驅(qū)替的案例
comsol注二氧化碳驅(qū)替瓦斯 ￥100
然而我國(guó)煤層滲透率普遍較低，不利于甲烷的抽排，注入二氧化碳驅(qū)替甲烷可以顯著提高采收率。因此，從環(huán)保、安全和能源的角度來(lái)講，注入二氧化碳驅(qū)替煤層甲烷的開(kāi)展具有重要意義。
基于 Darcy 滲流理論、Fick 擴(kuò)散理論、擴(kuò)展Langmuir 吸附理論以及氣體狀態(tài)方程，構(gòu)建了氣體連續(xù)運(yùn)動(dòng)耦合方程，利用 Comsol Multiphysics 有限元數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了不同注氣壓力和不同滲透率條件下的注二氧化碳驅(qū)替甲烷數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)吻合，驅(qū)替效果良好。注氣壓力和滲透率顯著影響驅(qū)替效率，注氣壓力提高導(dǎo)致二氧化碳突破出氣口和置換完成的時(shí)間縮短；滲透率越低置換所需時(shí)間越長(zhǎng)，驅(qū)替進(jìn)展越緩慢。
展開(kāi) 基于相場(chǎng)方法（/水平集方法）的多孔介質(zhì)中的驅(qū)替模擬 ￥400
提供基于comsol中相場(chǎng)方法模擬多孔介質(zhì)兩相驅(qū)替（水氣、油水等等）的算例（也可以定做水平集驅(qū)替的算例），可在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)利用comsol軟件進(jìn)行兩相流驅(qū)替的模擬，拓展研究，具體參考算例附后。
附贈(zèng)基于相場(chǎng)方法模擬驅(qū)替時(shí)的毛管數(shù)計(jì)算方法和飽和度計(jì)算方法
氮?dú)?em>驅(qū)替煤層瓦斯仿真 ￥800
氮?dú)?em>驅(qū)替煤層瓦斯是一種常用的安全措施，用于減少煤礦瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。煤層瓦斯是在地下煤礦中產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w，其主要成分是甲烷。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)一定范圍時(shí)，與空氣形成可燃?xì)怏w混合物，一旦受到火源的引燃，就有可能引發(fā)爆炸事故。為了減少煤礦瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，常采用氮?dú)?em>驅(qū)替的方法。該方法通過(guò)向煤礦中注入大量的氮?dú)猓瑢⑼咚古懦龅V井，并將其稀釋到安全濃度以下。
本案例基于COMSOL軟件仿真了煤層受到力學(xué)作用下的瓦斯驅(qū)替過(guò)程，仿真結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，可下載模型交流！
相場(chǎng)方法模擬多孔介質(zhì)中的驅(qū)替 ￥248
提供采用相場(chǎng)方法模擬多孔介質(zhì)中驅(qū)替的算例，可在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)多孔介質(zhì)中的驅(qū)替模擬，得到水驅(qū)油（或其他兩相）后多孔介質(zhì)中的殘余油分布，計(jì)算采出程度隨時(shí)間的變化關(guān)系。附圖中分別給出了多孔介質(zhì)為水濕和油濕條件下，多孔介質(zhì)中的殘余油分布，案例鏈接附后。
相場(chǎng)方法模擬毛細(xì)管中的驅(qū)替 ￥100
提供comsol中相場(chǎng)方法模擬毛細(xì)管中驅(qū)替的案例，可以掌握如何采用相場(chǎng)方法模擬驅(qū)替，具體案例附后。
煤層注氣驅(qū)替瓦斯數(shù)值模擬 ￥200
本模擬為煤層注氣驅(qū)替瓦斯，采用pde模塊模擬瓦斯擴(kuò)散、滲流過(guò)程，參考文獻(xiàn)為注氣驅(qū)替煤層瓦斯時(shí)效特性影響因素分析，有意購(gòu)買者請(qǐng)聯(lián)系QQ1045343728.
