油气流–固耦合渗流研究进展

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1、第24卷第24期岩石力学与工程学报Vol.24No.242005年12月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringDec.，2005油气流–固耦合渗流研究进展同登科，杨河山，柳毓松(中国石油大学，山东东营257061)摘要：介绍了多孔介质流–固耦合渗流研究的重要意义，对多孔介质流–固耦合渗流研究进展加以综述和讨论，提出了进一步深入研究的方向，并着重讨论了近十年来油气流–固耦合多相渗流及其应用研究和各种耦合方法，为其他渗流工作提供一定的参考。关键词：渗流力学；流–固耦合；数值模拟；多孔介质中图分类号：TE312文献标识码：A文章编号：1000

2、–6915(2005)24–4594–09ADVANCESINRESEARCHONFLUID-SOLIDCOUPLINGSEEPAGEINPOROUSMEDIATONGDeng-ke，YANGHe-shan，LIUYu-song(ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China)Abstract：Theimportantsignificancefortheresearchonfluid-solidcouplingseepageinporousmediaisintroduced.Developmentsofthefluid-solidflo

3、wintheporousmediaarereviewed；andthefurtherresearchdirectionsarealsopresented.Particularly，studiesonthefluid-solidcouplingmultiphaseflowanditsapplicationandstudiesonvariouscouplingmethodsinthelasttenyearsarediscussed.Thefluid-solidcouplingflowisconcernedchieflywithflowofoilandgasthroughporousmed

4、ia.Itisconsideredthattheestablishmentanddevelopmentofinteractioncuplingformultiphasefluidsandmultifieldmodelsanditsnumericalmethodhavegreatmeaningsofthefluid-solidcouplingmechanics.Keywords：seepagemechanicsinporousmedium；fluid-solidcoupling；numericalsimulation；porousmedium究液体在孔隙中的流动，而没有考虑固体的变形及

5、1引言流体流动和固体变形之间的相互作用。岩体变形和流体流动耦合在石油、土木、环境、地质和矿业工天然岩体中存在着大量的孔隙或裂隙，这些缺程等很多方面具有重要的意义。陷不但大大地改变了岩体的力学性质，也严重影响油气储集层中的孔隙既是流体储存的空间又是着岩体的渗透特性。岩体孔隙中存在着流体，岩体流体运动的通道。油气的一次开采过程，实际是孔的渗流场受环境的影响很大，而渗流场的改变反过隙流体压力下降导致孔隙压缩，并在地应力的作用来又对应力场产生影响，这就形成了应力场与渗流下将油气挤出储集层的过程。因此油气储集层的孔场的耦合。固相、液相和气相耦合成一种连续介质，隙度及变形能力与油气的储集量及一次

6、开采量直接应作为一个整体来考虑。然而传统的渗流力学只研相关。在一次开采后期，由于大量流体的采出，使收稿日期：2004–06–29；修回日期：2004–11–15基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB211708)；山东省自然科学基金资助项目(Y2003F01)作者简介：同登科(1963–)，男，博士，1997年于石油大学(北京)获博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事渗流力学及其应用方面的教学与研究工作。E-mail：tongdk@mail.hdpu.edu.cn。第24卷第24期同登科等.油气流–固耦合渗流研究进展•4595•得含油层的压力降低，引起上覆岩

7、层的变形、压实固结理论应用到了横观各向同性的孔隙弹性介质和沉降，由此将带来严重后果，必须加以研究。在中。文[10]考虑了几何非线性和材料非线性，并在二次和三次开采过程中，驱替流体的高压不仅为油Biot三维固结理论基础上提出了广义Biot公式。气的流动提供了驱动力，而且使孔隙空间得以扩张，研究流–固耦合渗流问题的另一种方法是所谓[11，12]提高了储集层的渗透能力，实现了增产的目的。因的混合物理论。这个理论是由Truesdell引入的，此研究驱替过程中的流–