数值模拟在渗流及油气藏勘探中的应用

摘要

非饱和土中水流入渗问题属于水科学研究领域.该问题的研究在农田水利、水土工程、水文地质、生态环境等领域都占有重要地位.对该问题的早期研究中,忽略了空气压力变化对入渗过程的影响.近年来,许多研究人员从实验中得出了气体压力变化对水流入渗有影响,并对一维水流入渗问题进行了求解,该文将进行考虑气体排出过程影响的二维水流入渗问题的数值求解.非饱和渗流是一个多因素相互耦合的过程,该文在作适当的假定条件后,采用孔隙介质力学分析方法,结合孔隙水和孔隙气体在气液交界面上的力学条件,建立具有气体排出过程影响的水流入渗过程的二维数学模型,根据不重叠区域分解法的边界条件,建立控制系统,应用分布参数系统最优控制理论讨论了该控制系统解的存在性和唯一性,通过模拟非饱和土中的水流入渗,研究非饱和土中孔隙水体入渗和孔隙气体的排出过程,对比有、无气体影响的水流入渗过程的数值计算结果,得出采用此种方法来求解非饱和土中的水流入渗,更能真实反映入渗的物理过程,从而为水流入渗问题的求解提供了一种更为符合实际的方法.石油地质的定量研究给油气勘探和开发开辟了一条新的认识途径.为了利用现代化的计算技术再现含油气盆地的地史演化发育过程,以便进一步定量化研究油气的生成、运移和聚集的历史以及预测油气分布规律、分布范围,为石油地质学家提供一个快速、准确、定量、综合的研究手段,该文就含油气盆地的地史演化发育过程为主要研究对象,建立了数学地质模型,运用优化理论与算法,在考虑了剥蚀、欠压实、沉积间断等地质现象的情况下,采用回剥反演法,应用钻井、测井、地震等方法获得的地层物性资料,判别沉积剖面中地层的接触关系,恢复地层的古厚度、古压力,构造了地史恢复的数值模拟方法.该项研究是国家重点基础研究发展规划973项目

目录

文摘

英文文摘

1综述

1.1分布参数系统最优控制问题概述

1.1.1最优控制问题概述

1.1.2分布参数系统最优控制问题描述

1.1.3分布参数系统最优控制的研究工作

1.2非饱和土中水流入渗问题

1.3盆地模拟中的地史模拟问题

1.4本文主要内容

2非饱和土中水流入渗问题的数学模型

2.1水流入渗问题的数学模型

2.1.1水力学预备知识

2.1.2入渗问题数学模型的建立

2.2具有二次性能指标系统的最优控制

2.3水流入渗运动过程的最优控制模型

3水流入渗过程控制模型的数值解法及结果

3.1采用有限差分法进行数值计算

3.2数值计算方法的验证

3.3二维入渗问题的计算结果

4盆地模拟中地史恢复的数学模型

4.1地史恢复机理

4.1.1物质平衡原理

4.1.2孔隙度——深度关系模型

4.1.3各种压力的描述

4.2地史恢复的模拟方法

4.2.1地质参数的确定

4.2.2各地层接触关系判别

4.2.3地层不同时期古厚度恢复

4.3受剥蚀地层剥蚀量计算机理

4.3.1剥蚀现象概述

4.3.2剥蚀量计算的岩石物性分析模型

4.3.3剥蚀时间的确定

4.4欠压实地层古压力计算机理

4.4.1欠压实地层概述

4.4.2欠压实地层异常超压计算的一般模型

4.4.3欠压实地层埋深过程中孔隙度变化的一般规律

4.4.4欠压实地层孔隙度变化特征统计模拟

4.4.5超压力计算的优化模型与算法

4.5地史恢复计算流程

5地史恢复软件系统和计算实例

5.1地史恢复软件系统介绍

5.2系统的组成与功能

5.3松辽地区计算实例

参考文献

硕士期间发表的论文和参加的课题

致谢