检索结果-内蒙古大学图书馆

石油学报 2025年第3期46卷 574-587页

作者：姚军王通孙致学孙海黄朝琴中国石油大学(华东)油气渗流研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行... 详细信息

复杂裂缝系统热-流-固耦合流动广泛存在于非常规和深层油气藏开发过程中,由于裂缝系统热-流-固耦合数值模拟计算量巨大,并行计算技术是实现裂缝系统精细数值模拟的有效方法。对基于通用网格嵌入式离散裂缝模型的热-流-固耦合大规模并行数值模拟技术进行了研究。首先,基于区域分解方法,研发了嵌入式离散裂缝模型大规模并行求解技术,并且提出了在非结构网格中,基质与裂缝两套独立系统的连接关系分解方法。其次,针对多组分热-流-固耦合问题,使用有限体积法实现了组分流动、传热与力学控制方程的统一数值离散,使用顺序隐式牛顿方法对耦合非线性问题进行并行迭代求解。最后,通过与解析模型对比验证了数值方法的准确性,并且将数值模拟器应用于多层页岩气藏立体开发、深层高温裂缝性油藏注水开发数值模拟,并且在不同并行规模下对并行计算性能与可扩展性进行了分析。实现的并行数值模拟技术能够对实际工程中的三维离散裂缝系统进行大规模精细并行数值模拟,并且在不同的并行规模下都取得了良好的并行性能与可扩展性,能够成为裂缝性油气藏开发的有效设计与分析工具。

关键词：油藏数值模拟嵌入式离散裂缝模型热-流-固耦合并行计算网格

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基于XFEM-MBEM的嵌入式离散裂缝模型流固耦合数值模拟方法

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力学学报 2021年第12期53卷 3413-3424页

作者：杜旭林程林松牛烺昱方思冬曹仁义中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石化石油勘探开发研究院北京100083

离散缝网的表征与模拟是目前国内外研究的热点.在非常规油气开发过程中,由于地应力场的存在会对裂缝的流动属性产生显著影响,若将裂缝视为静态对象,与矿场数据会出现极大偏差,因此要基于动态裂缝做更深入的研究.本文针对致密油藏应力场... 详细信息

离散缝网的表征与模拟是目前国内外研究的热点.在非常规油气开发过程中,由于地应力场的存在会对裂缝的流动属性产生显著影响,若将裂缝视为静态对象,与矿场数据会出现极大偏差,因此要基于动态裂缝做更深入的研究.本文针对致密油藏应力场-渗流场耦合力学问题,提出了一种高效的混合数值离散化方法,其中采用扩展有限元法(XFEM)求解岩石的弹性形变,采用了混合边界元法(MBEM)精确计算基岩与裂缝间的非稳态窜流,这两种数值格式是完全耦合的,并对整体计算格式的时间项进行了全隐式求解,可准确表征致密油藏开采过程中的裂缝变形及流体流动机理.此外,本文采用了嵌入式离散裂缝前处理算法显式表征大尺度水力压裂缝,并考虑了支撑剂的作用;采用了双孔有效应力原理和双重介质隐式裂缝表征方法,可捕捉基质与小尺度天然裂缝的动态信息;由此,本文所提出的混合模型综合表征了基质-天然裂缝-水力压裂缝共同组成的致密油藏复杂渗流环境,并通过几个实例论证了模型的准确性,研究表明:对致密油藏压裂水平井进行产能评价时,应力场所引起渗流参数的改变及裂缝开度降低的影响不可忽略.本文研究可为非常规油气资源的开发提供理论指导.

