力学大会2015集高等学校学科点专项科研基金致密油藏亚微米超纳米级渗流机

纳米中边界层效应的流动模拟研（大学（）石油，散粒子动力学（DPD）方法是研究纳米尺度流动模拟可行的技术方法。本文利用DPD方法进行了微利用统计方法1-10nm不同喉道半径的流动剖面，表征了微纳米喉道中流体的边界层特征，为 致密储层细微，广泛发育纳米级系统[1,2]。大量研究表明，流体流动时产生的边界层在行的技术方法之一。DPD方法提出了“粗粒化”概念，即许多分子的集体运动用一颗珠子来代表，每的；XijunFan[10]DPD方法研究了大分子在微孔道内的滞留，发现不同种类聚合物的弛豫时间不一样；AmuragKumar[11]利用DPD方法进行了简单流体在微孔道内的流动模拟，发现粒子粗化系数较小时得到的数更准确，低扩散率和高数对水动力学影响不大；[12]利用DPDDPD方法无法准确模拟致密储层中流体（油、气、水）与岩石之间的相互作用关系，例DPD力场基础上引入势函数的DPD方法成功地实现了微圆管实验的数值模拟。10nm的微圆管中流体流动以及与固体的相互作用，实现了纳米喉道中微尺度流动的模拟，从分 (MS)软件中的Mesocite模块进行。SiO22.2g/cm3[17]1g/cm3。MS软件中可查得单个粒子重量，通过计算，得到SiO2粒子间为4Å，水粒子间为5Å。相悖。因此，在进口端设置一层SiO2屏障，防止水分子逆流。模型结构示意图如图1.1所示。内部水表面1.1模型结构示意Warren方法[18]BpkTa （BAa—a253.5，χFlory-HugginVA

2（1.2）[19]，1.（12Å式中，ηD—动力粘度，mPa·s

2 （管壁吸附水膜通过添加的形式体现。MS软件中作用形式共有8种。因为排斥力已通过保守力实现，为了避免力的重复，且要使作用范围较广（至少应大于喉道半径，通过对比筛选，选择LJ96X力。在微圆管物理实验中[15]20MPa/m时，2.5μm0.05μm，H2O55Å312Å65H2O粒子。根据圆管中层流0.0918kcal/mol/ÅLJ96XRo=5Å，Do=2kcal/mol，E=1时，在距离SiO20.05μm处的H2O粒子受到的为0.0918kcal/mol/Å，符合计算结果。R2r2v （▽p—压力梯FDDrve （ 式中，γij—粒子受到的耗散力最大值

rωD—j个粒子对第i个粒子耗散力的距离权函数，Dr

,r

c c0,,r Perl2.1所示。1nm模4nm模10nm模2.1通过编程建立模MSMesocite模块中的GeometryOptimization功能进行。优化后的模型能量达到0体系能量体系能量

体系能量体系能量0

1nm模 4nm模体系能量体系能量0 10nm模2.2优化模型能量变1nm模4nm模10nm模2.3优化后模梯度，因此通过恒速注入H2O粒子来实现压力梯度的控制。通过泊肃叶（式3.1）得到不考虑3.1rq qHn 2mH2

mH2O—水分子的质量，g半径14粒子注入速度（个MS软件中Mesocite模块中DPD模块运行，模型半径越大，所需要的时间越长。1nm4nm轨迹中的抛物线形状不以外的H2O粒子被带羟基的SiO2粒子的束缚，无法形成定向流动，即形成边界层。通过式边界层厚度为6.2nm。同理，4nm模型边界层厚度为2.8nm，1nm模型边界层厚度为0.67nm。1nm模 4nm模10nm模3.1模型运行轨MSMesociteH2OPerl语言编制程序模块得到了一个横截面上Y方向的密度数据（3210nm模型为例，从图中可以看出，X方向上密度从左到右逐渐减小，是压力梯度在围观上的体现；Y方向上出现了密度迁移，越靠近喉道边界密度越大，密度剖面是和在Y方向上的速度分布共同作用产生的，1nm和4nm模型同理。1nm模 4nm模10nm模型3.2密度分布从10nm到1nm流体速度分布越来越不规则。Y坐Y坐0 速度

YY0 速度1nm模 4nm模Y坐Y坐---0.02-0.01 0.010.020.030.040.050.06速度10nm模型3.3速度分布力梯度为0.1MPa/m时的边界层比例与喉道半径关系的拟合，如表3.2所示。拟相关系拟相关系 y=0.6931e- 贾承造,邹才能,等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景.石油学报,2012,油学报,2012,02:173～187.3ИЛ.油层物理化学机理.:石油工 ,1998:4.特低渗透油藏非线性渗流特征研究.[PhD :大学（）,5,,等.低渗透多孔介质中的非线性渗流理论.力学与实践,2013,35(05):6P.J.Hoogrebeugge,J.M.V.A.Koelman.SimulationMicroscopicHydrodynamicPhenomenawithDissipativeParticleDynamics.Europhys.Lett.,1992,19(3):155～160.7,,.耗散粒子动力学的发展与应用简述.科技信息,2012,09:李红霞,.耗散粒子动力学模拟方法的发展和应用.力学进展,2009,02:Y.Kong,C.W.Manke,W.G.Madden,etal.SimulationofaConfinedPolymerinSolutionUsingtheDissipativeParticleDynamicsMethod.InternationalJournalofThermophysics,1994.XijunFan,NhanPhan～Thien,NgTengYong,etal.MicrochannelflowofamacromolecularPhysicsofFluids,AnuragKumar,YutakaAsako,EiyadAbu～Nada,etal.Fromdissipativeparticledynamicsscalesto7:467～477.12,,等.介观尺度通道内多相流动的耗散粒子动力学模拟.物理学报,2013,06:焜 ,.带凹槽的微通道中液滴运动数值模拟.物理学报,2012,03: 等发2011,03:,刘开平 锦.二氧化硅溶解度方程和地温计.地质科技,1997,16(01):GrootR.D.,WarrenP.B.DissipativeParticleDynamics:BridgingtheGapBetweenAtomisticandMesoscopicSimulation.Chem.Phys.,1997,107:4423～4435.fortheDissipativeParticleDynamicsMethod.JournalofColloidandInterfaceScience.2005,283(1):I.Pagonabarraga,D.Frenkel.DissipativeParticleDynamicsforInctingSystems.TheJournalofChemicalPhysics.2001,115(11):5015～5026.FLOWSIMULATIONSTUDYONBOUNDARYLAYEREFFECTOFMICRO-NANOTHROATINTIGHTRESERVOIRCAO AN TIAN XU(CollegeofPetroleumEngineering,UniversityofPetroleum(Beijing),No.18FuxueRoad,Beijing102249,Thethroatsoftightreservoiraresmall,andthemainsizeofthroatsisnanoscale.Theproportionofboundarylayerinthesethroatsislargewhenflowing,whichisanimportantfactorofnonlinearpercolation.Atpresent,physicalexperimentscannotsimulateflowinnano-throatprecisely.TheDissipativeParticleDynamics(DPD)methodisafeasiblealternativewaytostudyflowinnano-throat.Thispapersimulatedandcalculatedtheinctionbetweenliquidandsolidinnano-throatusingDPDmethod,implementedflowinthroatsof1-10nm,revealedthemechanismofboundarylayerinmesoscale,gottheflowprofileint