多孔介质微通道内颗粒流动特性数值模拟研究

发布时间：2020-04-02 05:24

【摘要】：多孔介质中微细颗粒的流动过程涉及到油气田生产开发的各个方面。储集石油的沉积岩多孔介质中丰富的粘土矿物、砂岩及石英等微细颗粒的存在会影响原油在地层多孔介质裂隙通道内运移的速度和路径,颗粒的沉积也会影响岩石孔隙的孔隙率和渗透率。由于多孔介质的形态多种多样,很难得到标准化的实验结论。因此,本文采用数值模拟的方法对多孔介质中微细颗粒的流动沉积过程进行研究。本文主要应用CFD-DEM方法结合颗粒动理学理论对三维各向异性多孔介质内的颗粒流动特性进行数值模拟研究,并采用Euler方法研究孔隙内流体的流动特性,颗粒相的运动过程由Lagrange方法求解。颗粒动理学用来描述颗粒间的相互作用,流体-颗粒间的相间采用Huilin-Gidaspow模型求解,主要研究了多孔介质孔隙率、椭球状固定颗粒长径比、运移颗粒粒径、流体粘度及流速等参数对颗粒运移沉积的影响,为孔隙内液固两相流的发展及油藏的开发提供理论支持。数值模拟结果表明,在低孔隙率时,颗粒受到堵塞并停留在多孔介质内部。孔隙率的增大延长了颗粒运动轨迹,颗粒不断作往复运动并流出微通道。同时颗粒的停留时间先减小后增大,颗粒拟温度的变化趋势与此相同。大孔隙率下颗粒间接触力、颗粒瞬时轴/径向速度波动减少,且轴向速度大于径向速度。流体注入速度随通道轴向方向逐渐降低。扁长的椭球状固定颗粒孔隙结构会延长微颗粒的停留时间,使得颗粒滞留率增大;同时颗粒波动频率加快,颗粒瞬时速度、接触力和颗粒拟温度均减小。而增大颗粒粒径,颗粒在运动过程中会发生明显的沉积现象,颗粒停留时间和滞留率增大。颗粒脉动速度强度减弱,颗粒接触力、瞬时轴/径向速度和颗粒拟温度减小。随着液体粘度的增加,颗粒轴向速度和颗粒拟温度降低,而平均停留时间和接触力随之增大。颗粒拟温度和接触力随着液相速度的增加而增大,而颗粒停留时间和滞留率减少。
【图文】：

图1.1数值模拟流程图早是由 Cundall 等人提出来的，颗粒的运述。按照处理颗粒碰撞方法的不同，D种模型下颗粒碰撞示意图如图 1.2 所示，行叙述。间的碰撞属于二元瞬时碰撞，碰撞过程中碰撞中颗粒间的作用力主要考虑使得颗粒的影响。一般来说，硬球模型主要应用于。Tsuji 等[37]建立了稀疏气固两相流的硬考虑颗粒与壁面间的碰撞。Tanaka 等[38]模下颗粒碰撞也会对颗粒的扩散产生影响。研究中，并建立了二维气固流化床流动球模型对流化床内气固流动行为进行了模

all 和 Strack 提出的概念相似。在本文中仅考虑颗粒、流体与颗粒间曳力、浮力压力梯度力及液桥力等示。基于牛顿第二定律，任意时刻颗粒 i 平动的控1( )Ni p ijdm V P mdt id lj cjvg f f f 分别为颗粒 i 的速度和质量，Vp为颗粒体积，pV P 流体曳力、液桥力和颗粒碰撞接触力。颗粒重力和碰撞相关的其它力作用于碰撞接触点。这些相互碰因此颗粒转动的控制方程为：1Nijddt p pijI T 转动惯量，i 为颗粒转动速度，，pijT 是碰撞时颗粒公式如下：225i i m RpI
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE319;O241.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 柳崎;索丽敏;;地下岩体内多孔介质中裂隙流运移过程的COMSOL Multiphysics仿真模拟[J];系统仿真技术;2019年03期

