Sun模型及其应用:煤层气越流固气耦合模型及可视化模拟 (平装) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:浙江大学出版社

作者:孙培德

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-09-01

价格:20.0

装帧:平装

isbn号码:9787308030656

丛书系列:

图书标签:

煤层气
越流固气
耦合模型
Sun模型
数值模拟
可视化
地质工程
能源
平装
学术著作

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具体描述

《煤层气藏数值模拟方法与软件开发》内容简介本书深入探讨煤层气藏数值模拟的关键技术与实践应用，旨在为地质、石油工程、矿业工程等领域的科研人员、工程师和研究生提供一套系统的理论指导和操作指南。全书围绕煤层气藏的复杂物理过程，从多物理场耦合机理出发，详细阐述了数值模型构建、求解算法选择、软件开发实现以及可视化模拟的各个环节。第一章绪论本章首先介绍煤层气（CBM）作为一种重要的非常规天然气资源，在全球能源结构中的地位日益凸显。阐述煤层气藏的形成、赋存特征及其开采的特殊性，强调其低渗透、低压、低丰度的特点，以及煤储层中固、气、水之间复杂的相互作用。在此基础上，引出数值模拟作为研究煤层气藏渗流规律、预测开发动态、优化开采方案的关键技术手段。本书的研究目标和主要内容在此得到概括，为后续章节的深入探讨奠定基础。第二章煤层气藏渗流机理研究本章详细解析煤层气藏特有的渗流机理。重点阐述了煤的微观结构，包括煤基质的孔隙结构、裂隙系统以及微孔对气体吸附和解吸的影响。深入剖析了气体在煤基质中的吸附解吸动力学过程，包括Langmuir等温线等经典模型的应用与局限性。同时，详细讲解了煤层气藏中的多相渗流，包括水、气相在裂隙和基质中的流动特性，以及气相在压力降低时从煤基质解吸并向裂隙流动的过程。特别强调了应力敏感性对煤层渗透率的影响，即随着围压的变化，煤层骨架的变形会显著影响裂隙的连通性和渗透性。第三章煤层气藏固气耦合数值模型构建本章聚焦于构建能够真实反映煤层气藏固气耦合机理的数值模型。首先，从弹性力学和固结理论出发，建立了煤储层骨架变形的本构模型，考虑了有效应力原理在煤层中的应用。然后，深入讲解了气相在煤层中的传输方程，包括Navier-Stokes方程在多孔介质中的简化形式（Darcy定律及其修正形式），以及考虑吸附解吸的质量守恒方程。进一步，阐述了固相变形与气相渗流之间的耦合关系。当气压降低时，煤层孔隙压力随之降低，导致围压增大，从而引起煤层骨架的压缩，渗透率发生变化。反之，当注入流体时，孔隙压力升高，围压减小，渗透率也会发生相应改变。模型中引入了应力敏感性函数，用以描述渗透率随有效应力的变化。本章还讨论了煤层中水相的流动，并将其与气相渗流耦合。第四章越流（Crossflow）机理与数值模拟越流是煤层气藏渗流过程中的一个重要现象，尤其是在不同渗透率层段之间或存在断层的情况下。本章详细分析了越流的物理机理，即在压力梯度驱动下，流体（水或气）在垂直方向上的流动。深入探讨了越流对煤层气藏采气规律的影响，例如，上部高渗透裂隙层中的气可能通过越流进入下部低渗透煤层，或下部水层中的水通过越流进入煤层，影响气水界面。在此基础上，本章重点介绍了如何在数值模型中准确地模拟越流现象。这通常涉及到求解三维流动方程，并在层间或断层处设置适当的边界条件来描述越流的强度和方向。讨论了不同越流模型的优缺点，以及如何根据地质特征选择合适的越流模型。