关键词：致密油藏嵌入式离散裂缝模型扩展有限元混合边界元流固耦合

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基于嵌入式离散裂缝模型的页岩气开发参数优化

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天然气工业 2024年第12期44卷 105-115页

作者：徐颖洁陈玉林何封秦佳正汤勇段胜才何佑伟中国石油西南油气田公司页岩气研究院四川省成都市油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学四川省成都市中国石油集团川庆钻探工程有限公司页岩气勘探开发项目经理部

四川盆地威远页岩气区是国家级页岩气示范区的重要战场,目前已取得良好的规模效益开发,但随着商业化开采规模不断增大,水平井井距不断缩短、压裂级数和用液量不断增加,导致多井缝网复杂,生产上表现出了产量递减快、井间干扰严重等特点... 详细信息

四川盆地威远页岩气区是国家级页岩气示范区的重要战场,目前已取得良好的规模效益开发,但随着商业化开采规模不断增大,水平井井距不断缩短、压裂级数和用液量不断增加,导致多井缝网复杂,生产上表现出了产量递减快、井间干扰严重等特点。为实现页岩气单井高产稳产以及页岩气的规模有效开发,亟须开展优化威远页岩气区开发参数研究。为此,基于该区不同区域地质特征,采用嵌入式离散裂缝模型精确刻画与表征了威远页岩气区的复杂缝网,并开展该区块页岩气藏4类典型分区的井距、裂缝间距、导流能力、水平井水平段长等开发参数优化研究。研究结果表明:①嵌入式离散裂缝模型可对裂缝进行精确表征,比较适用于页岩气藏开发过程中与裂缝相关的参数优化;②最优井距与区块孔渗呈正相关关系,裂缝半长越长,最优井距越大;③降低裂缝间距可增加压裂裂缝的总长度,从而有效提高页岩气产量,开发过程中应在保证缝间干扰较小的情况下,尽可能降低裂缝间距;④相同地质条件下,优化页岩气井间井距后,不同裂缝半长下导流能力对产气量的影响趋势基本相同;⑤水平井段长越长,产气量越高。结论认为,研究结果可为科学编制页岩气开发方案和压裂方案提供技术依据,对于提高页岩气采收率具有重要借鉴和参考意义。

关键词：四川盆地威远页岩气开发参数优化嵌入式离散裂缝模型数值模拟

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基于嵌入式离散裂缝模型的增强型地热系统热—流—力—化耦合分析

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天然气工业 2023年第7期43卷 126-138页

作者：韩东旭张炜韬焦开拓宇波李庭宇巩亮王树荣北京石油化工学院机械工程学院中国石油大学(华东)新能源学院西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室

增强型地热系统(以下简称EGS)在长期取热过程中会受到流(Hydraulic)、热(Thermal)、力(Mechanical)、化(Chemical)等多种物理场的综合作用影响。虽然嵌入式离散裂缝模型(以下简称EDFM)能够有效模拟裂缝型储层中流场、温度场、力场和浓... 详细信息

增强型地热系统(以下简称EGS)在长期取热过程中会受到流(Hydraulic)、热(Thermal)、力(Mechanical)、化(Chemical)等多种物理场的综合作用影响。虽然嵌入式离散裂缝模型(以下简称EDFM)能够有效模拟裂缝型储层中流场、温度场、力场和浓度场的变化,但目前基于EDFM的热—流—力—化(以下简称THMC)四场耦合的相关研究和认识还不足。在考虑储层非均质性、物性参数变化和水—岩反应的基础上,基于EDFM建立了裂缝型储层的THMC四场耦合模型,对EGS运行过程中的流场、温度场、位移场和浓度场的时空演化进行了模拟分析。研究结果表明:(1)当基岩渗透率较低时,开采温度下降缓慢,EGS可维持较长年限的较高开采温度,但渗透率较低时会造成开采井质量流率减小,进而影响净取热功率;(2)当裂缝渗透率或裂缝开度发生改变时,EGS均可维持一定年限的较高温度稳定输出,随后出现不同幅度的下降,但当裂缝渗透率增大到一定值或者裂缝开度减小到一定值时,改变裂缝参数对开采温度的影响减弱;(3)当EGS运行40年时,采用变物性流体比采用常物性流体计算的开采温度偏低22℃,而考虑水—岩反应的开采温度偏低了15℃,储层平均孔隙度值增大12.5%。结论认为:(1)在对长期运行的EGS进行研究时,应综合考虑储层岩石参数、注入流体物性以及水—岩反应等因素的影响;(2)未来应考虑储层其他矿物组分的化学反应、力学变形对流—热—化三场影响的双向耦合,以便为EGS储层的工程开发和利用提供更准确、可靠的预测。

