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致密储层复杂流体模型及其适用性分析

石油物探 2021年第1期60卷 136-148页

作者：孙卫涛熊繁升曹宏杨志芳卢明辉清华大学航天航空学院北京100084 清华大学周培源应用数学研究中心北京100084 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院北京100083

致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了... 详细信息

致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了渗透率预测的准确度。针对微纳米尺度的致密储层孔隙结构,详细分析了致密储层复杂流体模型的理论基础和适用范围。不同尺度孔隙空间流动参数的数值计算和对比分析结果表明,Knudsen模型适用于较低压力下微纳米孔隙中的气体流动,对于致密储层油、水等液体或稠密气体来说,Knudsen流动的影响可以忽略;forchheimer模型适用于孔隙介质中流体速度较高的情况,当致密储层中流体流速较低时,对流动惯性项的修正基本可以忽略。流体模型理论及其适应性分析对于深入理解致密储层复杂流动现象至关重要,研究结果为致密储层渗透率技术的应用研究提供了理论基础。

关键词：致密储层微纳米孔隙孔隙流体流动 Knudsen模型 forchheimer模型低孔渗渗透率

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基于孔隙尺度下丝网多孔介质通道流阻特性

山东大学学报（工学版） 2019年第6期49卷 119-126页

作者：胡伟济南市生态环境局历城分局

基于丝网多孔介质孔隙通道数值分析,研究不同几何参数的丝网多孔介质通道内的流阻特性ΔP、黏性阻力Au与惯性阻力Bu^2等变化特性。通过CFD软件建立三维稳态修正k-ω湍流模型保证计算精度,并选择5种不同丝径和孔径的4单元孔隙模型,开展... 详细信息

基于丝网多孔介质孔隙通道数值分析,研究不同几何参数的丝网多孔介质通道内的流阻特性ΔP、黏性阻力Au与惯性阻力Bu^2等变化特性。通过CFD软件建立三维稳态修正k-ω湍流模型保证计算精度,并选择5种不同丝径和孔径的4单元孔隙模型,开展低入口流速范围内的流阻特性研究。根据数值分析结果,得到不同构型下孔隙级通道的流阻特性,显示出构型对丝网通道内非线性流动阻力特性产生的显著影响。结果表明,丝网构型角度越小(θ=45°~90°),通道内流动阻力越大,而分压占比规律一致;流速越大(v=0.2~1.0 m/s),则非线性作用越大,惯性阻力占比越多。

关键词：数值模拟几何构型丝网多孔介质 forchheimer模型压降

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岩块尺度达西流非达西流流态转化研究

科技通报 2017年第1期33卷 32-38页

作者：刘丽红吴潇潇颜冰安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

通过室内渗透系数物理试验和数值模拟,对后寨典型岩溶小流域的岩溶化程度高低不同的两岩块试样达西流向非达西流流态转化展开研究。运用CFP(管道流程序)准确捕捉到岩块试样达西流向非达西流流态转化的临界雷诺数、临界水力梯度、临界流... 详细信息

通过室内渗透系数物理试验和数值模拟,对后寨典型岩溶小流域的岩溶化程度高低不同的两岩块试样达西流向非达西流流态转化展开研究。运用CFP(管道流程序)准确捕捉到岩块试样达西流向非达西流流态转化的临界雷诺数、临界水力梯度、临界流速等参数阈值;采用Shoemaker模型与forchheimer模型对非达西流态进行分析研究,结果发现,Shoemaker模型与forchheimer模型的标准化残差均方根Normalized RMS分别为0.16和0.28,表明Shoemaker模型方法拟合效果要好于forchheimer模型方法;在雷诺数计算分析中,forchheimer模型方法中采用的特征直径比Shoemaker模型方法采用的平均空隙直径更加合理。

关键词：贵州后寨物理试验数值模拟 Shoemaker模型 forchheimer模型

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球床多孔介质通道单相流体流动特性研究

球床多孔介质通道单相流体流动特性研究

作者：李振鹏哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文以球床水冷反应堆为研究背景,对管内填充玻璃球构成的球床多孔介质通道内单相水的流动特性进行了可视化研究。实验采用的有机玻璃管的内径为50mm,填充玻璃球直径分别为2mm、3mm、5mm和8mm,相应的孔隙率为0.366、0.395,0.384和0.408... 详细信息

本文以球床水冷反应堆为研究背景,对管内填充玻璃球构成的球床多孔介质通道内单相水的流动特性进行了可视化研究。实验采用的有机玻璃管的内径为50mm,填充玻璃球直径分别为2mm、3mm、5mm和8mm,相应的孔隙率为0.366、0.395,0.384和0.408。实验在常压下进行,流速范围为1.08-3755.5kg/h。多孔介质内的流动特性计算中比较常用的有forchheimer模型和Izbash模型。通过与实验数据对比分析,发现forchheimer方法计算更为准确,物理意义也更加明显。还将几种典型的以forchheimer计算模型为基础的Ergun型经验公式与实验数据进行了对比分析,结果表明此类公式在低流速时能与实验数据符合较好,但随着流速的提高误差呈现增加的趋势。虽然根据无量纲压降随雷诺数变化趋势的不同,确定出了多孔介质通道内不同流区的转换边界,但是分区拟合方法得到的Ergun型经验公式在分区点的粘性阻力项和惯性阻力项计算值不连续;采用不分区拟合的方法,计算精度又相对较低。引入边界效应的影响,以forchheimer计算模型为基础,给出了新的阻力压降计算公式,其平均相对误差为5.92%,最大相对误差小于12%。本文还对流动特性进行了示踪观察和压力波动分析。在多孔介质通道内不同流态的流体呈现出不同的流动特征和压力波动变化特性。在forchheimer区,流体流线存在交叉和分离现象,压力脉动相对较小;在湍流区,压力脉动相对较大。多孔介质内的流体同时还存在着滞流、回流以及弥散等现象。最后,利用Fluent计算软件对多孔介质中单相流体流动进行了数值模拟,并将计算结果与实验数据进行了对比分析。结果表明,利用Fluent软件中的简化多孔区域物理模型计算多孔介质中流体流动,一方面在流速较高区域计算出的阻力压降误差较大;另一方面,由于该模型对多孔区域进行了简化,因而不能真实的模拟出多孔介质中流体流动的速度矢量场。

关键词：多孔介质阻力压降 forchheimer模型 Ergun型公式数值模拟