[发明专利]基于纳米颗粒碰撞接触模型的封堵页岩孔喉仿真模拟方法

摘要

本发明公开了基于纳米颗粒碰撞接触模型的封堵页岩孔喉仿真模拟方法，它解决了现有技术中颗粒封堵效果不理想的问题，具有准确的描述钻井液中纳米颗粒间的碰撞行为、更真实模拟颗粒与流体间的相互作用的效果；其技术方案为：对页岩孔喉结构进行表征，多点统计给出主体结构特征，构建页岩孔喉结构模拟体；根据封堵颗粒和钻井流体相关参数形成封堵颗粒群，设定边界条件及初始条件；进行颗粒接触判断，确定颗粒间接触关系；建立随钻井液运移封堵颗粒的运动方程；采用动态松弛法求解所述运动方程；设定颗粒堵卡孔喉准则，判断颗粒是否形成稳定封堵；根据颗粒封堵效果评价体系，对纳米颗粒封堵页岩孔喉效果进行评价分析。

主权项

1.基于纳米颗粒碰撞接触模型的封堵页岩孔喉仿真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)对页岩孔喉结构进行表征，多点统计给出其主体结构特征，构建页岩孔喉结构模拟体；根据纳米颗粒和钻井流体相关参数形成封堵颗粒群，设定所述模拟体的边界条件及初始条件；步骤(2)采用网格单元法进行颗粒接触判断，确定纳米颗粒间接触关系；基于纳米颗粒碰撞接触模型和流固耦合模型，并根据牛顿第二定律，建立随钻井液运移纳米颗粒的运动方程；步骤(3)采用动态松弛法求解所述运动方程，计算每一时步纳米颗粒参数；设定颗粒堵卡孔喉准则，判断纳米颗粒是否形成稳定封堵；步骤(4)当纳米颗粒不满足颗粒堵卡孔喉准则时，重复步骤(2)‑(3)；当纳米颗粒满足堵卡孔喉准则后，完成颗粒封堵模拟；根据颗粒封堵效果评价体系，对纳米颗粒封堵页岩孔喉效果进行评价分析；所述步骤(1)中，页岩孔喉结构模拟体的构建包括：1)形成岩块实体：选取设定尺寸的页岩微元，在所述边界条件内随机生成大量细小颗粒并形成压实堆积体；2)构建页岩孔喉结构：根据地层孔隙结构特征参数，在岩块实体内删除孔喉结构形状内的颗粒，形成页岩孔喉结构模拟体。