基于lammps模擬干酪根狹縫中注CO2/N2提高頁(yè)巖油藏采收率
隨著驅(qū)替速度增加，曲線基本上呈下降趨勢(shì)。對(duì)于長(zhǎng)石和方解石孔隙，該值始終為負(fù)值。說(shuō)明盡管CO2驅(qū)替能力會(huì)隨速度增長(zhǎng)而有所下降，但仍可以保持在一個(gè)較好的驅(qū)替效果。而在干酪根孔隙內(nèi)，僅有驅(qū)替速度為2 m/s時(shí)滿足條件。因此，對(duì)于干酪根孔隙而言，驅(qū)替速度的大小對(duì)于CO2驅(qū)替行為具有重要影響。
圖5 不同驅(qū)替速度下(a)體系內(nèi)相互作用能與(b)烷烴在X方向運(yùn)移距離
最后，有相關(guān)需求歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)
COMSOL相場(chǎng)法多孔介質(zhì)油水兩相驅(qū)替
本案例介紹COMSOL相場(chǎng)法進(jìn)行多孔介質(zhì)下的油水兩相驅(qū)替模型。
多孔介質(zhì)采用CAD隨機(jī)圓形骨料插件V2.0版本生成，插件可指定模型尺寸、正態(tài)分布的粒徑、粒徑范圍等信息，且可設(shè)置圓形之間的最小間距，以確保在有限元模擬中網(wǎng)格能夠容易劃分，不至于出現(xiàn)過(guò)小單元。
在COMSOL內(nèi)選擇流體流動(dòng)-兩相流-相場(chǎng)-層流，并添加包含相初始化的瞬態(tài)研究。
將CAD文件導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，并在模型左側(cè)建立三個(gè)注水的入口。
對(duì)多孔結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
將模型左側(cè)設(shè)置為注水的入口，右側(cè)設(shè)置為出口，包含重力的影響，提交計(jì)算并完成后續(xù)的分析模擬。
熱力流(THM)煤層注入CO2驅(qū)替甲烷開(kāi)采(CO2-ECBM)
在雙碳減排大背景下，煤層中注入CO2，一方面可以將其封存煤層中，減少其排放到大氣中；另一方面，利用CO2和甲烷之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，CO2的吸附性大于甲烷的吸附性，這樣可以驅(qū)替甲烷，進(jìn)而增強(qiáng)瓦斯開(kāi)采。此方法的技術(shù)難點(diǎn)具有以下幾方面：一、煤層中注入CO2，涉及到雙組分，氣體運(yùn)移更復(fù)雜；二、煤層的滲透率、孔隙率方程增添由CO2吸附擴(kuò)散引起的變化項(xiàng)；三、涉及到的物理場(chǎng)增多，方程更復(fù)雜，數(shù)值求解中模型收斂性很難。
本文構(gòu)建的物理場(chǎng)方程來(lái)自已公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)，對(duì)于具體的數(shù)值求解方法，限于篇幅，會(huì)做出一部分解釋，主要從CO2-ECBM的機(jī)理角度出發(fā)。首先構(gòu)建模型的物理場(chǎng)方程，如圖1。該物理場(chǎng)方程主要分為氣體擴(kuò)散對(duì)流方程、溫度場(chǎng)方程、煤體變形控制方程，其中還有一些輔助方程，如滲透率方程、孔隙率方程等。煤體的有效應(yīng)力方程考慮了基質(zhì)、裂隙中的孔壓，基質(zhì)變形引起的應(yīng)力、煤層溫度變化引起的熱應(yīng)力。同時(shí)在煤體變形控制方程中，考慮有效應(yīng)力變化的煤體變形方程。煤體的對(duì)流擴(kuò)散方程分為擴(kuò)散項(xiàng)、對(duì)流項(xiàng)。此過(guò)程，將裂隙和基質(zhì)假設(shè)為一個(gè)整體，在這個(gè)整體上獲得統(tǒng)一的CO2與甲烷的對(duì)流擴(kuò)散方程，其中該系統(tǒng)的源項(xiàng)為0。溫度場(chǎng)需要考慮煤層本身的傳熱以及內(nèi)部對(duì)流換熱與基質(zhì)、煤體變形引起的溫度變化。將三個(gè)物理場(chǎng)方程耦合解算，是該數(shù)值模擬的一個(gè)難點(diǎn)。本案列選擇多物理場(chǎng)求解工具COMSOL,其在多場(chǎng)求解方面廣泛應(yīng)用。
