油页岩原位燃烧问题的数值模拟

发布时间：2021-05-10 08:00

　　随着工业的快速发展,石油对经济发展和时代进步起着重要的作用。但是,中国目前生产的原油难以满足国内需求。油页岩作为一种重要的非常规能源,因其巨大的储量而引起了人们的重视。但是其传统开采方法对环境污染较大,并且成本较高。因此寻求高效率,低成本的清洁开采方法迫在眉睫。而原位燃烧技术作为一种清洁的开采方法,因为其具有开采成本低,产油率高等优点,已经在开采稠油方面得到了应用。本文将原位燃烧技术应用到油页岩的开发上。由于实验室实验耗费时间长、成本高且可重复性低,本文采用数值模拟的方法对其进行了研究。本文分别对油页岩原位燃烧的一维和二维模型进行了数值模拟。从机理上分析油页岩的原位燃烧过程,并针对相关参数敏感性进行了分析。文中建立的数学模型能够正确的反映油页岩原位燃烧过程,同时研究成果可以为现场试验提供理论指导,这对油页岩的开发具有重大的现实意义。油页岩的原位燃烧过程是一个复杂的物理化学过程,其中涉及多相多组分渗流、能量传递和化学反应等复杂机理。因此,本文在正确描述物理机理的基础上对其建立了数学模型。文中假设油藏中的流体流动符合达西定律,同时油页岩和各相之间处于局部热平衡状态（局部温度相等）。原位燃烧... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 原位燃烧方法的研究现状
    1.3 油页岩原位燃烧方法的研究现状
    1.4 本文的研究内容
第2章 油页岩原位燃烧方法基本数学模型及数值计算基础
    2.1 概述
    2.2 油页岩原位燃烧方法的基本数学模型
        2.2.1 油页岩原位燃烧技术分析
        2.2.2 运动方程—达西定律
        2.2.3 状态方程
        2.2.4 多相多组分方程
        2.2.5 能量方程
        2.2.6 油页岩原位燃烧的基本数学模型
    2.3 控制方程组的离散格式
    2.4 数值模拟方法中的相关假设
第3章 油页岩原位燃烧一维模型数值模拟
    3.1 概述
    3.2 数值模拟的基本模型
        3.2.1 油页岩基本属性和化学反应
        3.2.2 一维简化模型
    3.3 控制方程
        3.3.1 守恒方程的推导
        3.3.2 化学反应引起的源项表达式
    3.4 边界条件和初始条件
    3.5 控制方程的离散
        3.5.1 质量方程的离散格式
        3.5.2 能量方程的离散格式
        3.5.3 边界的处理方法
        3.5.4 计算步骤
    3.6 数值计算结果
    3.7 本章小结
第4章 油页岩原位燃烧二维模型数值模拟
    4.1 概述
    4.2 数值计算的基本模型
    4.3 化学反应模型
    4.4 二维原位燃烧模型的控制方程及源项表达式
        4.4.1 二维原位燃烧模型的控制方程
        4.4.2 各方程中的源项表达式
    4.5 初始条件及边界条件
        4.5.1 燃烧管内的初始条件
        4.5.2 边界条件
    4.6 结果讨论
        4.6.1 基础模型结果
        4.6.2 参数敏感性分析
    4.7 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]稠油热采技术现状及发展趋势[J]. 刘群.  化工管理. 2015(35)
[3]重油、油砂原位燃烧技术进展及发展思考[J]. 思娜,安雷,赵阳,吴非.  石油钻探技术. 2015(05)
[4]世界油页岩勘探开发加工利用近况——并记2014年国外两次油页岩国际会议[J]. 李术元,何继来,侯吉礼,王薇,钱家麟.  中外能源. 2015(01)
[5]世界油页岩勘探开发加工利用现状——并记2013年国外两次油页岩国际会议[J]. 李术元,耿层层,钱家麟.  中外能源. 2014(01)
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博士论文
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[6]火烧油层采油技术基础研究及其应用[D]. 徐克明.东北石油大学 2013
[7]油页岩原位热裂解温度场数值模拟及实验研究[D]. 李强.吉林大学 2012
[8]火烧油层室内实验及驱油机理研究[D]. 刘其成.东北石油大学 2011
[9]油页岩热解特性及原位注热开采油气的模拟研究[D]. 康志勤.太原理工大学 2008
[10]油藏数值模拟温度场问题研究[D]. 程洪亮.吉林大学 2008

硕士论文
[1]杜66区块火烧油层点火参数影响因素研究[D]. 陈天然.西安石油大学 2015
[2]过热蒸汽对流加热油页岩原位开采基础实验研究[D]. 赵林.太原理工大学 2015
[3]火烧驱燃烧动力学与裂解热分析实验研究[D]. 朱文兵.华中科技大学 2009



本文编号：3179006