关键词：增强型地热系统嵌入式离散裂缝模型热—流—力—化耦合模型裂缝型储层水—岩反应热开采影响因素数值模拟

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多尺度嵌入式离散裂缝模型模拟方法

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计算力学学报 2018年第4期35卷 507-513页

作者：张庆福黄朝琴姚军王月英李阳中国石油大学(华东)石油工程学院青岛266580

天然裂缝性油藏和人工压裂油藏内裂缝形态多样,分布复杂,传统的离散裂缝模型将裂缝作为基岩网格的边界,采用非结构化网格进行网格划分,其划分过程复杂,计算量大。嵌入式离散裂缝模型划分网格时不需要考虑油藏内的裂缝形态,只需对基岩系... 详细信息

天然裂缝性油藏和人工压裂油藏内裂缝形态多样,分布复杂,传统的离散裂缝模型将裂缝作为基岩网格的边界,采用非结构化网格进行网格划分,其划分过程复杂,计算量大。嵌入式离散裂缝模型划分网格时不需要考虑油藏内的裂缝形态,只需对基岩系统进行简单的网格剖分,可以大大降低网格划分的复杂度,从而提高计算效率。然而,在油藏级别的数值模拟和人工压裂裂缝下的产能分析中,仍然存在计算量巨大、模拟时间过长的问题。本文提出嵌入式离散裂缝模型的多尺度数值计算格式,使用多尺度模拟有限差分法研究嵌入式离散裂缝模型渗流问题。通过在粗网格上求解局部流动问题计算多尺度基函数,多尺度基函数可以捕捉裂缝与基岩间的相互关系,反映单元内的非均质性,因此该方法既有传统尺度升级法的计算效率,又可以保证计算精度,数值结果表明这是一种有效的裂缝性油藏数值模拟方法。

关键词：多尺度模拟有限差分法裂缝性油藏嵌入式离散裂缝模型数值模拟渗流

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基于混合碰撞检测的嵌入式离散裂缝模型前处理算法

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计算物理 2023年第6期40卷 727-734页

作者：刘祎琳高国忠长江大学非常规油气省部共建协同创新中心湖北武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100

基于嵌入式离散裂缝模型,针对前处理算法中裂缝面与基质网格相交计算的关键问题,进行算法实现与优化。首先,通过裂缝包围盒与基质网格进行碰撞检测,来快速判断裂缝面与基质网格是否相交;其次,在确定相交后作交点计算,了解基质内包含裂... 详细信息

基于嵌入式离散裂缝模型,针对前处理算法中裂缝面与基质网格相交计算的关键问题,进行算法实现与优化。首先,通过裂缝包围盒与基质网格进行碰撞检测,来快速判断裂缝面与基质网格是否相交;其次,在确定相交后作交点计算,了解基质内包含裂缝情况;最后,对基质与网格相交情况进行非相邻连接分类。数值实验证明该方法的有效性。

关键词：裂缝嵌入式离散裂缝模型碰撞算法相交算法

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适用于任意形状倾斜裂缝面的三维嵌入式离散裂缝模型前处理算法

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科学技术与工程 2020年第3期20卷 1035-1043页

作者：饶翔程林松曹仁义安小平雷征东中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院西安710018 中国石油勘探开发研究院北京100083

为了实现嵌入式离散裂缝模型(EDFM)的维度升级,使EDFM能够有效处理任意形状的倾斜裂缝面,提出一个适用于任意形状裂缝面的三维EDFM前处理算法,提供了解决EDFM维度升级关键困难的一种具体思路,继而依据该前处理算法实现了能够适用于任意... 详细信息

