[发明专利]一种磁流体驱替盲端剩余油的数值模拟方法

说明书

本发明公开了一种磁流体驱替盲端剩余油的数值模拟方法。首先搜集油以及磁流体基础物性参数，然后基于磁场方程和Navier‑Stokes方程对磁场和流场进行分析，基于磁场强度作用于驱替相的体积力建立耦合方程组，然后利用有限元方法求解方程组，对模型进行涂色显示驱替结果。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别指一种磁流体驱替盲端剩余油的数值模拟方法。通过磁流体所收到的磁场力耦合磁场方程和流场方程，利用有限元方法迭代求解并绘制驱替过程。

背景技术

油藏注水开发过程中，经常遇到探明盲端存在剩余油但水驱难以驱替且实际生产状态不适宜注气的情况，这是多数油藏会遇到的问题，借鉴现阶段医学领域靶向输液的方法，以及目前磁流体制作的日渐成熟，对于盲端剩余油采用磁流体控制靶向驱替成为一种可行方法，开展数值模拟研究对盲端剩余油的开发有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提出一种磁流体驱替盲端剩余油的数值模拟方法。首先搜集油以及磁流体基础物性参数，然后基于磁场方程和Navier-Stokes方程对磁场和流场进行分析，基于磁场强度作用于驱替相的体积力建立耦合方程组，然后利用有限元方法求解方程组，对模型进行涂色显示驱替结果，其包括如下步骤：

(1)：搜集油相、磁流体相以及磁场介质的物性参数；

(2)：构建磁场与流场力学方程；

(3)：耦合磁场与流场，用有限元法求解方程组；

(4)：调整参数模拟驱替结果，观察方法效果；

所述步骤(1)的具体操作是：搜集流场所需的驱替相和被驱替相的流体密度、粘度以及表面张力；磁场计算所需要的磁场强度以及磁流体相对磁导率。

所述步骤(2)的具体操作是：分别建立磁场方程组和流场方程组，磁场方程组中忽略电场与磁场的相互影响；流场采用水平集方法处理两相关系。

所述步骤(3)的具体操作是：磁场方程计算出在磁场中带有磁性的驱动流体所受到的磁场力作用，代入流体力学方程体积力项中。

所述步骤(4)的具体操作是：利用体积力项耦合磁场和流场，调整磁场强度，得到磁流体驱替盲端剩余油的驱替过程图像。

附图说明

图1为本发明中单一盲端磁流体驱油示意图；

图2为本发明中磁流体驱油模拟模型；

图3为本发明中正常驱替示意图；

图4为本发明中磁流体驱替示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对本发明进行做进一步的说明，以帮助本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实例不作为对本发明的限定。

本发明提供一种磁流体驱替盲端剩余油的数值模拟方法，其包括如下步骤：

步骤(1)搜集流场所需的驱替相和被驱替相的流体密度、粘度以及表面张力；磁场计算所需要的磁场强度以及磁流体相对磁导率。其中油相密度为850kg/m³，气相密度为1.3kg/m³，油气界面张力为0.0017N/m，润湿角75°。磁流体相对磁导率为4000，空气相对磁导率为1，背景磁场强度750kA/m。

步骤(2)为分别建立磁场方程组和流场方程组，磁场方程组中忽略电场与磁场的相互影响；流场采用水平集方法处理两相关系。

模型基于不可压缩流体的Navier-Stokes方程模拟流体的质量和动量传递。考虑毛管力的影响，必须在模型中包含表面张力；模型设计为纵向剖面，在方程汇总加入重力项。因此，Navier-Stokes方程表达为式(1)，(2)：