考虑热流固耦合作用的多孔介质孔隙尺度两相流动模拟

蔡少斌; 杨永飞; 刘杰

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为了研究深层油气资源在岩石多孔介质内的运移过程,使用一种基于Darcy-Brinkman-Biot的流固耦合数值方法,结合传热模型,完成了Duhamel-Neumann热弹性应力的计算,实现了在孔隙模拟多孔介质内的考虑热流固耦合作用的两相流动过程.模型通过求解Navier-Stokes方程完成对孔隙空间内多相流体的计算,通过求解Darcy方程完成流体在岩石固体颗粒内的计算,二者通过以动能方式耦合的形式,计算出岩石固体颗粒质点的位移,从而实现了流固耦合计算.在此基础上,加入传热模型考虑温度场对两相渗流过程的影响.温度场通过以产生热弹性应力的形式作用于岩石固体颗粒,总体上实现热流固耦合过程.基于数值模型,模拟油水两相流体在二维多孔介质模型内受热流固耦合作用的流动过程.研究结果表明:热应力与流固耦合作用产生的应力方向相反,使得总应力比单独考虑流固耦合作用下的应力小;温度的增加使得模型孔隙度增加,但当注入温差达到150 K后,孔隙度不再有明显增加;温度的增加使得水相的相对渗流能力增加,等渗点左移.

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来源
《力学学报》 |2021年第8期|2225-2234|共10页
作者
蔡少斌; 杨永飞; 刘杰;
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作者单位

中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛 266580;

中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛 266580;

中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛 266580;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类油气水渗流力学;热弹性力学（热应力）;
关键词
多场耦合; 两相流; 多孔介质; 体积平均方法; 有限体积方法;

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