【摘 要】
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稠油热采工程中发生在井筒-油藏系统内的多相流传质、导热过程,以及井筒/储层结构变形破坏等现象,构成了资源开发、环境安全领域内一系列极具挑战性的跨学科课题。本文以哥伦比亚Girasol油田热采工程实践为背景,基于连续介质力学、热力学与油藏工程理论架构,建立了井筒-油藏系统多相流热、流、变形（THM）耦合模型,综合应用两相流热力学模型、流体动力学CFD仿真和多物理场有限元模拟等方法,研究热采蒸汽注入过
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稠油热采工程中发生在井筒-油藏系统内的多相流传质、导热过程,以及井筒/储层结构变形破坏等现象,构成了资源开发、环境安全领域内一系列极具挑战性的跨学科课题。本文以哥伦比亚Girasol油田热采工程实践为背景,基于连续介质力学、热力学与油藏工程理论架构,建立了井筒-油藏系统多相流热、流、变形（THM）耦合模型,综合应用两相流热力学模型、流体动力学CFD仿真和多物理场有限元模拟等方法,研究热采蒸汽注入过程中井筒/储层传质导热特性与结构变形破坏,主要工作如下:（1）基于井筒-油藏系统概念,推导了热采注入蒸汽过程中质量、动量、热量等系列方程,分层次、分模块构建了井筒尺度与油藏尺度的THM力学模型,即油藏尺度的单相流动（渗流）、导热与变形耦合方程和井筒尺度的单相热流和多相流方程;（2）采用经典Ramey和Setter两相热力学模型分析井筒热力学性能,考虑环空介质类型与密封性,优化采用Orkiszewski模型计算井筒压力、干度分布,得到了与现场井筒热损失吻合的定量数据;（3）以热采蒸汽注入井筒/储层结构完整性评价为目标,应用THM多场耦合有限元模拟方法,分析了高温蒸汽注入导致的井筒/储层超孔隙压力、温度演化,以及储层结构变形和应力;（4）采用点源函数积分法研究了水平井水力特性,分析了各向异性储层水平井入流动态变化与跟端-趾端效应;应用流体动力学仿真CFD技术,研究了水平井筒饱和湿蒸汽流动、传热规律,为现场水平井吸汽剖面调控提供了基础数据;（5）与哥伦比亚Girasol油田稠油热采工程实践结合,设计了同心双管注汽工具,提出了变质量流水平井分段注汽模型,解决了长度600～700 m水平井蒸汽注入工艺参数设计难题,取得了良好生产效益。
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