外電場作用下縫洞介質(zhì)單相滲流數(shù)值模擬研究.pdf

1、外加電場導(dǎo)流驅(qū)油技術(shù)是近十幾年來提出的一種高效開采技術(shù)，它主要是利用巖石、油、水三者的電性差異，通過物理場對飽和流體的巖石介質(zhì)施加影響，使地層中發(fā)生各種電化學(xué)效應(yīng)以及電滲、電泳等多種電動力學(xué)效應(yīng)，從而改變油水的滲流規(guī)律。 本文從流體基本運動方程出發(fā)，初步建立了外電場作用下縫洞介質(zhì)內(nèi)單相滲流的數(shù)學(xué)模型；研究了有限元求解方法，推導(dǎo)了有限元方程的數(shù)值模型，采用COMSOLMultiphysies軟件對文獻(xiàn)中縫隙網(wǎng)絡(luò)單相滲流和彎管中單相

2、電滲流算例進(jìn)行了數(shù)值計算，計算結(jié)果和文獻(xiàn)結(jié)果之間的相對誤差小于1.27％，驗證了外電場作用下縫洞介質(zhì)單相滲流數(shù)值模擬有限元方法的可行性。 研究了外電場作用下縫洞介質(zhì)的滲流機(jī)理，給出了外電場作用下縫洞中速度、壓力和電勢分布，結(jié)果表明電場能有效增加縫洞中流體的速度；縫洞的存在對等壓線和等勢線的分布都會產(chǎn)生很大的影響。 設(shè)計了不同徑寬比、不同洞密度和不同洞隙度的三類16個二維縫洞模型，系統(tǒng)地研究了外電場對不同縫洞結(jié)構(gòu)介質(zhì)中單相

3、流體(水)滲流的影響，研究結(jié)果表明外電場可有效增加縫洞介質(zhì)中流體的滲流速度。電場強(qiáng)度在0～5V/cm范圍內(nèi)變化時：不同徑寬比模型滲流速度是無電場作用下的1—10.2倍；不同洞密度模型滲流速度是無電場作用下的1～5.8倍；不同洞隙度模型滲流速度是無電場作用下的1～4.5倍。在相同壓力梯度和電場強(qiáng)度的情況下，電場對滲透率較小的縫洞模型滲流影響較大。研究了不同縫洞模型的非線性滲流特征，結(jié)果表明模型滲透率越大，越容易出現(xiàn)非線性滲流；在三類模型中