[發(fā)明專利]固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911048410.2
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112749468B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張江;張秀生;張丁涌;田相雷;馮慶偉;萬惠平;游龍?zhí)?/a>;周楊;張偉;魏新宇
• 申請（專利權(quán)）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現(xiàn)河采油廠
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;G06F111/10
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

1.固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，該固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法包括：

步驟1，根據(jù)研究需要確定油氣儲集層孔隙數(shù)值模擬研究對象，建立邊界參數(shù)；

步驟2，根據(jù)研究對象邊界參數(shù)，建立油氣儲集層孔隙模擬模型；

步驟3，以步驟2中得到的基礎(chǔ)模型為依據(jù)，確定孔隙中流體參數(shù)，采用計算流體力學(xué)方法模擬油氣儲集層中的流體；

步驟4，將步驟2中得到的模擬模型為基礎(chǔ)，確定孔隙中顆粒參數(shù)，采用離散元方法計算油氣儲集層中的固體懸浮物；

步驟5，將步驟3和步驟4耦合模擬固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟1還包括，根據(jù)地質(zhì)情況，形成不同粒徑-喉道比數(shù)據(jù)信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在步驟2中，通過離散迭代優(yōu)化計算步長，在收縮處喉道部分減小運(yùn)算步長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在步驟3中，通過步驟2中獲得的計算模型，確定流體計算類型：瞬態(tài)計算以及重力加速度數(shù)值；選擇流體粘度相關(guān)值；確定流體屬性包括粘度、密度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在步驟4中，選擇合適的固體懸浮物參數(shù)：顆粒密度、粒徑、濃度、泊松比以及顆粒間相互作用力。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在步驟4中，由于孔喉中受到固相懸浮物的影響，采用修正后的納維葉－斯托克斯方程進(jìn)行計算，分別給出連續(xù)性方程和動能方程：

其中，ρ_f為流體密度，kg/m³；t為時間，s；α，為流體相所占體積分?jǐn)?shù)，無因次；v，為流體速度，m/s；μ，為流體粘度，mPa·s；為流體壓力降，Pa；f_b為流體所受體積力，N。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在步驟4中，通過離散元方法對單顆粒的運(yùn)移進(jìn)行跟蹤計算，并且對顆粒之間相互作用進(jìn)行模擬；通過積分牛頓第二運(yùn)動定律，分別跟蹤每個粒子在系統(tǒng)中的自由運(yùn)動期間的速度變化，并將流體對顆粒施加的作用力進(jìn)行耦合；顆粒之間的接觸力由下式計算：

式中，F(xiàn)_i為顆粒之間接觸力，N；K_n為法向接觸剛度，N/m；K_s為剪切接觸剛度，N/m；δ_n為顆粒之間法向作用距離，m；6，δ_s為顆粒之間法向作用距離，m；γ_n為臨界法向阻尼比；γ_s為臨界剪切阻尼比；m為顆粒質(zhì)量，kg；V_n為顆粒法向相對速度，m/s；V_s為顆粒剪切相對速度，m/s；i為顆粒標(biāo)號，i＝1、2；

顆粒之間的機(jī)械作用以及接觸剪切會導(dǎo)致其發(fā)生旋轉(zhuǎn)，則顆粒動量由下式計算：

M_i＝K_sδ_s(x₀-x_i)

式中，M_i為顆粒接觸點處的動量，kg·m/s；x₀為顆粒接觸點位置；x_i為顆粒i幾何中心位置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數(shù)值模擬方法，其特征在于，在步驟3、步驟4中，以步驟2基礎(chǔ)模型為基礎(chǔ)，需確定孔隙中流體參數(shù)和固體懸浮物參數(shù)，確定的孔隙喉道參數(shù)包括：孔隙長度、孔隙直徑、孔隙收縮處喉道直徑，建立模型；確定的固體懸浮物參數(shù)包括：粒徑、密度、圓度；并通過不同粒徑-喉道比進(jìn)行實驗編號。