本發(fā)明屬于油氣開采，具體涉及一種黏土模型建立方法及防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、研究固相顆粒的運(yùn)移對(duì)防砂篩管的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，提高油氣開采效率有著重要意義。在油氣開采的過程中，由于井下條件復(fù)雜多變，且無法直接觀察井下固相顆粒的運(yùn)動(dòng)，因此現(xiàn)有技術(shù)大多采用數(shù)值模擬技術(shù)來對(duì)固相顆粒的運(yùn)移進(jìn)行研究。固相顆粒(如巖石、砂粒)在運(yùn)移時(shí)一般會(huì)伴隨黏土、流體的流動(dòng)，由于黏土具有粒徑小、層狀、帶粘性和彈性、在運(yùn)移過程中容易團(tuán)聚和分散等特征，因此黏土的建模非常困難。

2、現(xiàn)有的黏土模型一般是由若干具有黏土物性的基礎(chǔ)顆粒模型堆砌而成，這類黏土模型對(duì)黏土的還原程度有限，使用該模型來對(duì)防砂篩管的性能進(jìn)行在線測(cè)試時(shí)，測(cè)試結(jié)果往往與現(xiàn)實(shí)相差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述的缺陷或不足，本發(fā)明提供了一種黏土模型建立方法及防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法，旨在解決現(xiàn)有的黏土模型對(duì)黏土的還原程度有限的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種黏土模型建立方法，其中，黏土模型建立方法包括：

3、s100：建立由至少兩個(gè)黏土基礎(chǔ)模型聯(lián)結(jié)形成的團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒；

4、s200：在團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒的表面添加預(yù)設(shè)大小的吸附粘性力；

5、s300：將若干個(gè)團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒堆積，以形成純黏土模型；

6、其中，團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒內(nèi)的黏土基礎(chǔ)模型之間的聯(lián)結(jié)力大于團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒表面的吸附粘性力。

7、在本發(fā)明的實(shí)施例中，s100：建立由至少兩個(gè)黏土基礎(chǔ)模型聯(lián)結(jié)形成的團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒的步驟具體包括：

8、s110：建立黏土基礎(chǔ)模型；

9、s120：選取預(yù)設(shè)數(shù)量的黏土基礎(chǔ)模型，在選取的黏土基礎(chǔ)模型之間添加包內(nèi)聯(lián)結(jié)鍵，以使被聯(lián)結(jié)的黏土基礎(chǔ)模型聚合形成團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒。

10、在本發(fā)明的實(shí)施例中，s120：選取預(yù)設(shè)數(shù)量的黏土基礎(chǔ)模型，在選取的黏土基礎(chǔ)模型之間添加包內(nèi)聯(lián)結(jié)鍵，以使被聯(lián)結(jié)的黏土基礎(chǔ)模型聚合形成團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒之后的步驟，還包括：

11、s130：將團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒內(nèi)被任意包內(nèi)聯(lián)結(jié)鍵聯(lián)結(jié)的兩個(gè)黏土基礎(chǔ)模型的接觸方式設(shè)置為重疊接觸，并對(duì)重疊接觸的最大深度進(jìn)行設(shè)置。

12、在本發(fā)明的實(shí)施例中，s110：建立黏土基礎(chǔ)模型的步驟具體包括：

13、s111：建立第一粒子模型；

14、s112：對(duì)第一粒子模型的密度、泊松比、楊氏模量、恢復(fù)系數(shù)、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以使第一粒子模型具有與黏土相同的物理性質(zhì)。

15、在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一粒子模型的粒徑小于或等于2微米。

16、在本發(fā)明的實(shí)施例中，s300：將若干個(gè)團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒堆積，以形成純黏土模型后，黏土模型建立方法還包括：

17、s310：建立非黏土顆粒模型；

18、s320：將非黏土顆粒模型與純黏土模型內(nèi)的團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒進(jìn)行混合。

19、在本發(fā)明的實(shí)施例中，s310：建立非黏土顆粒模型的步驟具體包括：

20、s311：建立第二粒子模型；

21、s312：對(duì)第二粒子模型的密度、泊松比、楊氏模量、恢復(fù)系數(shù)、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以使第二粒子模型具有固體顆粒的物理性質(zhì)。

22、在本發(fā)明的實(shí)施例中，非黏土顆粒模型表面的吸附粘性力為0。

23、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法，其中，防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法包括：

