技術論文とプレゼンテーション

渗透率是表征储层流体流动能力的关键参数，瞬态压力脉冲衰减（TPPD）法测定低渗岩石渗透率通常要求规则试样[1]，而取芯过程中岩样常破碎为不规则形状，解析方法失效。为此，本研究以 COMSOL Multiphysics（v6.2）为仿真平台，建立描述 TPPD 实验全过程的气体流动模型。所有控制方程均通过偏微分方程（PDE）接口自定义实现：自由流动区（上下游气罐及管路）求解蠕动流（Stokes）方程，多孔介质区（岩样）求解基于达西定律的渗流方程，二者在流体-多孔界面以质量与动量守恒条件耦合，外边界设为无流边界；不规则岩样经三维扫描获取数字几何模型、简化网格后直接导入建模，规则试样模型简化为气罐-试样-气罐结构。模型在时域内完整求解压差衰减过程，模拟与实验压差曲线对比；进而以实验数据为目标，调用内置优化模块、采用 Levenberg-Marquardt 算法反演渗透率，并以蒙特卡洛模拟量化参数不确定性、给出 95% 置信区间。验证结果显示，规则岩样正演与反演拟合精度 R² 达 0.9776 和 0.9820，反演渗透率相较于解析解仅偏差5.5%；不规则岩样12 次实验反演拟合精度 R² 均高于 0.9659。该基于 COMSOL 的数值反演方法突破了传统解析方法对试样形状的限制，实现了任意形状低渗岩样渗透率的可靠测定，为非常规储层渗流研究提供了有效工具。相关成果已形成2篇学术论文，并发表于岩石力学领域高水平国际期刊[2-3]。