粘弹性聚合物溶液微观渗流的有限体积方法

来源 :大庆石油学院 东北石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beargtg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,有限体积法因其具有局部守恒的性质且实施起来相对较为简单灵活而被广泛地应用于许多数学物理问题,与有限差分方法相比具有明显的优势。但是目前有限体积法在解决粘弹性聚合物溶液微观渗流问题方面的应用较少。主要是因为有关聚合物驱基础理论还很不完善,对聚合物溶液流变行为的描述仍采用经验或半经验的本构方程。本文对聚合物驱基础理论的研究现状、粘弹性流体模型、多孔介质模型以及粘弹性流体在复杂流道内流动的研究概况进行了较为全面、系统的调研工作。结果表明,粘弹性流体的微观驱油机理方面的探讨仍以实验研究为主,对一些驱油现象主要从定性的角度去解释,理论研究仍有待于进一步深化。因此,有关这方面的研究除了选择适当的粘弹性流体模型,抽象出体现油藏孔隙特点的几何模型外,还必须采用有效的数值方法求解数学模型,从而在理论上定量地研究聚合物溶液的粘弹性对微观驱油效率的影响。为此,本文做了以下工作: 首先,为了形成对粘弹性聚合物溶液在微观孔隙中流动行为的完整的数学描述,便于从理论上研究粘弹性流体的微观驱油效率,本文针对残余油的多种微观存在形式,使用了两种孔隙模型:扩张通道模型、带横向槽的流道模型。并结合非线性上随体 Maxwell 本构方程,动量方程、连续性方程以及两种流道的边界条件,建立了完整的数学模型。 第二,采用有限体积法求解了由 UCM 本构方程、动量方程、连续性方程和两种流道各自的边界条件构成的非线性耦合方程组。为了解决流场计算中的一个关键问题,即不合理的压力场的检测,同时为了保证计算的准确度及对压力的物理特性模拟,本文对整个计算域采用交错网格,并且采用乘方格式对动量方程进行离散,采用一阶迎风格式对本构方程进行离散,从而得出控制方程组的离散方程式。对离散方程组的求解是对物理过程进行数值模拟的最后一个重要环节。本文选择交替方向隐式迭代法,并补以块修正技术以促进收敛。最终,得到了粘弹性流体在扩张流道内流动时的速度场、流函数场、压力场和应力场以及在带横向槽流道内流动时的速度场和流函数场。 第三,为了计算孔隙模型的微观波及效率,本文给出了驱替液波及边界的定义,并采用速度法确定其在流场中的位置。通过分析计算结果发现,威森博格数(We)、雷诺数(Re)和流道形状对流体的微观波及效率都有十分重要的影响。当 Re 较小时,即在通常的油藏流动条件下 Re<10 时,流体的粘弹效应对提高死油区内原油的波及效率的贡献较大,所以微观波及效率随 We 的增加呈递增的趋势。当Re 较大时,Re>10,流体的惯性效应占有主导地位,因而对于纯粘流体出现了微观波及效率猛增的现象。另外,流道形状对流体微观波及效率的影响也是通过改变流体的流动状态带来的。 最后,结合前面的分析,关于粘弹性流体的微观驱油机理,本文的观点是:在油藏的流动条件下,粘弹性流体提高凸角、盲端等死油区内原油波及效率的根本原因是流体的粘弹效应改变了流体在流场内的受力状态,使得其有利于凸角、盲端死油区内原油的流动。数值结果表明,流体的粘弹性越高,微观波及效率越高。
其他文献
酒从古至今都为文人墨客所喜爱,他们善于借助酒来抒发自己的情感,喧嚣不满与愤懑,特别是我国著名诗人李白,其以酒为友,斗酒诗有几百篇之多.在这些诗句中不免可以看出李白作诗
水力压裂技术自发展半个多世纪以来,为增加油气井产量、提高油气阳开发水平作出了不可磨灭的贡献。但不是所有的压裂措施都能达到预期的增产效果,许多油气井压裂以后增产效果
随着钻井技术的逐步完善,水平井的应用越来越广泛。而射孔作为完井和增产措施之一,广泛用于水平井,因此研究射孔水平井的产能模型是非常必要的。本文成功地建立了一个表述射
螺杆类零件是一类非常重要的机械零件,应用的范围广、涉及的行业多,在机械产品制造加工中占有相当大的比重。对于螺杆类零件的加工,传统的成型车削法由于生产效率低、加工精
伴随我国经济建设以及城市化建设速度越来越快,交通系统中的公路作为其重要的组成部分,扮演着非常重要的角色,其加强了各区域经济的联系、使人们在日常出行中更加方便快捷,所
目前对骨组织工程学的研究主要通过实验研究和数值模拟的方法进行。由于骨再生过程持续时间周期很长,基于体内试验的方法开展相关研究难于进行,且花费巨大。随着计算机计算能
极地乐园 20世纪初,挪威北部的北极圈内,一对名叫扬森的渔民父子,两人乘坐机动帆船朝着北极开始一个月的驾船旅行。眼看航行到了一个月的日子,父子俩想起不久就要回家了,
随着激光加工技术的发展,激光再制造技术已经在实际生产中得到了广泛的应用。对激光熔池温度场进行实时分析,对于改进激光加工工艺,提高激光加工质量和加工效率,实现激光加工过程
本文通过对荣华二采区10
期刊
在石油工程中,套损已经成为一个备受关注的热点问题。目前套损速度有逐年增加的趋势,这严重影响了各大油田的生产,造成人力、物力和财力的巨大损失。随着油气开发事业的发展,油气