| 摘要 | 多孔介质内的不混溶两相流体驱替流动现象广泛存在于石油、化工和地下水等工程领域. 多孔介质中的流动流-固边界十分复杂, 对人们详细探究内部流体的流动规律及其精确描述造成了相当大的困难. 在两相流体界面经常会诱发指进, 指进现象在很多工程应用中起到重要作用, 如在石油开采中的驱油问题中, 指进过早出现造成驱替流体窜流, 降低采收率. 多孔介质中的相驱替问题是复杂几何边界流场内的流体动力学问题. LBM ( Lattice Boltzmann Method, 格子Boltzmann方法) 作为一种介观数值方法, 具有易于处理复杂的流-固边界和多相流体界面的优势. 本文采用LBM 方法中的Shan-Chen (SC) 模型对多孔介质两相驱替过程进行模拟,考察流体物性、多孔介质结构、壁面润湿性等多种因素对驱替过程的影响,旨在为石油开采等工业中的驱替设计问题提供指导.首先建立SC模型中液-液界面、液-固界面作用力参数与两相驱替过程中液-液界面、液-固界面作用力的关系并对单孔道内的两相驱替进行了数值模拟.然后通过特殊的固壁边界处理方式实现了对模型施加二维多孔介质边界,并对多孔介质内的两相驱替进行了模拟. 结果发现, 单通道情况下, Ca数、壁面润湿性及粘度比指进过程均有影响, 当和Ca数相对较小、壁面润湿性较好时, 相界面相对平整, 驱替扫掠面积效率高, 驱替效果好. 多孔介质情况下, 受复杂边界的影响, 两相界面界面更加复杂, 驱替时间、驱替流体与壁面润湿性对驱替的影响与单孔道模型的规律基本一致, 驱替扫掠面积效率则大大降低.综上研究结果说明, 需要综合考虑地藏条件、驱替相流体物性及注入方式等诸多条件, 才能达到更好的驱替效果.关键词: 格子Boltzmann方法, 多孔介质, 两相驱替, 界面不稳定性, 驱替效率 |
修改评论