基于体积平均法对高渗多孔介质渗流规律研究

发布时间：2021-10-29 20:20

　　在油藏生产井以及天然气裂缝中,流体渗流速度较大,渗流方程中体现为高渗透率的形式;此时,流动的惯性效应不可忽略,线性Darcy定律不再适用。此外,低渗透气藏实施水力压裂改造措施后才具备生产能力,对于水力压裂裂缝井产能研究的问题中,也必须考虑气体的渗流非线性效应。为描述高渗多孔介质的中单相渗流方程的非线性现象,Forchheimer于1901年通过实验提出了描述多孔介质中一维高速流动的经典渗流方程Forchheimer方程,即在线性Darcy定律的基础上增加速度的2次方修正项;自从Forchheimer方程提出以来,Forchheimer方程广泛应用于石油,化工和环境等领域。然而,关于Forchheimer方程的理论解释始终存在着争议,一般研究认为,Forchheimer方程为达西定律考虑惯性效应的非线性修正方程,实验结果表明非线性部分与渗流速度的2次方项呈正比,但是Forchheimer方程的具体理论推导尚未清晰。然而,由空间均化方法对Navier-Stokes方程的摄动展开结果表明,对于各向同性多孔介质结构,渗流方程的首阶非线性修正项为雷诺数的3次方,同时,数值计算结果也验证了 3次方... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１渗流过程中Ｆａｎｎｉｎｇ摩擦系数对雷诺数关系曲线??上述分析认为Ｄａｒｃｙ定律的适用范围上限为５，然而对于不同结构的多孔介??

ｒ。为平均体积单元Ｖ的特征半径，实际上大多数问题此条件都可满??足。??图１－２宏观系统结构??ｍｒｎ??图１－３流固系统结构??图１－３所示流固系统结构中，流固交面和进出口面分别用＇ＣＴ，表示。??一般情况下，对于流固交面的边界条件可采用边界无滑移条件，即??ｖ＾?＝?０，?ｏｎ?Ａｐａ?（１．２５）??Ｓ．?Ｐａｓｑｕｉｅｒ等认为对于流体为气相或表面粗糙的多孔介质高速流动问题，采??用有效滑移边界条件能大大简化计算量以及并保证计算准确性ｔ４６』。??各相的物理量平均定义有两种：??１．相平均定义??Ｍ＝Ｘｙｌｙｖ?（１－２６）??９??

的结果进行了对比。??３．３规则排列正方形阵列模型??考虑二维空间中周期性分布的多孔介质结构，其一个周期单元如图３－１所示??为正方形区域，单元边长为／。图３－１中边长为＾的正方形灰色区域为固体相，??其处于研宄单元正方形的中心。在本文研宄算例中ｄ取为／／２，此时孔隙度??￡?＝?０．７５?；?士和Ａ分别表示宏观压力梯度方向和平均速度方向与ｘ轴的夹角。??３１??

【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑惯性效应的渗流方程及相关阻力标度律[J]. 刘军文,刘志帆,王晓宏,刘志峰.  力学季刊. 2018(04)

博士论文
[1]稠油热采数值模拟自适应网格法计算软件开发研究及实例应用[D]. 贾江涛.中国科学技术大学 2014



本文编号：3465331