[发明专利]一种纳米磁流体的磁场-渗流场耦合流动模拟方法

权利要求书

1.一种纳米磁流体的磁场-渗流场耦合流动模拟方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：

步骤1：获取油藏地质参数，基于获取的油藏地质参数，建立油藏几何模型；

步骤2：获取电磁铁参数，基于建立的油藏几何模型，确定磁场作用边界，建立磁场区域几何模型；

步骤3：对磁场区域几何模型进行网格划分，得到用于磁场计算的整体粗网格系统，以及对整体粗网格系统中的流动区域网格重新编号，得到用于渗流场计算的局部细网格系统；

步骤4：基于整体粗网格系统，进行有限元求解磁场强度；同时，基于局部细网格系统，进行有限体积求解渗流场。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中：得到整体粗网格系统和局部细网格系统的方法包括：基于确定的磁场作用边界，对边界内的整体区域进行粗网格划分，从而得到用于磁场计算的整体粗网格系统，将整体粗网格系统中的局部流动区域网格提取出来，对局部流动区域进行精细网格划分，并重新编号，得到用于渗流场计算的局部细网格系统；所述的整体粗网格系统及局部细网格系统，组成求解纳米磁流体磁场-渗流场耦合流动过程的网格系统。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述整体粗网格系统包括：电磁铁几何参数、电流强度、区域内不同介质磁导率、和纳米磁流体饱和度分布；所述局部细网格系统包括：油藏岩石和流体的基本特征参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤4中：基于整体粗网格系统，进行有限元求解磁场强度包括：步骤4.1：基于整体粗网格系统，基于纳米磁流体的分布，建立能量泛函方程，采用有限元方法求解能量泛函方程，获得磁矢势，继而得到磁场强度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4中：基于局部细网格系统，进行有限体积求解渗流场包括：步骤4.2：基于局部细网格系统，将磁场力引入达西方程，建立流动区域的动量守恒方程，采用有限体积法求解质量守恒方程，获得流动区域内压力分布和流体饱和度分布，得到渗流场。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4.1：基于整体粗网格系统，基于纳米磁流体的分布，建立能量泛函方程，采用有限元方法求解能量泛函方程，获得磁矢势，继而得到磁场强度包括：在整体粗网格系统中建立纳米磁流体分布的能量泛函方程，即：其中，1/μ₀∫B·dB代表磁场能量，∫M·dB代表磁化能量，J·A代表电流系统能量；磁化能量∫M·dB通过如下公式进行分解：∫M·dB＝∫M_ff·dB+∫M_m·dB；其中，M_ff代表纳米磁流体在磁场中磁化强度，M_m表示永磁体的剩余磁化强度；利用有限元方法求解能量泛函方程可得磁矢势A，进一步地，通过如下公式：B＝▽×A得到磁感应强度B。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4.2：基于局部细网格系统，将磁场力引入达西方程，建立流动区域的动量守恒方程，采用有限体积法求解质量守恒方程，获得流动区域内压力分布和流体饱和度分布，得到渗流场包括：在局部细网格系统中建立纳米磁流体的质量守恒方程，即：其中，ρ_ff为纳米磁流体密度，v_ff为纳米磁流体的渗流速度，n为面的单位外法向向量；q_mff为源汇项；φ为多孔介质孔隙度；S_ff为纳米磁流体饱和度；

在局部细网格系统中建立磁场力的动量守恒方程，即：其中，k为多孔介质的渗透率张量，k_rff为纳米磁流体的相对渗透率，μ_ff为纳米磁流体流体粘度，p_ff为纳米磁流体压力，D为深度，g为重力加速度常数，μ₀为真空磁导率，M为纳米磁流体磁化强度，H为磁场强度；基于纳米磁流体的质量守恒方程和磁场力的动量方程，基于有限体积方法求解，得到纳米磁流体的压力和饱和度分布。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将得到的纳米磁流体的饱和度分布代入能量泛函方程中计算磁场强度，将计算获得的磁场强度代入质量守恒方程和动量守恒方程中计算米磁流体的饱和度分布，从而实现磁场-渗流场计算过程的耦合。