圖1 CO2-ECBM物理場(chǎng)方程
COMSOL中求解步驟主要為參數(shù)、變量設(shè)置，幾何模型設(shè)置，物理場(chǎng)設(shè)置，網(wǎng)格劃分，求解器設(shè)置，后處理。參數(shù)變量設(shè)置中，需要把CO2-ECBM耦合方程中，相關(guān)的參數(shù)、變量設(shè)置到全局參數(shù)中。同時(shí)把一些物理場(chǎng)方程用到的變量設(shè)置到局部變量中。幾何模型中，采用1/4煤層進(jìn)行構(gòu)建，在中心位置設(shè)置注氣孔，在右上角設(shè)置抽采孔。
展開(kāi) COMSOL 多孔介質(zhì)毛細(xì)現(xiàn)象仿真（含講解視頻）
在流體互相驅(qū)替過(guò)程中，毛細(xì)管壓力可以是驅(qū)動(dòng)力，也可以是流動(dòng)的阻力。浸潤(rùn)相在毛細(xì)管壓力作用下，可以自發(fā)地驅(qū)替非浸潤(rùn)相，即滲汲作用。毛細(xì)管壓力的存在影響多孔介質(zhì)內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此是滲流力學(xué)及有關(guān)的工程技術(shù)必須考慮的問(wèn)題。例如，在油田開(kāi)發(fā)中，毛細(xì)管壓力影響油層的有效滲透率和油層的采收率；利用毛細(xì)管壓力曲線可確定多孔介質(zhì)內(nèi)的孔隙分布和流體分布，計(jì)算多孔介質(zhì)的相滲透率以及油層的采收率等。
圖 1 多孔介質(zhì)電鏡掃描示意圖
注：以上內(nèi)容引自百度百科
2. 模型介紹
如圖2所示，建立矩形（2mm×5mm）隨機(jī)圓形的多孔區(qū)域，圓形孔隙率為0.6，圓形隨機(jī)分布服從正態(tài)分布。底部為液體區(qū)域，兩邊作為入口壓力邊界，入口壓力為液體重力所帶來(lái)的靜壓力。出口壓力靜壓力為0Pa。
圖 2 多孔介質(zhì)毛細(xì)示意圖
3. 物理場(chǎng)選擇及邊界條件設(shè)置
本模型主要是采用comsol6.2版本中的湍流流動(dòng)、水平集兩相流等多物理場(chǎng)模塊，詳細(xì)的物理場(chǎng)及邊界條件設(shè)置如圖3所示。
圖 3 詳細(xì)的物理場(chǎng)設(shè)置以及邊界條件
4. 網(wǎng)格繪制
由于本模型形狀不規(guī)則，采用自由三角形網(wǎng)格繪制方式進(jìn)行繪制，如圖4所示。
圖 4 網(wǎng)格繪制
3. 結(jié)果展示
圖 5 多孔介質(zhì)內(nèi)部速度分布
圖 6 速度矢量分布
圖 7 流體2體積分?jǐn)?shù)
圖 8 流體2體積分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)變化
源文件及視頻獲取方式
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展開(kāi) 基于COMSOL PDE多物理場(chǎng)耦合的含瓦斯煤層水力致裂的驅(qū)趕瓦斯規(guī)律研究
1、使用comsol PDE模塊完全耦合兩相流建模，可以根據(jù)需要考慮是否加入傳熱模塊；控制方程、邊界條件、建模參數(shù)如下：
2、考慮兩相流模型，使用雙重裂隙模型，考慮了基質(zhì)或骨架變形，
3、考慮基質(zhì)瓦斯解吸；
4、適用于煤層氣水力驅(qū)替瓦斯，地下水上漲等流固耦合模型；
5、可以通過(guò)請(qǐng)私信聯(lián)系我。帖子有限，僅作部分展示。
分子動(dòng)力學(xué)模擬-油氣界面張力和最小混相壓力計(jì)算
圖1 基礎(chǔ)模型
圖2 油的一維密度分布
圖3 油的二維密度分布
圖4 油氣的擴(kuò)散構(gòu)像
圖5 油氣界面張力
圖6 擴(kuò)散系數(shù)
圖6 不同驅(qū)替速度下(a)體系內(nèi)相互作用能與(b)烷烴在X方向運(yùn)移距離
