基于電場(chǎng)和流場(chǎng)耦合的微孔隙流體流動(dòng)數(shù)值模擬_第1頁
基于電場(chǎng)和流場(chǎng)耦合的微孔隙流體流動(dòng)數(shù)值模擬_第2頁
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十閡兒曲八號(hào)(華東)CHINAUNIVERSITYOFPETROLEUM本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:基于電場(chǎng)和流場(chǎng)耦合的微孔隙流體流動(dòng)數(shù)值模擬學(xué)生姓名:向李平學(xué)號(hào):10131402專業(yè)班級(jí):應(yīng)用物理學(xué)10-4班指導(dǎo)教師:王殿生2014年6月20日中國(guó)石油大學(xué)(華東)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中國(guó)石油大學(xué)(華東)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于電場(chǎng)和流場(chǎng)耦合的微孔隙流體流動(dòng)數(shù)值模擬摘要隨著常規(guī)油氣資源的減少以及日益增長(zhǎng)的油氣需求,非常規(guī)的致密儲(chǔ)層油氣資源將成為油氣開采的主要方向。在致密儲(chǔ)層中微孔隙是油氣存儲(chǔ)和滲流的主要通道。在微孔隙中存在著流場(chǎng)、電場(chǎng)兩場(chǎng)耦合作用:通過這些耦合作用可認(rèn)識(shí)微孔隙中油氣滲流的基本特征。本文分析了微孔隙中電場(chǎng)和流場(chǎng)的耦合作用,根據(jù)雙電層模型理論,應(yīng)用電場(chǎng)的Poisson方程和流場(chǎng)的Navier?Stokes方程,建立了電場(chǎng)一流場(chǎng)耦合的數(shù)學(xué)模型;研究了COMSOLMultiphysics求解數(shù)學(xué)模型的基本方法;模擬計(jì)算了微孔隙中電場(chǎng)和流場(chǎng)相互作用時(shí)的電勢(shì)分布和流速分布。結(jié)果分析表明:飽和NaCl溶液的微孔隙中壁面雙電層電勢(shì)分布區(qū)域約為20mn,電勢(shì)沿徑向按指數(shù)規(guī)律遞減:流體速度越靠近中心軸線越大,沿徑向成二次項(xiàng)關(guān)系:外加電場(chǎng)引起的電勢(shì)大小沿軸向下降,電勢(shì)梯度越來越?。和饧与妶?chǎng)方向與壓力下降方向一致時(shí),流體速度顯著增大,且外加電場(chǎng)越大速度增加越明顯。研究結(jié)果為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)孔隙結(jié)構(gòu)和巖石電性對(duì)微孔隙流體流動(dòng)的影響提供了參考。關(guān)鍵詞:微孔隙;流場(chǎng);電場(chǎng);雙電層;數(shù)值模擬Numericalsimulationoffluidflowinmicro-porebasedon

couplingelectricandflowfieldABSTRACTWiththereductionandthegrowingdemandforconventionaloilandgasresources,unconventionaltiglitreseivoirsofoilandgasresourceswillbethemaindirectionoftheoilandgasexploration,hithedensemicio-poresarethemainreservoirsofoilandgasstorageandflowinthechannel,hitliepresenceofniiaoporesflowfieldelectricfieldcouplingtwo;througlithesecouplingcanunderstandthebasiccharacteristicsofmicioporeshydrocarbonseepage.Tliispaperanalyzesthemicioporeselectricandflowfieldcoupling,electricdoublelayermodelbasedontheory.PoissonequationandNavier-StoKesflowequationsappliedelectricfield,tlieestablishmentofamatliematicalmodeloftheelectricfieldandflowfieldcoupling;studiedCOMSOLMultiphysicsTliebasicmethodforsolvingthemathematicalmodel;simulatethepotentialmicroporeswheninteractingelectricandflowfielddistributionandvelocitydistribution.Theresultsshowedthat:thepotentialofthedoubleelectriclayerwithsaturatedNaClsolution,thedistributionareaofthewallsurfaceofniiaoporesofabout20imi.andthepotentialintheradialdirectionisexponentiallydiminisliing;largerfluidvelocitytheclosertothecentralaxis,andaqiiachaticrelationshipbetweentheradial;thepotentialsizeoftheappliedelectricfieldcausedbythedeclineintheaxialdirection,thepotentialgiadientsmaller;appliedelectricfielddirectionandthepressuredropinthesamedirection,thefluidvelocityincreasedsignificantly,andthegreatertlierateofincreaseoftheappliedelectricfieldismoreobvious.Tofiirtherunderstandtheimpactofthefindingsofporestructureandelectricalpropertiesofrockmicroporefluidflowtoprovideareference.Keywords:Microporosity:Flowfield:Electricfield:Electricdoublelayer:numericalsimulation目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章前言 