低渗透储层流固耦合渗流理论与数学模型

"低渗透储层流固耦合渗流理论模型 (2002年)" 在石油开采领域，尤其是在低渗透储层的开发中，流固耦合渗流理论模型扮演着至关重要的角色。低渗透储层指的是具有较低孔隙度和渗透率的地层，它们对压力变化极其敏感，这使得传统的渗流模型不再适用。这篇2002年的论文聚焦于将渗流力学与岩土力学相结合，以解决这一问题。 作者们建立了一个数学模型，该模型基于流固耦合渗流理论的基本概念，考虑了启动压力梯度（即在流体开始流动前需要克服的压力差）以及低渗透储层特有的渗流特性。启动压力梯度在低渗透储层中尤其重要，因为它影响着流体的启动流动和随后的流动行为。此外，模型还考虑了流体流动如何影响岩石的力学性质，例如导致岩石骨架应力变化和孔隙结构的改变，这些变化反过来又会影响流体流动。 论文指出，在低渗透储层的开发过程中，传统的渗流模型忽视了流体与岩石之间的相互作用，而这在实际操作中可能导致预测不准确。通过流固耦合渗流模型，可以更真实地模拟储层的开发过程，提高开发策略的科学性和经济效益。 论文提到了几个关键的应用场景，包括井壁稳定性分析、出砂预测、水力压裂、储层压实与变形、稠油热采、油藏数值模拟、动态预测、注采系统优化以及可变形储层的动力问题。这些场景都需要考虑流体流动与岩石力学之间的复杂关系。 在低渗透储层的研究中，由于其独特的渗流特性，如渗流曲线偏离线性达西定律，现有的理论和方法往往无法提供精确的预测。因此，针对低渗透储层的流固耦合渗流理论研究显得尤为必要。论文中提到，随着我国低渗透油田开发的增加，这种理论模型的需求更为迫切。 论文最后探讨了油藏中的流体渗流数学模型，区分了油、气、水三相，并简化为油、气两相模型。在这个模型中，油组分仅存在于油相，而气组分可以是自由气相或溶解于油相中。这样的模型化处理有助于简化计算，但仍然需要考虑流体之间的相互作用以及对岩石力学性质的影响。 这篇论文为低渗透储层的开发提供了重要的理论基础，通过流固耦合渗流模型，可以更好地理解和预测这类储层的动态行为，从而指导实际的油田开发工作。