油气渗流水动力水模型及其数值模拟系统

毕业论文题目：油气渗流水动力水模型及其数值模拟系 摘 要 在水动力环境下，油气主要受到与水之间的密度差而造成的浮力、自身重力和毛细管压力及水动力。而油气运移的方向、规模和聚集部位则主要决定于储集层中渗流场的特征。也就是说，在水动力环境下，水动力是油气二次运移的控制因素。因此对水动力在油气运移、圈闭中所起的作用进行进一步的研究是很有意义的。 数值模拟技术作为一种新的量化预测手段，随着计算机技术的快速发展，近年来得到了迅猛发展（如盆地模拟技术）。我们有必要建立水动力环境下的油气运移与聚集的数学模型，并开发出相应的计算机数值模拟软件。本论文的研究就是基于这一考虑而进行的。 油气的渗流和圈闭总是在具有一定孔隙结构的储集层和有关地质构造环境中进行的。因为储集层中有固体基质和孔隙空存在而且在孔隙空中充满有油气或水，这满足多孔介质的特性。因此可以使用多孔介质中流体渗流的有关理论来研究储集层中的油气渗流过程中的水动力作用情况。 在研究油气渗流之前，有必要讨论储集层中影响油气运移的主要储集层参数，它们包括孔隙度、渗透率、饱和度、润湿性、毛细管压力及温度等，文中还讨论了它们之间的相互关系，及其与油气渗流之间的关系。 通过对油气渗流过程中的流体场、受力场和温度场的分析，可知油气在渗流过程中的相应流体状态、受力（主要有重力、粘滞力、弹性力、毛细管力、浮力和流体压力） 情况及储集层中的温度变化规律。储集层中构成渗流场的物质是水，水是连续相，它是形成流体势能、引起流体渗流的主要动力之一。而油气是被水负载的物质，它没有引发区域渗流的能力。在水动力环境下，地下水动力是油气二次运移的控制因素。 由水动力圈闭原理可知，油气在储集层中的运移方向和聚集位置与其势能分布有关，油气运移的根本原因是因为势能差的原因，通过分析油气与水之间的相互关系，可知油气势能与其伴生水的势能有定量关系。因而，如果能够计算储集层中的水势能分布，根据上述理论同样可以求得相应的油气势能分布情况，这对确定水动力条件下油气渗流方向和圈闭位置是很有意义的。 本论文在详细论述储集层结构和性质及多相流体渗流基本规律和方式的基础上，将多孔介质中流体渗流理论、油气水动力圈闭原理及与地下水动力学理论三者结合起来，并根据实际地质条件，建立一套描述水动力环境下油气渗流及水运动情况的数学模型。由前述理论可知，只要求出储集层中水的势能分布，就可以求出油气的势能分布。因此，本文首先对所建数学模型求数值解，得出模拟区的各离散点的水势能。再结合油水势能关系模型，求出了相应的油势能分布情况。在本论文中采用有限差分法对模型求数值解，从时间和空间两方面对模型进行了离散。论文通过所编制的油气勘探水动力学数值模拟系统，在输入了足够多的参数（包括样点基本参数、地层参数、储集层参数和储集层流体参数），可以对油气运移过程中的流体势能（包括油势能和水势能）、油层厚度分布、压力系统及油层形态进行模拟，系统对模拟结果提供了数据和可视化两种形式的输出。通过对深度－压力曲线的分析可确定储集层中的油水可能界面、油水相对厚度等，如果模拟了足够多的点，并将结果绘出，对研究整个模拟区的流体压力分布是很有意义的。同样通过对流体势分布图和储层厚度分布图的分析，可以确定油气在水动力作用下的运移方向、可能圈闭位置等，以便为确定合理的钻井部位提供可靠的参考资料。为了验证模型的正确性，本论文对胜利油田某井区进行了模拟，结果与实际基本相符。