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油藏热流固耦合模型研究及应用初探

多孔介质中流体流动问题存在于包括石油工程在内的许多工程问题中。对这个问题的研究经历了由非耦合研究到耦合研究的历程,非耦合研究即单纯的渗流力学研究没有考虑流体渗流与岩石变形之间的双向相互作用,流固耦合研究考虑了流体渗流与岩石变形间的双向相互作用,所建立的流固耦合模型较之非耦合模型更深入准确地揭示了流体渗流、岩石变形的规律。但是,流固耦合理论中,一般假设温度场是恒定的,或者是没有考虑温度场变化与岩石变形、流体流动间的耦合作用,然而,自然界中实际存在的流固耦合系统的温度场通常是变化的,特别是大量存在着一些温度变化比较剧烈的流固耦合系统,如工程中的地热利用系统、石油工业中的热力采油系统等。对于这类问题,若仍用流固耦合模型来模拟其中的渗流、变形、变温规律显然就不准确了,这是因为在这类问题中,热效应与流体孔隙压力导致岩石变形;岩石变形与流体渗流导致温度场变化;岩石变形与热效应导致储渗特性和孔隙流体压力的改变从而影响流体渗流,以上三种效应是同  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南石油学院
西南石油学院

考虑流固耦合效应的整体压裂数值模拟研究

水力压裂技术作为油气水井增产增注的进攻性措施已广泛应用于低渗透油气田的开发。90年代已明确提出必须将水力压裂与油藏工程有机结合起来才能最有效地满足低渗透油气藏开发要求。油田测试和实验研究表明,很多储层—尤其是低渗透或超低渗储层,其渗透率对压力变化是敏感的,地下流体渗流问题实际上是一个油气水渗流与储集层岩石多孔介质弹塑性变形的动态耦合作用极强的过程。但长期以来,无论是单井水力压裂还是整体压裂,都是将岩石和流体作为两个独立系统进行研究,并没有考虑流固耦合作用。本文率先将流固耦合理论引入压裂技术领域,研究流固耦合渗流下的整体压裂生产动态模拟,为整体压裂设计提供依据。主要工作是1 在三轴实验仪上测试了沙三段储层的岩石力学性质,获得了弹性模量与泊松比,为流固耦合的整体压裂奠定了基础;2 从孔隙度和渗透率的定义出发,考虑岩石骨架变形对孔隙度和渗透率的影响,建立了应变孔隙度和应变渗透率模型,用以模拟储层应力和流体压力对孔隙度和渗透率的影响。3...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

非线性板状结构流固耦合复杂响应研究

板状结构在核反应堆燃料元件的结构一体化设计及其它结构工程设计中有着广泛的应用。本文系统地研究了板状结构在不可压缩无粘流以及粘性流体中的流固耦合振动及其复杂响应。利用Hopf分叉的代数判据研究无粘流中板状梁的分叉及稳定性。基于不可压缩粘性流理论,理论上推导了作用在板状梁上的流体动压近似解析表达式,进一步建立轴向不可压缩粘性流作用下非线性板状结构流固耦合动力学模型,研究不同非线性情况下该类系统在分叉点附近的动力学行为,确定周期运动及其稳定性,揭示板状结构流固耦合系统由简单运动进入复杂运动的现象。本文具体研究工作如下:1 基于叠层板在同一时刻有相同变形的前提,建立了不可压缩无粘流中立方非线性板状梁耦合结构的动力学模型,提出采用Hopf分叉的代数判据对无粘流中非线性板状结构流固耦合振动的稳定性及分叉进行研究。对于多自由度系统,以往直接采用经典的Hopf理论判断分叉点时,对其横截条件的研究是技术难点之一。本文利用Hopf分叉地代数判据证明...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

薄膜结构风振响应中的流固耦合效应研究

薄膜结构是近年来应用十分广泛的一种新型大跨度柔性屋盖结构,其基本力学特点是“轻”和“柔”,因而对脉动风荷载的作用十分敏感,风荷载是结构设计中的主要控制荷载。膜结构在风荷载的作用下通常会产生较大的变形和振动,这种大幅的变形和振动反过来也会影响到其表面风压分布,产生所谓的“流固耦合”效应。因此,要对膜结构的风荷载以及风振响应做出准确估算,除了借助常规分析手段外,还需要特别关注流固耦合的影响。但是由于膜结构的外形和自身力学性能的复杂性,特别是几何非线性的影响,使得对膜结构流固耦合问题的研究异常复杂。目前国内外在这一领域的研究均处于起步阶段。本文首先基于弱耦合分区求解策略,在Compaq Visual Fortran6.5环境下搭建了薄膜结构三维流固耦合效应的数值模拟平台(本文称之为“直接数值模拟方法”)。程序采用模块化编程思想,主要包含几何建模、流体分析、结构分析和数据交换四个模块。其中几何建模模块采用自行编制的膜结构找形分析程序;流...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》2019年04期
Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)

关于单弯管系统中流固耦合实验的概述(英文)

1 IntroductionElbows are key elements in pipe systems. Theyare needed to guide fluid from one place to another,and they determine—together with the supports—thestatic and dynamic behavior of structure and fluid.Acoustic flow and pressure perturbations as well asthe associated mechanical vibrations are necessarycomponents in integrity and safety studies. Short-term events like hydraulic transients may lead to un-accep...  (本文共10页) 阅读全文>>

《信息记录材料》2017年02期
信息记录材料

煤层气热流固耦合模型数值模拟研究现状

煤层气作为清洁能源,其开发利用对于能源的合理利用及环境保护意义重大。煤层渗透率极低,同时对煤层气的吸附作用较强,致使煤层气的储藏形式以吸附气体为主,可利用的储层能量不足,使开采难度进一步加大。以往在做煤层气的研究时,通常只考虑气体和水在基质孔隙中的渗流,而忽略了处于游离态的气体以及吸附气体含量变化而引起的煤体变形以及变形反作用于渗流的影响。与此同时,假设为定温条件下的等温吸附实际上也没有考虑到变化的热量对于开采煤层气的影响,除此之外,煤体应力会随温度的变化发生改变,导致煤体发生形变。煤层温度的变化也会影响煤层气的吸附解吸能力及煤体的变形等,从而影响煤层气的渗流速率及产量。胡耀青等人通过实验研究了煤体在不同温度和应力下的物性得到:煤储层的渗透率会随着地层深度的增加而减小。大量的实验研究都表明,煤层温度的变化会极大的影响煤层气的吸附解吸性以及煤层渗透率。为了能够准确的预测煤层气开采过程中系统内部各参数的变化,同时能使煤层气抽采模拟进...  (本文共2页) 阅读全文>>