采用Biot方程,在滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)中均對(duì)裂縫進(jìn)行降維處理,建立離散裂縫的Biot流固耦合模型;溶洞為自由流區(qū)域,采用Navier-Stokes方程;兩個(gè)區(qū)域間通過(guò)擴(kuò)展的Beavers-Joseph-Saffman條件進(jìn)行耦合。應(yīng)用混合有限元方法對(duì)該流固耦合模型進(jìn)行數(shù)值求解,其中滲流區(qū)域采用經(jīng)典的Galerkin有限元方法,自由流區(qū)域采用Taylor-Hood混合元方法,通過(guò)數(shù)值算例驗(yàn)證模型和方法的正確性。結(jié)果表明:溶洞中的壓力傳播速度較快,相對(duì)于滲流區(qū)域可視為一流動(dòng)等勢(shì)體;在降壓生產(chǎn)過(guò)程中,裂縫尖端和溶洞附近區(qū)域易發(fā)生較大面積的破壞,而較高的流體壓力對(duì)于溶洞和裂縫壁面具有一定的支撐作用,因此在此類油氣藏的開發(fā)中應(yīng)適當(dāng)采取保壓措施,以避免溶洞坍塌和裂縫閉合。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,44(01)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

縫洞型油藏巖心及離散縫洞模型示意圖

在彈性小變形條件下,彈性模量C和Biot有效應(yīng)力系數(shù)α均可視為常數(shù)�？紫抖圈蘸蜐B透率k一般是有效應(yīng)力的函數(shù)[23]。研究中所有的微裂縫(包括節(jié)理)和微溶孔均包含于基質(zhì)巖塊系統(tǒng)中,可視為等效的連續(xù)介質(zhì)模型。對(duì)于宏觀裂縫,如圖2所示。由于裂縫壁面粗糙且相互接觸,與此同時(shí)裂縫通常被其他物質(zhì)充填[24];因此本文中將宏觀裂縫視為狹長(zhǎng)的高滲透區(qū)域,仍屬于多孔介質(zhì)滲流區(qū)域。然而,相對(duì)于整體縫洞介質(zhì)研究區(qū)域的特征尺度,裂縫可簡(jiǎn)化為一個(gè)彈性薄層。為避免裂縫區(qū)域的大量精細(xì)網(wǎng)格剖分,本文中在幾何上對(duì)裂縫采用降維處理[25],建立相應(yīng)的離散裂縫流固耦合模型。

{ L th =d ∫ l B Τ αΝdl, Η th =d ∫ l ( ?Ν) Τ k(?Ν)dl, Μ s,th =d ∫ l Ν Τ 1 Μ Νdl. ?????? ??? (15)對(duì)于三維問(wèn)題,裂縫降維后為一裂縫面,將出現(xiàn)兩個(gè)方向的單元長(zhǎng)度l。此時(shí),裂縫單元開度d應(yīng)和單元長(zhǎng)度l較小的方向取比值進(jìn)行分析。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3090952