储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程

根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程，建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应，并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式，在空间域采用有限元离散，对时间域进行隐式差分格式离散，导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用，为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。