论文摘要
裂缝内可压缩流动广泛存在于油气开采、CO2埋存、地下水污染处理等工业生产及自然界中,是能源开发、环境治理等领域重点关注的问题。例如,在天然气开采中的高压气井井筒附近,气体的可压缩性对流动的影响显著。本文将基于气体动理学格式（Gas Kinetic Scheme,GKS）在孔隙尺度上模拟裂缝内可压缩流动,并分析流动达到阻塞的影响因素,研究基质岩块系统与裂缝系统之间的窜流对出流流量的影响。以下是本文研究工作的主要内容:1、结合直角网格技术,开发了针对多孔介质内流动的GKS模拟方法。检验了该数值方法模拟复杂区域的不可压低速渗流和可压缩流动的可行性与有效性。测试结果表明:开发的GKS程序能够有效地处理复杂边界形状;相比于单松弛格子玻尔兹曼方法,GKS能够精确实现壁面无滑移边界条件,从而正确反映渗透率与黏性无关的特性;对于Berea砂岩切片结构中的复杂流动,模拟结果与实验吻合较好,能较精确地计算出渗透率。2、模拟了曲张管道内的可压缩流动,分析了管道的各项特征参数（如管道长度,凸起物的幅度,凸起物个数等）及管道截面形状对管内可压缩流动的影响,总结了管内流动发生阻塞的相关规律:对于该类曲张管道模型,管内阻塞的位置均是位于喉道处,且管道越短或凸起幅度越大或凸起物越多,管道越容易发生阻塞;临界压力比与管道长度存在线性关系;各项参数相同时,圆管道比平行通道更容易发生阻塞。3、提出了与气藏储层的平均压力、气藏储层的渗透率、裂缝尺寸、气体动力学黏度等相关的基质-裂缝窜流边条件,并将其应用到直圆管内可压缩流动的研究中。模拟结果表明:流入管内的气体总量是气藏储层的平均压力与井筒压力比值的非线性函数,且存在饱和现象;当气藏储层的平均压力与井筒压力比值较大时,井筒中的大部分气体都产自裂缝与井筒连接处附近的储层区域。总之,本文结合直角网格技术,开发了针对多孔介质流动的GKS模拟方法,检验了该数值方法模拟复杂区域的不可压低速渗流和可压缩流动的可行性与有效性,为进一步研究多孔介质内的输运问题提供了有效的工具;此外,本文还提出了一种基质-裂缝窜流边条件,分析了井筒附近的流道四周存在窜流时,对流道内可压缩流动的影响,为以后的相关研究奠定了基础。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 曾伟
导师: 陈松泽
关键词: 裂缝,孔隙尺度,可压缩流动,阻塞流,气体动理学格式
来源: 华中科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 力学,石油天然气工业
单位: 华中科技大学
分类号: TE37;O35
DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.000489
总页数: 83
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