最后，有相關(guān)需求，歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
SciFEA—石油行業(yè)應(yīng)用解決方案
如考慮流體傳輸中的流固耦合；稠油熱采中的熱、流、固耦合；復(fù)雜的物質(zhì)驅(qū)替；新的石化能源開(kāi)發(fā)中的模型建立與計(jì)算分析等。將用戶關(guān)心的計(jì)算內(nèi)容，根據(jù)用戶要求集成在一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算環(huán)境中。
針對(duì)用戶分析精度的要求，超算科技提供用戶定制化的并行計(jì)算模塊開(kāi)發(fā)和并行計(jì)算咨詢服務(wù)。并行計(jì)算可以根據(jù)用戶預(yù)算的情況提供基于機(jī)群的MPI并行和基于GPU的眾核并行兩種解決方案。
3：應(yīng)用案例
大慶油田鉆探集團(tuán)測(cè)井公司
北京超算科技有限公司承擔(dān)了大慶油田鉆探集團(tuán)測(cè)井公司關(guān)于油水井套損解釋預(yù)測(cè)方法與軟件研制項(xiàng)目，主要工作內(nèi)容是進(jìn)行流固耦合作用下套管變形和應(yīng)力模擬分析，并與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)解釋進(jìn)行對(duì)比，找出區(qū)域性套損的規(guī)律，為油田的生產(chǎn)服務(wù)。
編制的軟件分析系統(tǒng)分別對(duì)孔隙壓力、管內(nèi)液柱壓力、地應(yīng)力影響下套管的應(yīng)力分布進(jìn)行了程序驗(yàn)證，很好地保證了求解程序的正確性。分析系統(tǒng)考慮了開(kāi)采壓力變化、地層傾角變化、砂巖尖滅及層間壓差等情況對(duì)套管的影響。
低滲透流固耦合數(shù)值模擬
大慶油田外圍油田存在著典型的低滲透各向異性特征。滲透率沿河道方向發(fā)育，同時(shí)，有明顯的啟動(dòng)壓力特征。項(xiàng)目根據(jù)外圍油田的這些特點(diǎn)采用合適的數(shù)學(xué)物理模型，對(duì)低滲透各向異性油田下的注采引起的流體壓力變化和地層變形和應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算模擬。
同時(shí)項(xiàng)目分析套管所受的各種載荷，通過(guò)地質(zhì)力學(xué)流固耦合模擬開(kāi)發(fā)引起的套管載荷，并和套管所受重力、地應(yīng)力、流體壓力等載荷進(jìn)行疊加，最終得到由于開(kāi)發(fā)引起的套管應(yīng)力變化。
展開(kāi) 流體仿真軟件VirtualFlow：Level-set在多相流模擬中的應(yīng)用
圖 3.8輸出流體密度云圖
3 工程應(yīng)用
3.1 石油工程
在石油開(kāi)采過(guò)程中，注水開(kāi)采是一種常見(jiàn)的二次采油方法，通過(guò)向油藏中注入水來(lái)驅(qū)替原油，提高原油的采收率。Level-set方法可以用于模擬注水過(guò)程中的油水兩相流動(dòng)，幫助工程師更好地理解油水在油藏孔隙介質(zhì)中的滲流規(guī)律，預(yù)測(cè)注水波前的推進(jìn)速度和形態(tài)，以及優(yōu)化注水方案，提高注水效果和原油采收率。此外，在石油工程中還涉及到諸如油井井筒內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)、油氣水三相分離等多相流問(wèn)題，Level-set方法也可以為這些設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。
圖 4.1臥式三相分離器模擬
3.2 水利工程
