强化采油油藏数值模拟基本方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:112

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出版时间:2002-6

价格:20.00元

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isbn号码:9787502137854

丛书系列:

图书标签:

• 油藏数值模拟
• 强化采油
• 石油工程
• 数值方法
• 油藏工程
• 模拟技术
• 油气开发
• 油藏动态分析
• 计算流体力学
• 油田开发

地球深部蕴藏的石油，是人类文明发展的重要能源。然而，如何更高效、更经济地将这些珍贵的资源从地下提取出来，一直是石油工业面临的重大挑战。随着技术的不断进步，采油作业已不再是简单的“打一眼井，抽一桶油”，而是涉及复杂的地质构造、流体流动机制以及精细化的工程调控。在这个背景下，对油藏进行精确的数值模拟，已成为指导油气开发、优化生产策略、预测资源潜力的核心手段。《储层流动物理与多相耦合数值模拟》一书，正是为深入理解这一复杂过程，并掌握先进的数值模拟技术而精心打造的理论与实践指南。 本书系统阐述了油藏流体流动所遵循的基本物理原理，从宏观到微观，由表及里地揭示了油水、油气、气水等不同相态流体在多孔介质中的复杂行为。我们将首先回顾经典的多孔介质渗透理论，包括达西定律及其推广形式，深入探讨流体黏度、渗透率、孔隙度和饱和度等关键参数的意义及其影响因素。然而，在真实的油藏环境中，流体的流动远非如此简单。书中将重点介绍非达西流动、弹性和黏弹性流体流动、以及在低渗透、致密油藏中常见的滑移流动和库埃特流动等现象。这些现象的出现，往往是因为流体与岩石骨架之间存在复杂的相互作用，或是流体本身的性质发生了显著变化。 随后，本书将深入剖析油藏中的多相流动机理。在大多数油藏中，流体并非单一成分，而是包含原油、地层水和天然气。这三种流体在油藏压力、温度变化以及注入水或气的作用下，会发生复杂的相态变化和相互作用，例如原油的膨胀、气体的析出、水的毛管凝聚等。我们将详细讨论饱和度、相对渗透率和毛管压力等概念，它们是描述多相流体在孔隙空间中分布和流动能力的关键指标。书中将通过大量实例，讲解如何根据实验数据或理论模型来确定这些参数，并分析不同储层条件下，油水、油气、气水相对渗透率曲线的差异及其对采油进程的影响。 为了能够定量地描述和预测油藏的流动行为，数值模拟技术应运而生。本书将系统介绍油藏数值模拟的数学基础和数值方法。我们将从最基本的守恒定律（质量守恒、能量守恒、动量守恒）出发，推导出描述油藏流动的控制方程组。这些方程组通常是非线性的偏微分方程，具有高度的复杂性，无法直接求解。因此，我们需要借助数值计算的方法来求解它们。 书中将详细介绍离散化技术，包括有限差分法、有限体积法和有限元法。我们将逐一剖析这些方法的原理、推导过程以及它们各自的优缺点。对于初学者而言，有限差分法因其直观性和易于实现而成为入门的理想选择。本书将重点讲解如何将连续的偏微分方程在时间和空间上进行离散化，将其转化为一组代数方程组，从而可以在计算机上进行求解。有限体积法在处理守恒律方面具有天然的优势，特别适用于复杂的几何形状和多相流问题，因此书中也会对其进行深入探讨。有限元法则以其强大的几何适应性和对复杂边界条件的良好处理能力，在精细化的油藏模拟中发挥着越来越重要的作用，本书亦将对其进行必要的介绍。 在数值方法的选择上，本书将着重讨论求解大型稀疏线性方程组的迭代法，如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代、SOR（逐次超松弛）迭代，以及更高效的预条件共轭梯度法（PCG）和广义最小残差法（GMRES）等。这些方法是实现高效数值模拟的关键。同时，为了处理非线性方程组，我们将介绍非线性方程的求解方法，如牛顿-拉夫逊方法及其变种。 本书的另一大亮点在于对多相流耦合数值模拟技术的深入阐述。在油藏开发过程中，不仅仅是单一相态的流动，而是多种流体的相互作用。例如，在注水开发中，水驱油的效率取决于油水之间的界面行为、毛管力以及相对渗透率的变化。在气顶驱动或气窜的情况下，气体的流动也会对油的流动产生显著影响。书中将详细讨论如何将不同相态的流动方程耦合起来，形成一个统一的求解框架。这涉及到如何处理不同相态之间的界面，如何计算相界面的相变，以及如何在数值求解过程中保证各相的守恒性和稳定性。 具体而言，对于油水两相流，我们将介绍显式差分、隐式差分以及全隐式差分求解策略，并分析它们在稳定性、精度和计算效率上的权衡。特别地，本书将详细讲解如何处理含水率和油水界面的演化，以及如何通过数值方法捕捉水窜、绕流等复杂现象。对于油气两相流，我们则需要考虑天然气在油藏压力下降过程中的析出、膨胀以及溶解行为。书中将介绍气体相变模型，如气泡模型和泡沫模型，并讨论如何将其融入数值模拟框架。这对于模拟气顶驱动、注气开发以及天然气的水力压裂等过程至关重要。 更进一步，本书还将触及油、水、气三相耦合的复杂问题。在一些油藏中，例如低饱和度油藏或含水率较高的油藏，三种流体可能同时存在并相互作用。三相流动模拟的难度显著增加，因为它涉及到更复杂的相平衡关系、多相相对渗透率模型以及非线性方程组的求解。本书将系统介绍三相流动的控制方程，并重点讲解常用的三相相对渗透率模型，如Stone模型、Corey模型等，并探讨如何根据实验数据对其进行校准。同时，针对三相耦合数值求解的挑战，本书将介绍一些先进的数值算法，以提高计算效率和模拟精度。 除了流体流动本身，油藏的物理性质也会在开发过程中发生变化，例如岩石的体积变化（压实与膨胀）、孔隙度的改变等。在某些情况下，这些因素与流体流动耦合起来，对采油效果产生重要影响。本书将在相关章节中，对这些物理耦合效应进行必要的讨论，并介绍相应的数值处理方法，以便更全面地刻画油藏的真实行为。 本书的编写风格力求深入浅出，既有严谨的理论推导，又不乏生动的实例分析。每章都会配有相应的例题，帮助读者巩固所学知识，并理解抽象的数学模型如何应用于实际的油藏问题。我们还将探讨一些实际的油藏数值模拟案例，例如海上油田开发、特高含水油藏的堵水措施优化、致密油藏的注气开发潜力评估等，展示数值模拟在解决实际生产问题中的强大能力。 《储层流动物理与多相耦合数值模拟》一书，旨在为石油工程、油藏工程、地质学等相关专业的学生、研究人员以及油田一线的工程师提供一套系统、全面、实用的学习资源。通过掌握本书所介绍的理论知识和数值模拟技术，读者将能够更深入地理解油藏流动的本质，更有效地评估油藏的开发潜力，更科学地制定开发方案，从而在日益激烈的能源竞争中，实现油藏资源的最大化利用。这本书不仅是一本教材，更是一扇通往油藏工程领域前沿研究的窗口。

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