[发明专利]一种水驱沙过程中破碎岩石渗流场计算方法

摘要

本发明涉及一种水驱沙过程中破碎岩石渗流场计算方法，根据水、沙渗透过程中的质量守恒方程、动量守恒方程、孔隙压缩方程以及渗透性参量-沙体积分数关系式，建立了渗流过程中物理量关系框图；根据物理量关系框图设计渗流场计算方法，该方法考虑了水驱沙过程中，由于沙质量流失水引起的沙体积分数的变化；考虑了沙体积分数对水和沙的流度、非Darcy流β因子、加速度系数的影响；可计算出各节点渗透性参量；在算法设计中，水和沙的流度、非Darcy流β因子、加速度系数，随孔隙度和沙体积分数变化，时变渗流场利用异步迭代的方法计算，节省储存空间，运算速度快，收敛性和数值稳定性好，计算结果精确。

主权项

一种水驱沙过程中破碎岩石渗流场计算方法，在水驱沙过程中破碎岩石孔隙被水和沙两种介质占据，根据水、沙渗透过程中的质量守恒方程、动量守恒方程、孔隙压缩方程以及渗透性参量‑沙体积分数关系式，建立了渗流过程中物理量关系框图；根据物理量关系框图设计渗流场计算方法，其特征在于，渗流场的计算是通过以下步骤实现的： 步骤1)计算得到的若干级孔隙度下的渗透性参量‑沙体积分数关系式，利用一元三点不等距Lagrange插住法分别计算出各节点在当前孔隙度下水相流度I₁、非Darcy流β因子β₁、加速度系数c_a1、沙相有效流度I_2e、非Darcy流β因子β₂、加速度系数c_a2、渗透性参量‑沙体积分数Y₂关系式系数； 步骤2)根据破碎岩石的质量、高度、半径和真密度，计算出初始时刻(t＝0)破碎试验的孔隙度，根据沙子的质量、真密度计算出初始时刻沙的体积分数，并计算出水的体积分数；设定渗透条件，写出节点压力和渗流速度的分布； 步骤3)根据节点物理量计算单元上孔隙度对坐标的偏导数、压力对坐标的偏导数、体积分数对坐标的偏导数、渗流速度对坐标的偏导数；通过节点附近区域平衡方程的积分，分别计算出压力、孔隙度、体积分数和渗流速度对时间的偏导数，在通过时间步长上的积分，计算出下一时刻节点的压力、孔隙度、体积分数和渗流速度； 步骤4)根据节点孔隙度和沙体积分数，利用一元三点不等距 Lagrange插住法分别计算出各节点处水相流度、非Darcy流β因子、加速度系数、沙相有效流度、非Darcy流β因子、加速度系数‑沙体积分数关系式系数，并利用渗透性参量‑沙体积分数关系式计算节点上渗透性参量的值，进入下一步循环。