1\o"CurrentDocument"11研究背景及研究意義 1\o"CurrentDocument"12國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1\o"CurrentDocument"3研究?jī)?nèi)容與研究方法 23.1研究?jī)?nèi)容 2.3.2研究方法與技術(shù)路線 3\o"CurrentDocument"4論文結(jié)構(gòu) 3\o"CurrentDocument"第2章 微孔隙中電場(chǎng)和流場(chǎng)耦合作用的基本理論 5\o"CurrentDocument"雙電層的基本原理 51.1微觀機(jī)理 512基于Gouy-Chapman模型的雙電層電勢(shì)和停電荷密度 6\o"CurrentDocument"微孔隙中電流體的基本運(yùn)動(dòng)方程 7221流體運(yùn)動(dòng)方程 72.2.2電滲運(yùn)動(dòng)方程 7\o"CurrentDocument"23小結(jié) 7\o"CurrentDocument"第3章 電場(chǎng)和流場(chǎng)耦合作用下微孔隙流體流動(dòng)的數(shù)值模擬研究 8\o"CurrentDocument"31微孔隙的基本物理模型 8\o"CurrentDocument"3.2電場(chǎng)-流場(chǎng)耦合的數(shù)學(xué)模型 83.3基于COMSOLMultiphysics的數(shù)值模擬方法 9\o"CurrentDocument"34數(shù)值模擬結(jié)果及分析 1234.1微孔隙中電勢(shì)分布特征 1234.2微孔隙中流速分布特征 14\o"CurrentDocument"35小結(jié) 16\o"CurrentDocument"第4章結(jié)論 17\o"CurrentDocument"致謝 18\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 19第1第1章前言參考文獻(xiàn)[1]賈承造,鄒才能,李建忠.中國(guó)致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景[4石油學(xué)報(bào)2012,33(3):343?350ShawDJ.IiitrodactiontoColloid&SurfaceChemistiy[M].4thed.Oxford:Butterworth?1992FrenkelJ.OntlieIlieoiyofSeismicandSeisinoelectricPhenomenainaMoistSoil[J].JournalofPhysics,1944,111(4):230-241BiotMA.MechanicsofDeformationandAcousticPropagationinPorousMedia[J].JoumalofAppliedPhysics,1962,33:1482-1498RiceCL.WliiteheadR.ElectroicineticFlowinaNarrowCylindricalCapillaryfJ].TlieJournalofPhysicalCheiiiistiy,1965,69(11):4017-4023IshidoT,HitosliiMizutani.ExperimentalandTlieoreticalBasisofElectroKineticPhenomenainRock-WaterSystemsandItsApplicationstoGeophysics[J]JournalofGeophysicalReseaech,1981,86(B3):1763-1775LorneB,PerrierF.AvouacJP.StreamingPotentialmeasurements1.Propertiesoftheelectricaldoublelayerfiomaushedsamples[J]JoumalofGeophysicalResearch,1999,104(BS):17857-17877[8]周成當(dāng),朱世和,雙相孔隙介質(zhì)中動(dòng)電效應(yīng)定量研究[J].測(cè)井技術(shù),1999,23(6):411-415[9]房文靜,關(guān)繼騰,王殿生.用毛管電動(dòng)?水動(dòng)力學(xué)模型研究?jī)?chǔ)層的流動(dòng)電位[斗測(cè)井技術(shù)2000,24(2):92-95JeffeyRMoore,StevenD,Glasei\HFraiiKMonison.Large-sealePhysicalmodelingofwaterinjectionintogeothermalreseivoirsandcorrelationtoselfpoteiiiialmeasiirements[C]5Twenty-eiglitliWorkshoponGeothennalReservoirEngineering,StanfordUniversity,StanfordCalifoiiia,2003JunYangJunYaGrundke,CorneliaBellmannnetal.OscillatingStreamingPotentialandElectroomosisofMultilayerMembranes]J].J.Phys.Cliem.B,2004,108:2103-2110.LindeNJougiiotD,RevilA,etal.StreamingcuiTentgenerationintwo-phaseflowconditions]」].GeophysicalResearchLetters200

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