使用交叉流动平衡方法对三维裂缝多孔介质中三相流的高阶组分建模

当所有组分均可在相间转移时，裂缝多孔介质中多相组分流的数值模拟是一项真正的挑战。尽管在碳氢化合物油藏工程和水文学中有广泛应用，但据我们所知，文献中尚未出现针对裂缝介质中三相流的组分数值模拟器。在本工作中，我们提出了一种基于高阶有限元方法的裂缝介质三相全组分模拟器。为了实现计算效率，我们在离散裂缝与基质块体的小邻域之间引入了交叉流动平衡（CFE）概念。我们采用混合混合杂交有限元（MHFE）方法来逼近对流 Darcy 通量和压力方程。这种方法是裂缝介质中流动的最自然选择。质量平衡方程采用间断 Galerkin（DG）方法进行离散，这可能是捕捉基质-裂缝界面处以及相边界处相性质物理间断的最有效方法。在本工作中，我们考虑了重力和 Fick 扩散。毛细效应的建模在另一篇文章中讨论。我们使用隐式压力显式组分（IMPEC）格式给出了数学框架，该格式有助于进行严格的热力学稳定性分析，并计算相行为效应以考虑组分在相间的转移。我们实现了一个看似简单的 CFL 条件，以提高数值稳定性和精度。我们提供了六个在大小尺度上以及二维和三维中的数值算例，以证明该公式的强大功能。