[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

说明书

本发明属于磁流体技术领域，具体涉及一种纳米磁流体的磁场‑渗流场耦合流动模拟方法，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；同时，基于局部细网格系统，进行有限体积求解渗流场。其既能考虑纳米磁流体在磁场作用下的流动过程，又能考虑纳米磁流体本身分布对磁场大小的影响，提供了一种纳米磁流体的磁场‑渗流场耦合流动模拟方法。

技术领域

本发明属于磁流体技术领域，具体涉及一种纳米磁流体的磁场-渗流场耦合流动模拟方法。

背景技术

磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级(10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性，正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。用纳米金属及合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于各种苛刻条件的磁性流体密封、减震、医疗器械、声音调节、光显示、磁流体选矿等领域。

研究磁流体问题，首先是建立磁流体力学基本方程组，其次是用这个方程组来解决各种问题。磁流体力学主要用来研究解决的有：

理想导电流体运动对磁场影响的问题；或流体静止时，流体电阻对磁场影响的问题，其中包括磁冻结和磁扩散。

通过磁场力来考察磁场对静止导电流体或理想导电流体的约束机制。

研究磁场力对导电流体定常运动的影响。方程的非线性使磁流体动力学流动的数学分析复杂化，通常要用近似方法或数值法求解。它们虽然是简化情况的解，然而清晰地阐明了基本的流动规律，利用这些规律至少可以定性地讨论更复杂的磁流体动力学流动。

研究磁流体动力学波，包括小扰动波、有限振幅波和激波。了解等离子体中波的传播规律，可以探测等离子体的某些性质。此外，激波理论在电磁激波管、天体物理和地球物理上都有重要的应用。

近年来，国内外专家学者将磁流体应用于石油工业上。目前，国内外油田通常采用注水开发的方法从而达到保持地层压力、提高原油采收率的目的，但由于长期注水冲刷形成的注采井之间的“优势通道”以及油藏复杂地质因素使得注入水并未能按照预期的驱替路径流动，导致波及范围小、驱替效率低、原油动用程度低，也是注水开发后期油井高含水的一个重要影响因素。如何发展新型驱油技术，进一步提高采收率已成为亟待解决的难题。纳米磁流体由于具备一般流体特征的同时，它又是磁性物质，在磁场中受到磁场力作用。鉴于此特点，目前国内专家学者提出了将纳米磁流体用于油藏驱油提高采收率的设想，并在实验室内进行了验证，结果表明通过施加外磁场从而控制纳米磁流体的驱替路径，可以有效的克服复杂地层因素造成的驱替液驱替范围过小的缺陷，从而大幅度提高波及范围，继而提高原油采收率。此外，姚军等人从数值模拟方面同样验证了纳米磁流体驱油的有效性，但是由于在磁场计算方面并未考虑到纳米磁流体分布所带来的影响，因为并不符合实际物理过程，计算存在缺陷。

因此，寻找一种既能考虑纳米磁流体在磁场作用下的流动过程，又能考虑纳米磁流体本身分布对磁场大小的影响，从而真实还原纳米磁流体驱油过程的新型数值方法，继而为纳米磁流体驱油提高原油采收率提供精确理论指导势在必行。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种纳米磁流体的磁场-渗流场耦合流动模拟方法，其既能考虑纳米磁流体在磁场作用下的流动过程，又能考虑纳米磁流体本身分布对磁场大小的影响，提供了一种纳米磁流体的磁场-渗流场耦合流动模拟方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

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：