格子Boltzmann方法研究微裂縫形態(tài)特征對滲流的影響.pdf

1、巖石中微裂縫(即開度與孔隙在同一或略高的尺度-微米或毫米)滲流特性的研究是現(xiàn)在油藏微觀油氣滲流研究的重要方向。有包括物理巖石實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)值模擬仿真等研究方法，其中數(shù)值模擬方法經(jīng)濟(jì)、快捷，并能對流體滲流中一些微觀現(xiàn)象給出更好的解釋和現(xiàn)象重現(xiàn)，所以有著廣闊的應(yīng)用前景。本文主要使用的是格子Boltzmann方法(LBM)進(jìn)行數(shù)值模擬和關(guān)聯(lián)性分析。LBM方法是近年來發(fā)展起來的一種數(shù)值模擬方法，是一種介于宏觀與微觀之間的方法，該方法同時(shí)具有微觀方

2、法和宏觀方法的優(yōu)勢，具有可靠的計(jì)算精度，在實(shí)際問題的解決過程中具有易并行、易編程、理論清晰易懂、以及邊界條件易處理等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文將LBM方法應(yīng)用于微裂縫滲流模擬，并在此基礎(chǔ)上對裂縫有效開度的計(jì)算方法進(jìn)行了研究。本文的工作主要分為三個(gè)方面：
　　首先，在LBM理論層面做了兩個(gè)工作：
　　1.在二維動力學(xué)邊界條件的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了三維條件下的動力學(xué)邊界條件；
　　2.推導(dǎo)出了滲透率在格子單位和物理單位下的單位轉(zhuǎn)換公

3、式。
　　其次，利用LBM方法模擬了微裂縫中的單相流的滲流過程，包括二維裂縫和三維裂縫。成功的將LBM方法應(yīng)用于模擬微裂縫滲流上，并計(jì)算出了相應(yīng)的裂縫滲透率。
　　最后，研究裂縫形態(tài)特征(主要是裂縫有效開度)的量化方法，提出了通過尋找壁面中間面計(jì)算有效開度和使用除算術(shù)平均數(shù)以外的其他平均數(shù)計(jì)算有效開度這兩種新的計(jì)算有效開度的方法。通過將計(jì)算的有效開度帶入經(jīng)典的立方定律與LBM模擬出的裂縫滲透率進(jìn)行比較分析，估計(jì)了裂縫形態(tài)特征