第五章数值模型求解算法本章系统介绍了求解煤层气藏固气耦合数值模型的常用算法。首先，回顾了经典的有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）在多孔介质渗流模拟中的应用。随后，着重介绍了处理非线性方程组的迭代方法，如Newton-Raphson法及其变种，以及求解大规模稀疏线性方程组的迭代求解器，如共轭梯度法（CG）、广义最小残差法（GMRES）等。针对固气耦合方程组，讨论了全耦合和分裂式的求解策略。全耦合方法同时求解所有方程，精度高但计算量大；分裂式方法将固相和气相方程分开求解，可迭代收敛，计算效率较高。本章还讨论了数值稳定性与精度之间的权衡，以及时间步长和网格划分对模拟结果的影响。第六章煤层气藏数值模拟软件开发本章将理论模型转化为实际可用的软件工具。详细阐述了软件开发的整体架构，包括前处理器（用于几何建模、网格划分、参数输入）、求解器（实现数值算法）和后处理器（用于结果可视化和数据分析）。本章重点介绍了如何选择合适的编程语言（如C++、Fortran）和数值库（如PETSc、Trilinos）。讨论了软件模块化的设计思路，以便于功能扩展和维护。在固气耦合模拟方面，重点讲解了如何实现应力敏感性渗透率的动态更新，以及如何处理复杂的几何模型和边界条件。此外，还介绍了并行计算技术（如MPI、OpenMP）在加速大规模模拟中的应用，以应对煤层气藏模型复杂、网格数量巨大的挑战。第七章可视化模拟技术与应用可视化是理解复杂数值模拟结果的关键。本章详细介绍了煤层气藏数值模拟结果的可视化技术。包括静态结果的可视化，如压力分布、饱和度分布、速度场、应力场、渗透率分布等；以及动态结果的可视化，如随时间变化的产量、注水/注气曲线、采收率曲线、井底压力变化等。本章重点介绍了常用的三维可视化软件和技术，如ParaView、Tecplot等，以及如何利用这些工具创建直观、信息丰富的可视化场景。同时，探讨了可视化在解释地质模型、验证模拟结果、展示开发动态、优化开采策略等方面的具体应用。例如，通过可视化分析越流通道，判断水窜或气窜的来源和影响范围；通过可视化观察裂隙系统中的压力波传播，评估压裂效果。第八章案例研究与参数敏感性分析本章通过实际的煤层气藏开发案例，展示数值模拟的应用过程。选取具有代表性的矿区，建立相应的地质模型，输入历史生产数据，进行历史拟合。通过调整模型参数，使模拟结果与实际产量、压力等数据吻合。在此基础上，进行预测性模拟，预测不同开发方案下的产量动态和最终采收率。进一步，本章深入探讨参数敏感性分析的重要性，即分析关键参数（如煤基质渗透率、吸附参数、应力敏感性系数、裂隙网络参数、越流系数等）对模拟结果的影响程度。通过改变这些参数的值，评估其对产量、采收率、开发周期等指标的影响，从而为优化开发方案提供科学依据。第九章结论与展望本章对全书内容进行总结，回顾了煤层气藏固气耦合数值模拟的关键技术和方法。重申了数值模拟在煤层气藏勘探开发中的重要作用。最后，对煤层气藏数值模拟的未来发展方向进行了展望，包括更精细化的多孔介质模型、考虑更复杂的物理化学过程（如水-岩相互作用、组分传输等）、多尺度模拟技术、机器学习与数值模拟的融合，以及智能化采油技术的应用等，以期为煤层气藏的更高效、更经济的开发提供理论支持和技术保障。本书内容结构严谨，逻辑清晰，理论讲解深入浅出，并通过案例分析和软件开发实践，力求理论与实践相结合，能够为读者提供系统性的知识和实用的技能。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