2 刘洋;黄涛;;基于生物多孔介质的对流干燥数值模拟[J];湖北工业大学学报;2018年04期

3 郭平;熊枫;;多孔介质中动态合成天然气水合物的新方法[J];科学技术与工程;2017年10期

4 杨伟;曹明;郭东升;赵柄翔;张美琳;付超;;底部加热的复合多孔介质热-流耦合场非线性特性[J];水动力学研究与进展A辑;2016年01期

5 秦朝葵;郑璐;;多孔介质燃烧技术现状[J];城市燃气;2015年07期

6 方志林;韩辉;万新军;;多孔介质反应器的数值模拟[J];井冈山大学学报(自然科学版);2014年01期

7 饶文涛;;多孔介质燃烧技术现状及发展[J];世界钢铁;2011年01期

8 皮上超;李海峰;霍振宏;;一类非线性多孔介质方程局部解的唯一性[J];华北水利水电学院学报;2011年02期

9 姬利娜;张颖;;多孔介质方程的广义条件对称和精确解[J];纯粹数学与应用数学;2011年03期

10 陈建梅;宋正昶;张晓磊;林琳;王莹;;多孔介质特性参数对催化燃烧的模拟分析[J];煤矿安全;2011年07期

相关会议论文 前10条

1 赵阳升;梁卫国;冯增朝;杨栋;;多孔介质多场耦合力学的理论架构与演变多孔介质问题[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

2 徐良旺;;基于位图的多孔介质参数计算方法[A];第十四届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2015年度学术年会论文集[C];2015年

3 胥蕊娜;姜培学;赵陈儒;黄寓理;;流体在微多孔介质中的流动研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

4 韦昌富;;多孔介质力学理论及其应用[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年

5 黄拳章;郑小平;姚振汉;;用边界元法模拟含液多孔介质的等效力学行为[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年

6 饶文涛;李本文;;多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究[A];2010全国能源与热工学术年会论文集[C];2010年

7 郭尚平;于大森;吴万娣;;生物脏器多孔介质的孔径分布和比面[A];全国第一届生物力学学术会议论文汇编[C];1981年

8 张景楠;华帅;王涛;叶峰;蒋帆;狄勤丰;;注入流体在多孔介质中的形态分布及影响因素实验研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

9 徐鹏;邱淑霞;郁伯铭;;非饱和均质多孔介质中的气液两相渗流特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

10 王建省;王晓纯;;热流作用的多孔介质突变面梯度分布模型[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年

相关重要报纸文章 前4条

1 饶文涛;新一代燃烧技术——多孔介质燃烧[N];中国冶金报;2009年

2 中国农业大学工学院 刘相东;多孔介质干燥理论与应用并行[N];中国化工报;2007年

3 饶文涛;多孔介质燃烧新技术及应用[N];世界金属导报;2009年

4 记者 王阳 通讯员 曹杰;聚焦传热研究的探索者[N];上海科技报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 逯彦红;基于多孔介质的动力电池散热系统研究[D];河北工业大学;2017年

2 付毕安;微波场中典型电/磁损耗含湿矿物类多孔介质内部耦合传输机制研究[D];北京交通大学;2019年

3 姜霖松;基于孔隙尺度的随机填充型多孔介质内湍流预混燃烧的模拟研究[D];大连理工大学;2019年

4 俞亚东;污水处理中膜污染层多孔结构及渗透特性研究[D];清华大学;2017年

5 李光昱;微重力条件下多孔介质中的液体输运特性研究[D];国防科学技术大学;2016年

6 孟旭辉;多孔介质中溶解/吸附过程对渗流影响的机理研究[D];华中科技大学;2017年

7 刘军文;基于体积平均法对高渗多孔介质渗流规律研究[D];中国科学技术大学;2019年

8 韦伟;多孔介质微观输运特性研究[D];中国地质大学;2018年

9 白杨;化学与生物诱导作用下碳酸钙矿化过程及其影响机制研究[D];西南交通大学;2018年

10 郭志光;多孔介质中的水—热作用效应及污染物迁移特征研究[D];北京交通大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 叶闻杰;非均匀热流边界条件下多孔介质内传热传质研究[D];华北电力大学;2019年

2 袁国智;多孔介质中流体的渐近性质[D];广州大学;2019年

3 张佳;保温材料多孔介质热湿耦合传递机理研究[D];东北石油大学;2019年

4 乔振轩;基于LBM-DEM方法多孔介质内悬浮颗粒运动特性研究[D];东北石油大学;2019年

5 许梦凡;基于拉曼光谱技术的CO_2在多孔介质中扩散行为研究[D];中国石油大学(北京);2018年

6 何宗旭;基于LB模型的多孔介质对流换热问题研究[D];中国计量大学;2018年

7 崔璨;基于多孔介质燃烧技术处理挥发性有机物（VOCs）的实验研究[D];中国计量大学;2018年

8 李好婷;多孔介质微通道内颗粒流动特性数值模拟研究[D];东北石油大学;2019年

9 靳亚康;纳米多孔介质中流体流动的界面层效应及其应用[D];中国石油大学(华东);2017年

10 杨梅;多孔介质中超临界CO_2萃取致密油能力的研究[D];西南石油大学;2018年

本文编号：2611520