为了实现嵌入式离散裂缝模型(EDFM)的维度升级,使EDFM能够有效处理任意形状的倾斜裂缝面,提出一个适用于任意形状裂缝面的三维EDFM前处理算法,提供了解决EDFM维度升级关键困难的一种具体思路,继而依据该前处理算法实现了能够适用于任意形状倾斜裂缝面的三维EDFM,并在本文中给出了具体的数值案例,说明了所提前处理算法的有效性。

关键词：嵌入式离散裂缝模型前处理算法任意形状倾斜裂缝面三维油藏数值模拟

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基于双重介质嵌入式离散裂缝模型的致密油藏产能影响因素

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科学技术与工程 2023年第25期23卷 10780-10790页

作者：肖尊荣赵玉龙张烈辉葛枫杨志冬刘香禺张东旭田野油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 成都610500 中国石油西南油气田公司致密油气勘探开发项目部成都610000 中国石油新疆油田分公司百口泉采油厂克拉玛依834000

致密油藏具有显著的超低孔超低渗特征,准确表征天然微裂缝和水力压裂缝对致密油藏产量准确评价至关重要。研究者们广泛采用嵌入式离散裂缝模型(embedded discrete fracture model, EDFM)研究致密油藏流动规律,通过修改基质网格渗透率表... 详细信息

致密油藏具有显著的超低孔超低渗特征,准确表征天然微裂缝和水力压裂缝对致密油藏产量准确评价至关重要。研究者们广泛采用嵌入式离散裂缝模型(embedded discrete fracture model, EDFM)研究致密油藏流动规律,通过修改基质网格渗透率表征天然微裂缝,无法精细刻画微裂缝与基质间流体交换对流动产生的影响。为克服以上不足,考虑基质、复杂天然微裂缝和人工压裂缝间传质机理,建立了致密油藏双重介质嵌入式离散裂缝模型(dual porosity embeded discrete fracture model, DPEDFM);进一步,对模型进行数值离散处理,编制了相应的模拟器;最后,基于所建立模型研究了天然微裂缝、水平段长度、裂缝间距等多因素对致密油藏产能影响规律。研究结果表明,所建立模型的产能高于传统EDFM模型;水平段长度越长,产能越大;裂缝间距越小,产能越大;应力敏感对致密油藏生产动态有一定影响,并且随着时间推迟,影响逐渐增强;所建立模型实现了对基质、复杂天然微裂缝和人工压裂缝间复杂传质机理的精细刻画,相关研究结论可为致密油藏经济高效开发提供借鉴。

关键词：致密油藏双重介质嵌入式离散裂缝模型天然微裂缝油藏产能

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致密油藏分段压裂水平井嵌入式离散裂缝模型数值模拟研究

致密油藏分段压裂水平井嵌入式离散裂缝模型数值模拟研究

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作者：李博西南石油大学

学位级别：硕士

致密油藏作为一种非常规油气资源,其地质储量丰富,开发潜力大,随着常规油气资源可采储量的减少,迫切需要进行致密油藏的开发,以适应经济发展对油气资源的需求。相比常规油气资源,非常规油气藏具有成藏地质条件复杂,储层非均质性强,渗透... 详细信息

