[發明專利]聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法

有效

• 申請號: 201810227013.0
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108563919B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 曹緒龍;戴濤;楊耀忠;于金彪;曹偉東;蘇軍偉;周建偉;史敬華;張波;李宗陽
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發研究院
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

1.聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法，其特征在于，該聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法包括：

步驟1，求解流體場；

步驟2，計算每個亞顆粒的受力；

步驟3，計算亞顆粒的運動；

步驟4，對顆粒覆蓋區域的流體量進行修正；

步驟5，回到步驟1繼續求解下一個時間步，直至達到預設的時間終止條件；

在步驟1中，求解流體場的公式為：

其中，u為速度，t為時間，p為壓力，v為流體的粘性系數，T為數學上的轉置符號；在步驟2中，考慮顆粒受壁面作用以及顆粒間相互作用對顆粒變形的影響，用多個小的規則球體顆粒堆積成非規則形態顆粒，這些小的球體顆粒稱為亞顆粒；通過在亞顆粒間設置桿件來體現顆粒變形動力學行為，通過亞顆粒之間的相對位移的變化來體現顆粒本身的變形，顆粒間的相互作用以及顆粒與孔隙壁之間的相互作用通過亞顆粒間以及亞顆粒與墻壁間的相互作用來實現，從而體現支化預交聯凝膠顆粒(B-PPG)在孔隙介質中運移、變形、恢復這些變形機制；亞顆粒間以及亞顆粒與墻壁間的相互作用包括：

a.亞顆粒間的接觸作用：計算搜尋每個亞顆粒周圍的亞顆粒，并判定是否接觸，如果接觸且兩個亞顆粒不屬于同一個顆粒，則計算亞顆粒間的相互作用力；

b.亞顆粒與壁面的相互作用：搜尋所有邊界面附近的亞顆粒，并判定是否接觸，如果亞顆粒和壁面發生接觸，則計算亞顆粒和壁面的相互作用力；

c.流體對亞顆粒的相互作用：通過虛擬區域算法計算每個亞顆粒與流體的相互作用過程；

d.亞顆粒間桿件作用：計算亞顆粒間的桿件作用力以體現顆粒內部的彈性作用；

在步驟3中，考慮顆粒運移過程中受到的流體作用力、壁面對顆粒作用力、顆粒之間的作用力以及桿件的作用力，計算亞顆粒的運動公式為：

其中，F^bar為桿件對亞顆粒的作用，F^p-p為亞顆粒間的作用，F^w-p為墻壁對亞顆粒的作用，F^hyd為流體對亞顆粒的作用，m_i為亞顆粒的質量，V_i為亞顆粒的速度，t為時間；

在步驟4中，對顆粒覆蓋區域內流體的速度和壓力進行修正的公式為：

其中，λ_p為顆粒覆蓋區域對流體的附加力，△t為時間步長；是修正前的流體速度場，為修正后的流體速度場，n為上一個時間步。

2.根據權利要求1所述的聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法，其特征在于，在步驟1中，在全場范圍內求解流體的運動方程以獲取流體的速度場和壓力場，該求解過程中并不考慮顆粒對流體的影響。

3.根據權利要求1所述的聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法，其特征在于，在步驟3中，采用顆粒與流體相互作用的直接跟蹤算法—虛擬區域法，以準確快速的計算出顆粒與流體的相互作用，使得顆粒由于喉道的封堵作用而停止時，流體不能穿過顆粒而流動，從而實現對流體的封堵。

4.根據權利要求1所述的聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法，其特征在于，在步驟3中，F^w-p計算過程中要涉及到顆粒與墻壁的碰撞檢測，采用顆粒與任意復雜結構的碰撞檢測算法，該算法實現亞顆粒與復雜形態壁面碰撞的快速而準確的檢測，使得在復雜多孔介質內顆粒位置的直接跟蹤成為可能。

5.根據權利要求1所述的聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法，其特征在于，在步驟3中，F^w-p涉及到墻壁對亞顆粒的作用的檢測，采用的基于窗口的檢測算法，使得顆粒的碰撞檢測僅限于局部空間范圍內，大大降低了顆粒跟蹤的計算量，使大量顆粒孔隙介質運移的高效跟蹤成為可能。

6.根據權利要求1所述的聚合物凝膠顆粒孔隙尺度運移的直接跟蹤方法，其特征在于，在步驟3中，根據每個亞顆粒所收到的合力，根據牛頓第二定律在拉格朗日架構下求解亞顆粒的動力學方程，實現顆粒的形變和空間遷移。