有限体积—有限元方法在油藏数值模拟中的原理和应用

来源 :中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所) | 被引量 : 17次 | 上传用户:yoyo220
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本文在对有限元和有限体积两种数值离散方法的原理研究的基础上,提出了一种结合有限元和有限体积法求解油藏流体渗流模拟计算的算法:首先利用解耦算法将模型压力和饱和度分开求解,分别得到压力方程和饱和度方程,利用有限元方法对压力方程进行求解,对于饱和度方程中的对流项采取有限体积方法进行计算,而其他项仍用有限元方法计算。在用有限体积方法计算饱和度方程的对流项时,采用有限元网格的重心型对偶剖分网格作为有限体积的控制体积;为了便于利用有限元方法编程,本文提出了一种新的求解思路:在计算时并不按照有限体积方法对每个节点的流量进行求解,而是采用有限元思想,先计算每个有限元单元内所有节点在该单元内的部分流量,然后在总体合成时利用有限元的叠加原理分别叠加形成有限元节点方程的右端项,继而求出饱和度在有限元网格节点上的值,通过这种方法对饱和度方程进行了推导,最后得到一个类似有限元弱形式的结合有限元和有限体积方法的表达式,这样就可以避免同时开发有限元和有限体积程序分别计算相应部分,而在一个有限元平台上就可以开发结合有限元和有限体积方法的油藏数值模拟器。利用该算法对油水两相渗流问题进行了模拟计算,结果表明该算法能很好地结合有限元和有限体积的优势,既能充分发挥有限元适应性强的优点,又解决了单独使用有限元方法时遇到的饱和度计算困难的问题;本文提出的算法还可以有效地减少存储量、降低计算量。在此基础上,利用结合有限元和有限体积法对裂缝性油藏的渗流问题进行了初步研究,并对几个裂缝问题进行了模拟计算,结果表明该方法能较好地模拟含复杂裂缝的渗流问题,对裂缝性油藏数值模拟的实际应用具有一定的指导意义。
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