作为一名跨学科背景的研究者，我总是寻找那些能够跨越传统学科壁垒的优秀著作。这本书在“煤层气”、“越流”、“固气耦合”和“可视化模拟”这几个关键词的组合中，展现了极强的交叉学科属性。我非常看重作者在处理不同尺度问题上的能力。煤层气开采涉及从微米级的孔隙结构到公里级的矿区尺度，如何将微观机理有效地嵌入到宏观的连续介质模型中，是耦合模型面临的根本挑战。我期待书中对多尺度建模的思路有所阐述。再者，该书的“应用”部分，如果能涵盖不同类型的煤层（如致密层、页岩层等）的适应性分析，并讨论模型在不同地质条件下的局限性和适用边界，那将体现出作者严谨的科学态度。只有明确了模型的适用范围，我们才能真正放心地在实际工程中部署和依赖它。从整体上看，我希望这本书能够成为该领域未来研究者和工程师们进行方法论探讨时的重要参考基准。

评分☆☆☆☆☆

读完简介后，我立刻联想到近年来能源结构转型的背景，煤层气作为清洁高效的化石能源，其开采技术进步的意义重大。这本书既然聚焦于“耦合模型”，那么它处理的必然是不同物理场之间相互影响的复杂系统。我非常好奇“固气耦合”的具体耦合方式是怎样的？是单向影响还是双向反馈？例如，气流的渗流作用如何导致围岩的有效应力发生变化，进而影响孔隙结构和渗透率；反过来，岩体的变形和微裂隙的产生，又是如何反作用于气体的流动效率的。这本书是否提供了一种统一的数学框架来描述这种复杂的能量和物质传递过程？我尤其希望书中能够对耦合机制进行清晰的拓扑划分和数学表述，避免在不同物理场之间进行不恰当的简化。如果能结合具体的案例——比如，针对某一典型煤层的地质特征，展示使用此模型相比传统单相流动模型在产量预测上的精度提升，那就更有说服力了。这种理论与实践的紧密结合，才是我作为一名应用型研究者最需要的。

评分☆☆☆☆☆

我对这类涉及复杂流体动力学和岩土力学交叉领域的书籍总是抱有一种敬畏又期待的心情。这本书的标题直指煤层气开采的核心痛点——气流在多孔介质中的非线性流动规律及其与围岩应力的相互作用。我特别关注的重点在于其“可视化模拟”的部分。在现代工程分析中，仅仅有数据是不够的，直观的图像和动态展示才是理解复杂系统行为的关键。我希望书中不仅展示最终的模拟结果图，更能深入讲解构建这些可视化模型的具体技术路径，比如采用何种有限元或有限差分框架，以及如何高效地处理三维时变数据的渲染问题。如果书中能包含一些开源的代码片段或者至少是伪代码示例，来演示关键方程的数值求解过程，那对于自学者和一线研究人员来说，简直是无价之宝。此外，对于模型的参数敏感性分析环节，我也非常感兴趣。模型越精细，参数越多，如何合理地确定和校准这些参数，使其能够准确反映地质实际情况，是工程实践中最大的挑战之一。希望作者能在这方面提供一些经过实践检验的有效策略和经验总结。

评分☆☆☆☆☆

这本《Sun模型及其应用：煤层气越流固气耦合模型及可视化模拟》的封面设计着实吸引眼球，那种深邃的蓝色调配上精细的流线型图形，让人一眼就能感受到其中蕴含的专业性和前沿性。我原本对煤层气开采和相关的数值模拟技术了解不多，但看到这个书名，尤其是“固气耦合”和“可视化模拟”这些关键词，立刻激发了我的好奇心。我期待这本书能用一种深入浅出的方式，将复杂的物理过程转化为读者可以理解的框架。比如，对于那些渴望了解如何通过先进的数学模型来预测地下气藏动态变化的工程师和研究人员来说，这本书无疑是一盏明灯。我希望能看到书中对“Sun模型”这个核心理论的起源、发展脉络有详尽的介绍，而不只是直接跳到应用层面。如果能在理论介绍之后，辅以一些经典的算例分析，展示模型如何处理实际工程中的复杂边界条件和非均质性问题，那就更完美了。毕竟，理论的扎实程度直接决定了模型在实际应用中的可靠性。这本书的装帧质量看起来也相当不错，厚实的平装，拿在手里很有分量感，很适合需要经常翻阅查阅的专业人士。总而言之，从外在的吸引力到内在的专业期待，这本书在我的书架上占据了一个非常重要的位置。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅和结构似乎预示着它不仅仅是一本技术手册，更可能是一份系统性的理论专著。我非常欣赏那些愿意花费大量篇幅去梳理一个领域发展脉络的作者。对于“Sun模型”这个特定的模型名称，我推测它可能代表了一种在特定假设或特定数学技巧上的创新。我希望能在书中找到关于该模型相对于经典模型（如达西定律的推广形式）的核心创新点在哪里。例如，它是否更有效地处理了高渗流速下的非线性效应，或者在描述煤层中微观孔隙结构对宏观流动影响方面有独到之处？此外，考虑到这是一本关于“应用”的书籍，其配套的软件或工具的易用性也是我关注的焦点。如果这本书的理论能够被成功转化为一个用户界面友好、计算效率高的软件平台，那么它的推广价值将大大增加。我设想，或许书中可以包含一个章节专门讨论模型的计算效率优化，比如并行计算策略的采用，这对于处理大型三维模拟任务至关重要。

评分☆☆☆☆☆