[發明專利]一種納米磁流體的磁場-滲流場耦合流動模擬方法

在審

• 申請號: 202011233383.9
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112417719A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 黃濤;廖欣;黃朝琴;姚軍;黃小荷
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京國翰知識產權代理事務所(普通合伙) 11696
• 代理人: 李笑磊

1.一種納米磁流體的磁場-滲流場耦合流動模擬方法，其特征在于，所述方法執行以下步驟：

步驟1：獲取油藏地質參數，基于獲取的油藏地質參數，建立油藏幾何模型；

步驟2：獲取電磁鐵參數，基于建立的油藏幾何模型，確定磁場作用邊界，建立磁場區域幾何模型；

步驟3：對磁場區域幾何模型進行網格劃分，得到用于磁場計算的整體粗網格系統，以及對整體粗網格系統中的流動區域網格重新編號，得到用于滲流場計算的局部細網格系統；

步驟4：基于整體粗網格系統，進行有限元求解磁場強度；同時，基于局部細網格系統，進行有限體積求解滲流場。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中：得到整體粗網格系統和局部細網格系統的方法包括：基于確定的磁場作用邊界，對邊界內的整體區域進行粗網格劃分，從而得到用于磁場計算的整體粗網格系統，將整體粗網格系統中的局部流動區域網格提取出來，對局部流動區域進行精細網格劃分，并重新編號，得到用于滲流場計算的局部細網格系統；所述的整體粗網格系統及局部細網格系統，組成求解納米磁流體磁場-滲流場耦合流動過程的網格系統。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述整體粗網格系統包括：電磁鐵幾何參數、電流強度、區域內不同介質磁導率、和納米磁流體飽和度分布；所述局部細網格系統包括：油藏巖石和流體的基本特征參數。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟4中：基于整體粗網格系統，進行有限元求解磁場強度包括：步驟4.1：基于整體粗網格系統，基于納米磁流體的分布，建立能量泛函方程，采用有限元方法求解能量泛函方程，獲得磁矢勢，繼而得到磁場強度。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4中：基于局部細網格系統，進行有限體積求解滲流場包括：步驟4.2：基于局部細網格系統，將磁場力引入達西方程，建立流動區域的動量守恒方程，采用有限體積法求解質量守恒方程，獲得流動區域內壓力分布和流體飽和度分布，得到滲流場。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟4.1：基于整體粗網格系統，基于納米磁流體的分布，建立能量泛函方程，采用有限元方法求解能量泛函方程，獲得磁矢勢，繼而得到磁場強度包括：在整體粗網格系統中建立納米磁流體分布的能量泛函方程，即：其中，1/μ₀∫B·dB代表磁場能量，∫M·dB代表磁化能量，J·A代表電流系統能量；磁化能量∫M·dB通過如下公式進行分解：∫M·dB＝∫M_ff·dB+∫M_m·dB；其中，M_ff代表納米磁流體在磁場中磁化強度，M_m表示永磁體的剩余磁化強度；利用有限元方法求解能量泛函方程可得磁矢勢A，進一步地，通過如下公式：B＝▽×A得到磁感應強度B。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4.2：基于局部細網格系統，將磁場力引入達西方程，建立流動區域的動量守恒方程，采用有限體積法求解質量守恒方程，獲得流動區域內壓力分布和流體飽和度分布，得到滲流場包括：在局部細網格系統中建立納米磁流體的質量守恒方程，即：其中，ρ_ff為納米磁流體密度，v_ff為納米磁流體的滲流速度，n為面的單位外法向向量；q_mff為源匯項；φ為多孔介質孔隙度；S_ff為納米磁流體飽和度；

在局部細網格系統中建立磁場力的動量守恒方程，即：其中，k為多孔介質的滲透率張量，k_rff為納米磁流體的相對滲透率，μ_ff為納米磁流體流體粘度，p_ff為納米磁流體壓力，D為深度，g為重力加速度常數，μ₀為真空磁導率，M為納米磁流體磁化強度，H為磁場強度；基于納米磁流體的質量守恒方程和磁場力的動量方程，基于有限體積方法求解，得到納米磁流體的壓力和飽和度分布。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，將得到的納米磁流體的飽和度分布代入能量泛函方程中計算磁場強度，將計算獲得的磁場強度代入質量守恒方程和動量守恒方程中計算米磁流體的飽和度分布，從而實現磁場-滲流場計算過程的耦合。