24、s400：使用根據(jù)以上所述的黏土模型建立方法建立黏土模型；

25、s500：將黏土模型放入流體模型內(nèi)；

26、s600：對(duì)流體模型施加動(dòng)量，以使流體模型攜帶黏土模型按預(yù)設(shè)路徑流過防砂篩管模型；

27、s700：在黏土模型流過防砂篩管模型時(shí)，監(jiān)測(cè)防砂篩管模型的堵塞變化過程；

28、s800：基于堵塞變化過程對(duì)防砂篩管模型的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

29、在本發(fā)明的實(shí)施例中，s500：在將黏土模型放入流體模型內(nèi)前，防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法還包括：

30、s410：建立非黏土顆粒模型；

31、s420：將非黏土顆粒模型混入黏土模型內(nèi)。

32、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例所提供的黏土模型建立方法具有如下的有益效果：

33、由于團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒表面存在吸附粘性力，若干團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒在隨流體模型移動(dòng)的過程中，團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒之間能夠相互吸附團(tuán)聚，以形成非穩(wěn)定形態(tài)且體型更大的團(tuán)聚包，而部分非穩(wěn)定形態(tài)的大團(tuán)聚包在運(yùn)移的過程中，又能夠被流體沖散，以還原成團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒，再者，由于每個(gè)團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒內(nèi)包含多個(gè)黏土基礎(chǔ)模型，團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒內(nèi)的多個(gè)黏土基礎(chǔ)模型能夠分別與相鄰的團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒吸附，以形成多層形態(tài)的大團(tuán)聚包，而多層的大團(tuán)聚包又能夠相互碰撞，進(jìn)一步形成不同形態(tài)的團(tuán)聚包，或者分散還原成團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒，即本方法所建立的黏土模型在運(yùn)動(dòng)時(shí)，形態(tài)變化更加豐富。綜上，本發(fā)明通過將團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒作為黏土模型中最基本的顆粒，能夠形成體型更大、且形態(tài)更加豐富的大團(tuán)聚包，從而在黏土模型運(yùn)移時(shí)更好地對(duì)黏土顆粒團(tuán)聚和分散時(shí)的力學(xué)形態(tài)進(jìn)行模擬還原，使黏土模型的運(yùn)動(dòng)更符合實(shí)際情況。

34、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種黏土模型建立方法，其特征在于，所述黏土模型建立方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黏土模型建立方法，其特征在于，建立由至少兩個(gè)所述黏土基礎(chǔ)模型聯(lián)結(jié)形成的所述團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒(1)的步驟具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的黏土模型建立方法，其特征在于，選取預(yù)設(shè)數(shù)量的所述黏土基礎(chǔ)模型，在選取的所述黏土基礎(chǔ)模型之間添加包內(nèi)聯(lián)結(jié)鍵，以使被聯(lián)結(jié)的所述黏土基礎(chǔ)模型聚合形成所述團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒(1)之后的步驟，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的黏土模型建立方法，其特征在于，建立所述黏土基礎(chǔ)模型的步驟具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的黏土模型建立方法，其特征在于，所述第一粒子模型的粒徑小于或等于2微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的黏土模型建立方法，其特征在于，將若干個(gè)所述團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒(1)堆積，以形成所述純黏土模型之后的步驟，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的黏土模型建立方法，其特征在于，建立非黏土顆粒模型的步驟具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的黏土模型建立方法，其特征在于，所述非黏土顆粒模型表面的吸附粘性力為0。

9.一種防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法，其特征在于，所述防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法，其特征在于，在將所述黏土模型放入流體模型內(nèi)前，所述防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于油氣開采技術(shù)領(lǐng)域并提供一種黏土模型建立方法及防砂篩管模型性能在線測(cè)試方法，黏土模型建立方法包括建立由至少兩個(gè)黏土基礎(chǔ)模型聯(lián)結(jié)形成的團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒；在團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒的表面添加預(yù)設(shè)大小的吸附粘性力；將若干個(gè)團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒堆積，以形成純黏土模型；其中，團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒內(nèi)的黏土基礎(chǔ)模型之間的聯(lián)結(jié)力大于團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒表面的吸附粘性力。本發(fā)明通過將團(tuán)聚包基礎(chǔ)顆粒作為黏土模型中最基本的顆粒，能夠形成體型更大、且形態(tài)更加豐富的大團(tuán)聚包，從而在黏土模型運(yùn)移時(shí)更好地對(duì)黏土顆粒團(tuán)聚和分散時(shí)的力學(xué)形態(tài)進(jìn)行模擬還原，使黏土模型的運(yùn)動(dòng)更符合實(shí)際情況。

技術(shù)研發(fā)人員：張彬奇,鄧金根,謝濤,孫孟瑩,林海
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9