[发明专利]基于临界毛细数判别动态接触角可用性图版的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于临界毛细数判别动态接触角可用性图版的构建方法，具体包括：S1，某一粘度比与静态接触角下，模拟毛细管内驱替过程，在壁面施加动、静态接触角模型，模拟得到动、静态接触角位移；S2，改变驱替压差，计算不同毛细数下动、静态接触角位移，利用插值获得动、静态接触角位移误差为5％对应的临界毛细数；S3，固定粘度比，改变静态接触角，对每个静态接触角重复S2，得到不同静态接触角对应的临界毛细数；S4，改变粘度比，每一个粘度比对应不同静态接触角，重复S2计算不同粘度比不同静态接触角对应的临界毛细数，得到图版。本申请在保证模拟位移准确性的同时，减少计算时间，提高模型收敛性。

技术领域

本发明涉及微观流体力学以及油气田开发领域，特别是涉及一种基于临界毛细数判别动态接触角可用性图版的构建方法。

背景技术

目前中国东部水驱油藏开发普遍进入高含水甚至特高含水期，油相以非连续状态分布在孔喉空间内，油滴，油膜等是其主要存在状态，为挖掘剩余油潜力、提高水驱效率必须摸清油滴在多孔介质内的运移规律。微尺度的毛细管作为多孔介质的基本结构，研究液滴在其中的运动规律具有重要意义。目前室内实验普遍着眼于高毛细数下油滴在毛细管中的运动，对液滴在其中的运动规律得到了一系列的认识，但是油气田开发中，地下残余油运动的毛细数远远小于目前实验研究的毛细数。而且实验研究结果受实验状况影响很大，且精度与尺度很难得到保证，因此近年来孔隙尺度的微观流动模拟方法在毛细管中液滴运动研究中得到广泛运用。在液滴流动模拟过程中，一般使用液滴静止在壁面上的接触角，即静态接触角。但实验中液滴运动时观察到的接触角与其静态接触角不同，而且高毛细数下模拟得到的液滴位移与实际实验测量值也存在较大差别。因此为准确模拟液滴运动过程中的接触角以及位移，必须引入动态接触角模型。静态接触角只是反应材料表面的性质，而实验中观测到的接触角不仅仅是材料表面的性质，还与液滴在壁面上的移动速度有关，因此称为动态接触角。目前对于动态接触角机理研究形成两种主要理论，其一是水动力学理论，另一种是分子动力学理论。基于这两种理论形成一系列动态接触角模型，典型的如Cox模型，Blake模型以及Jiang模型等。

动态接触角模型的引入使得接触角与液滴位移的模拟更加准确，但是对于液滴在微尺度毛细管中的运动，液滴的位移是研究的主要问题，接触角的准确性能够忽略。当模拟的静态接触角较大或者毛细数较小时，能够发现模拟中采用动态接触角与静态接触角获得的液滴位移差别很小，此时在流动模拟中没有引入考虑动态接触角，因为动态接触角模型的引入不仅增加计算时间，而且增加了模型的非线性容易导致模型求解不收敛。随着毛细数的增加，采用动态接触角计算得到的位移与动态接触角得到的位移差别较大，基于静态接触角的模拟结果已经不准确，必须在壁面运用动态接触角模型。

综上可知，低毛细数下不需要引入动态接触角，高毛细数下必须引入动态接触角，因此必定存在一个临界毛细数用于判别在毛细管液滴流动模拟中是否需要在模拟中考虑动态接触角模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于临界毛细数判别动态接触角可用性图版的构建方法，以解决上述现有技术存在的问题，使是否在模拟中使用动态接触角模型的判断标准得到落实。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于临界毛细数判别动态接触角可用性图版的构建方法，包括以下步骤：

S1，构建毛细管、相场模型、静态接触角模型和动态接触角模型，在所述毛细管内模拟流体流动，所述流体包括两相，所述相场模型通过追踪所述两相的界面运动模拟驱替过程，在所述驱替过程中分别在毛细管的壁面施加所述静态接触角模型和所述动态接触角模型，模拟得到静态接触角位移与动态接触角位移；

S2，改变所述毛细管两端的驱替压差，所述每一个驱替压差对应一个特定的毛细数，基于S1中模拟得到静态接触角位移与动态接触角位移的方法得到不同毛细数下的动态接触角位移与静态接触角位移，基于所述动态接触角位移与静态接触角位移计算相对误差，利用插值法获得所述动态接触角与静态接触角的临界毛细数，所述临界毛细数为相对误差为5％对应的毛细数；