变形介质油藏与井筒耦合流动规律研究

摘要

常规试井分析和油藏数值模拟的研究，通常把井筒处理为点源，不考虑油气在井筒内的流动过程；同时，常规油气藏渗流理论也由于没有考虑油气藏开采过程中岩石骨架的变形对油藏渗透率的影响，不能准确分析油气藏中流体的运动状态。本课题正是在这种背景下提出的，建立了变形介质油藏与井筒耦合流动的数学模型，研究了模型的数值解法，编写出数值模拟软件系统，并绘制了相应的曲线图版，对模型参数进行了敏感性分析。这些研究成果，不仅具有很强的理论价值，而且对油气田的开发具有重要的指导意义。主要研究成果如下： （1）以达西定律和渗透率模量的概念为基础，考虑了油水两相之间的相对渗透率和毛管力的影响，以及双重介质基岩与裂缝之间的拟稳态窜流，通过流体的连续性方程和运动方程分别推导出变形单重介质平面径向油藏、变形单重介质三维油藏、变形双重介质平面径向油藏、变形双重介质三维油藏单相和油水两相的八种渗流模型。 （2）考虑流体在井筒内的层流问题，以范宁方程计算井筒内粘性摩擦的沿程损失，根据质量守恒和动量守恒原理，分别建立了井筒内单相流动模型和油水两相的均相流动模型。对于井口定产量和定压力两种生产情况，以流体产量项为耦合变量，详细讨论了变形介质油藏八种渗流模型与井筒流动模型的耦合方法，给出了变形介质油藏与井筒的八个耦合流动模型。 （3）针对变形介质油藏与井筒单相和油水两相的八个耦合流动模型，采用有限差分方法给出各模型的离散形式，运用解非线性方程组的Newton-Raphson迭代法求解各模型的差分方程组，对于所形成的Jacobi稀疏矩阵采用向量方法和行索引方法进行压缩存储，并且分别使用Thomas算法和预条件双共轭梯度（PBCG）算法求解迭代过程中相应的三对角和七对角稀疏线性方程组，得到油藏的压力和饱和度分布；进而，将油藏井底压力作为井筒动量方程的边界条件，求得井筒内的压力分布。 （4）根据软件工程的基本思想，采用Visual C++6.0作为软件开发工具，研制了变形介质油藏-井筒耦合流动数值模拟软件DR-WBNS系统。通过示例模拟计算，得到各模型的数值解，并绘制相应的图版，对模型参数进行了敏感性分析，验证了本文机理、理论、方法及软件的正确性和有效性。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章前言

第2章变形介质油藏渗流模型

第3章油藏与井筒耦合方法研究

第4章径向油藏-井筒耦合流动数值模拟与结果分析

第5章三维油藏-井筒耦合流动数值模拟与结果分析

第6章变形介质油藏-井筒耦合流动数值模拟软件

第7章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果