致密油藏作为一种非常规油气资源,其地质储量丰富,开发潜力大,随着常规油气资源可采储量的减少,迫切需要进行致密油藏的开发,以适应经济发展对油气资源的需求。相比常规油气资源,非常规油气藏具有成藏地质条件复杂,储层非均质性强,渗透率低的特点,为了获得工业油流,常采用分段压裂水平井进行开采。数值模拟是预测压裂水平井生产动态的主要方法。与常规油藏相比,分段压裂水平井会形成复杂缝网,由于需要局部网格加密,传统裂缝模型难以表征复杂压裂缝网,而嵌入式离散裂缝模型则避免了这种情况,运算效率高,并且适用于高密度随机天然裂缝分布的储层。基于此,本文开展致密油藏嵌入式离散裂缝模型数值模拟研究,该研究具有重要的理论价值和应用前景。本文在广泛文献调研基础上,以典型致密油藏储层为研究背景,采用嵌入式离散裂缝模型和有限差分方法,开展了致密油藏分段压裂水平井数值模拟的研究。通过研究,完成的主要工作如下:(1)在致密油藏渗流特征的基础上,考虑重力和应力敏感的影响,建立了基于嵌入式离散裂缝模型的二维/三维致密油藏分段压裂水平井耦合数学模型。(2)基于所建立的数学模型,采用矩形网格,利用有限差分方法,建立了半隐式致密油藏分段压裂水平井嵌入式离散裂缝模型的数值模型。(3)为提高计算速度,减少内存占用量,在共轭梯度法(CG)的基础上,编制了基于逐次超松弛预处理共轭梯度法(SSOR-PCG)的大型稀疏矩阵线性方程组求解器,收敛速度快。(4)在WIN7环境下,基于MATLAB平台研制了致密油藏嵌入式离散裂缝模型数值模拟器。该模拟器可模拟二维/三维考虑不同天然裂缝分布的致密油藏分段压裂水平井生产动态。其代码可读性强,灵活性好,可以进行二次开发。针对不考虑天然裂缝分布和应力敏感的油藏模型,将本模拟器结果与商业软件Saphir数值解对比,两者较吻合,验证了模拟器的正确性。(5)利用研制的模拟器分析了考虑不同影响因素下致密油藏分段压裂水平井开发过程中的压力和产能变化规律,并进行了相应的敏感性分析。最后,利用该模拟器进行了致密油藏分段压裂水平井矿场实例分析,结果与实际较吻合。本文建立的致密油藏分段压裂水平井嵌入式离散裂缝模型数值模拟方法和技术对致密油藏分段压裂水平井产能动态变化预测具有重要指导作用。

关键词：致密油藏天然裂缝嵌入式离散裂缝模型分段压裂水平井产能动态

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非结构网格嵌入式离散裂缝模型流-固耦合数值模拟技术与应用

非结构网格嵌入式离散裂缝模型流-固耦合数值模拟技术与应用

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2023油气田勘探与开发国际会议(2023IFEDC)

作者：王通孙致学廖波姚军中国石油大学(华东

本文使用非结构网格实现了嵌入式离散裂缝模型流-固耦合数值模拟。该嵌入式离散模型使用两套完全独立的基质与裂缝网格，该模型中基质与裂缝网格间的连接方式更复杂，但是保证了裂缝网格的质量不受基质网格与裂缝倾角的影响。在流-固耦... 详细信息

本文使用非结构网格实现了嵌入式离散裂缝模型流-固耦合数值模拟。该嵌入式离散模型使用两套完全独立的基质与裂缝网格，该模型中基质与裂缝网格间的连接方式更复杂，但是保证了裂缝网格的质量不受基质网格与裂缝倾角的影响。在流-固耦合模拟中对基质部分使线弹性多孔介质力学模型，天然裂缝形变使用Barton经验模型，水力裂缝使用球状支撑剂嵌入的解析模型。渗流-力学控制方程使用固定应力法迭代求解，所有控制方程均采用有限体积法离散，并且与解析模型对比验证了模型的准确性。本文使用该模型模拟了三维天然裂缝发育的页岩气藏，在使用水平井压裂开采中的流动与力学过程。与等效裂缝表征方法相比，非结构网格嵌入式离散裂缝模型能够精细模拟裂缝间流动。同时与结构化网格嵌入式离散裂缝模型相比，还有更好的网格适应性，能够精确模拟复杂地质模型的天然裂缝系统。

关键词：裂缝性油藏数值模拟嵌入式离散裂缝模型非结构网格流固耦合

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