[發明專利]一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 202110705196.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113486565B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 袁彬;李躍;戴彩麗
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G16C10/00;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 潘珺;楊超

本發明公開了一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法和裝置。包括：納米顆粒參數更新步驟，通過朗之萬動力學方法確定顆粒間的靜電力和范德華力及受到水的摩擦力和隨機力和孔喉壁面對顆粒的靜電力和范德華力進而更新顆粒流速和位置；若顆粒附著在孔喉壁面，執行耦合步驟；若不附著，根據反彈和鏡面反射邊界條件更新水分子粒子群分布函數，再執行耦合步驟；水與顆粒耦合步驟，根據和確定水分子粒子群受到的力源項分布函數；水相流體參數更新步驟，通過格子玻爾茲曼方法，更新水的流速；返回顆粒參數更新步驟，直至設定條件。能夠綜合利用朗之萬動力學方法與格子玻爾茲曼方法耦合宏觀流體與微觀顆粒，模擬活性納米顆粒和水兩相流動。

技術領域

本發明涉及石油天然氣開采技術領域，特別涉及一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法和裝置。

背景技術

低滲/特低滲油藏存在注水能力差、地層壓力衰竭快等特點，活性納米顆粒由于其比表面積大、具有表面活性等特點在減小注水阻力、提高注入能力等方面具有較大優勢。但目前對活性納米顆粒如何降低流動阻力和提高注水能力的微觀機理仍不明晰，導致油田現場設計優化活性納米顆粒過于依賴經驗，缺乏足夠理論指導，不利于油田降本增效開發目標的實現。

格子玻爾茲曼方法(lattice Boltzmann method，LBM)具有算法簡單、利于并行和計算效率高等優勢，在模擬單相水、油水兩相驅替以及復雜流動中都取得了較好效果；朗之萬動力學方法(langevin dynamics，LD)在捕捉活性納米顆粒的布朗運動、顆粒間相互作用等方面上具有較高的準確性和計算效率。

由于活性納米顆粒的納米效應、流固界面調控等復雜微觀特性導致活性納米顆粒/水兩相流動模擬的復雜性，故在低滲/特低滲油藏條件下如何綜合利用LBM與LD方法耦合宏觀流體與微觀顆粒模擬活性納米顆粒/水兩相流動，是目前亟待解決的技術問題。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法和裝置，能夠綜合利用朗之萬動力學方法與格子玻爾茲曼方法耦合宏觀流體與微觀活性納米顆粒，模擬活性納米顆粒和水兩相流動。

第一方面，本發明實施例提供一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法，包括：

活性納米顆粒參數更新步驟，包括：通過朗之萬動力學方法，根據活性納米顆粒的半徑、當前位置、流速及活性納米顆粒處水的流速，確定活性納米顆粒間的靜電力和范德華力及活性納米顆粒在水相中受到的摩擦力和隨機力根據活性納米顆粒的半徑和當前位置確定孔喉壁面對活性納米顆粒的靜電力和范德華力其中，i為活性納米顆粒的序號，p表示活性納米顆粒，wall表示孔喉壁面；根據牛頓第二定律，利用活性納米顆粒的當前位置、流速、和更新活性納米顆粒的流速和位置；

根據活性納米顆粒的當前位置判斷活性納米顆粒是否附著在孔喉壁面；若判斷為否，執行水相流體與活性納米顆粒耦合步驟；若判斷為是，根據反彈和鏡面反射邊界條件更新當前的水分子粒子群分布函數，再執行所述水相流體與活性納米顆粒耦合步驟；

水相流體與活性納米顆粒耦合步驟，包括：根據當前的和確定水分子粒子群受到的力源項分布函數；

水相流體參數更新步驟，包括：通過格子玻爾茲曼方法，根據當前水分子粒子群的分布函數和受到的力源項分布函數，更新水的流速，根據水的流速利用插值法確定當前活性納米顆粒處水的流速；

返回執行所述活性納米顆粒參數更新步驟，直至設定條件。

第二方面，本發明實施例提供一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬裝置，包括：