页岩油孔隙微纳渗流的格子Boltzmann方法模拟

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单位中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院;中国石化石油勘探开发研究院中石化科学技术研究中心;中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室;瑞典皇家理工学院工程力学系;清华大学工程力学系;
来源力学学报
摘要
本文旨在揭示页岩油输运过程中纳米孔隙内流体运移机制,以二维纳米多孔介质结构为研究对象,系统探讨了结构尺度与润湿性对水/油微纳渗流动力学行为的影响规律。针对现有模型在处理二维孔隙结构纳米效应存在的不足,本文重新推导了纳米通道液体运移的平面模型,指出传统体积平均法在描述二维结构中存在显著偏差。基于此模型,构建了考虑吸附层粘度效应与边壁速度滑移效应的格子Boltzmann方法,全面分析了结构尺寸和接触角对水/油运移行为的调控效应,识别了纳米通道中吸附层粘度变化及边壁速度滑移引发的纳米效应,并阐明了这些效应随尺度增大而逐渐减弱的趋势。此外,不同接触角条件下纳米效应的显著差异凸显了润湿性对水/油微观运移机制的关键作用。本研究最终构建了基于纳米结构尺寸与接触角双参数的水/油运移纳米效应版图,为后续开发复杂地层页岩油的跨尺度运移模型提供了重要的理论依据与参考。

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