山东大学李晓丽获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120409129B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510567394.7,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟方法及系统是由李晓丽;吴艳丽;赵烜设计研发完成,并于2025-04-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟方法及系统,包括:步骤1:构建用于描述流体流动、溶质反应运输和岩石性质变化的酸化模型;步骤2:对模拟时间和圆环型求解区域进行网格剖分;再将酸化模型的不同变量定义在网格单元的不同位置;步骤3:对步骤1所构建的酸化模型进行数值离散,形成大型线性方程组;最终结合设定参数求解,实现酸蚀蚓孔数值模拟。本发明提供了一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟的交错网格有限差分法,对酸化模型进行数值离散及高效求解,实现对酸蚀蚓孔过程较为精准的数值模拟,进而对油气开采发挥重要的指导作用。
本发明授权一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于DBF框架的酸化模型实现多孔介质流体径向流动数值模拟方法,其特征在于,包括: 步骤1:构建用于描述流体流动、溶质反应运输和岩石性质变化的酸化模型;包括: 建立一组二维极坐标下基于DBF框架的酸化模型,如下所示: 其中,公式1和2表示基于DBF框架的流体流动过程,即用于描述流体流动的酸化模型;公式1是一个向量方程,代表动量守恒方程,公式1的右端:代表Darcy项,用于刻画多孔介质Darcy渗流现象;公式1左端第二项:表示Brinkman项,用于刻画边界之间的过渡流动;公式1左端最后一项:表示Forchheimer项,用于描述当流速较高时流体显著的惯性效应;公式2是质量守恒方程;公式3是酸的浓度反应传输方程,即用于描述溶质反应运输的酸化模型;公式4反应了岩石孔隙度随时间演化而变化,即用于描述岩石性质变化的酸化模型; 其中,r,θ∈Ω={r,θ|rin≤r≤rout,0≤θ≤2π},t∈J=[0,T],r是流动半径,单位为m;θ是流动角度;Ω∈R2是一个圆环区域;t是时间,T为最终时刻,单位为s;u是流体速度向量,ur、uθ分别是流体的速度u在极径r方向和极角θ方向的分量,单位为ms;rin、rout表示极径r方向的边界;p是流体的压力,单位为Pa;cf是酸的浓度,单位为molm3;φ是岩石的孔隙度,无量纲量;速度u、压力p、浓度cf、孔隙度φ这四个变量均为未知量;ρ是流体的密度,单位为kgm3;μ是流体的粘度,单位为Pa·s;ε是一个伪压缩系数,单位为1Pa,ε表示一个正数,kc为局部质量传输系数,单位为ms;cI为注入浓度,单位为molm3;α为酸的溶蚀能力,单位为kgmol;ρs为岩石的密度,单位为kgm3;是Forchheimer系数,无量纲量;Kφ是岩石的渗透率,单位为m2;f=fI+fP,其中fI为注入速率,fP为产出速率,单位为ms;正定矩阵D为酸在多孔介质中的扩散系数,单位为m2s,Dr和Dθ为D在r和θ方向上的分量;假设D=dmolI=diagDll是一个对角矩阵,其中,dmol为分子扩散速率,I是单位矩阵,diagDll,l=1,2表示以Dll为对角元的对角矩阵; cs是流体与固体交界面处酸的浓度,单位为molm3,根据一级动力学反应,流固交界面处酸的浓度cs与流体中酸的浓度cf存在如下关系: 其中,ks为表面反应速率常数,单位为ms; 刻画岩石性质变化的孔隙尺度模型如下: 其中,公式6用以刻画岩石孔隙度和渗透率之间的关系,K表示渗透率,φ0和K0分别为岩石的初始孔隙度和初始渗透率;孔隙度和渗透率计算得到av,其中,av是单位体积介质用于反应的界面面积,单位为1m,a0是初始界面面积; 边界和初始条件如下: 其中,第一行中的两个条件:u=0,是边界条件,表示在入口边界和出口边界处,速度和浓度的梯度均为0;后面四个均为初始条件,u0r,θ、p0r,θ、cf0r,θ、φ0r,θ分别表示速度、压力、浓度和孔隙度在区域Ω内的初始分布函数; 将二维极坐标下基于DBF框架的酸化模型公式1-4与孔隙尺度模型公式6-7以及初边界条件公式8联立起来,构成酸化模型; 定义一个辅助变量其中,再结合公式2、5-7,酸的浓度反应传输公式3简化后转化为如下所示: 步骤2:对模拟时间和圆环型求解区域进行网格剖分;再将酸化模型的不同变量定义在网格单元的不同位置; 步骤3:对步骤1所构建的酸化模型进行数值离散,形成大型线性方程组;最终结合设定参数求解,实现酸蚀蚓孔数值模拟。
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