潰壩是一種常見(jiàn)的水利工程災(zāi)害，當(dāng)壩體突然破裂時(shí)，大量的水體快速下泄，會(huì)對(duì)下游地區(qū)造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害和人員傷亡。利用Level-set方法可以對(duì)潰壩過(guò)程中水流的演化過(guò)程進(jìn)行模擬，包括壩體破裂后的流體運(yùn)動(dòng)、水面形狀的變化以及流體與河床、障礙物等邊界的相互作用等，從而為潰壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、洪水預(yù)警和防洪措施制定提供重要的依據(jù)。同時(shí)，在水利工程建設(shè)中的其他多相流問(wèn)題，如水庫(kù)的水位調(diào)節(jié)、泄洪建筑物的水流流態(tài)分析、水利樞紐中的泥沙輸移等，Level-set方法也能夠發(fā)揮重要作用，幫助工程師優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，提高工程的安全性和運(yùn)行效率。
圖 4.2溢洪道場(chǎng)景
圖 4.3潰壩場(chǎng)景
3.3 化工領(lǐng)域
在化工生產(chǎn)中，許多化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都涉及到多相流現(xiàn)象，如氣液反應(yīng)、液液萃取、氣液固三相流化床反應(yīng)等。Level-set方法可以用于模擬這些過(guò)程中的相間傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜現(xiàn)象，幫助研究人員深入理解反應(yīng)過(guò)程的物理化學(xué)機(jī)制，優(yōu)化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和操作條件，提高反應(yīng)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
展開(kāi) 傳熱學(xué)及其在工業(yè)上的應(yīng)用
第二種是蒸汽驅(qū)，它與水驅(qū)類似，只不過(guò)驅(qū)替流體是蒸汽，其采收率較高
。 熱傳遞現(xiàn)象無(wú)時(shí)無(wú)處不在，它的影響幾乎遍及現(xiàn)代所有的工業(yè)部門，也滲透到農(nóng)業(yè)、林
業(yè)等許多技術(shù)部門中。可以說(shuō)除了極個(gè)別的情況以外，很難發(fā)現(xiàn)一個(gè)行業(yè)、部門或者工業(yè)過(guò) 程和傳熱完全沒(méi)有任何關(guān)系。不僅傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，像能源動(dòng)力、冶金、化工、交通、建筑建 材、機(jī)械以及食品、輕工、 紡織、 醫(yī)藥等要用到許多傳熱學(xué)的有關(guān)知識(shí)， 而且諸如航空航天、 核能、微電子、材料、生物醫(yī)學(xué)工程、環(huán)境工程、新能源以及農(nóng)業(yè)工程等很多高新技術(shù)領(lǐng)域 也都在不同程度上有賴于應(yīng)用傳熱研究的最新成果，并涌現(xiàn)出像相變與多相流傳熱、(超)低 溫傳熱、微尺度傳熱、生物傳熱等許多交叉分支學(xué)科。在某些環(huán)節(jié)上，傳熱技術(shù)及相關(guān)材料 設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)甚至成為整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素 4 。 熱力設(shè)備、熱機(jī)及其組成的熱力系統(tǒng)是熱能生產(chǎn)和利用的主要環(huán)節(jié) ,這些環(huán)節(jié)的優(yōu)劣直 接影響能源的利用效率。傳熱學(xué)在節(jié)能中的應(yīng)用十分廣泛并起著重要作用。 一、強(qiáng)化傳熱技術(shù) 強(qiáng)化傳熱技術(shù)是六十年代發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)技術(shù)。 強(qiáng)化傳熱器件是一種節(jié)能的高效傳 熱器件。換熱器的傳熱量可表示為： Q=KF△t 當(dāng)傳熱量 Q 一定時(shí)，對(duì)于一定的傳熱溫差△t，提高傳熱系數(shù) K，則可收到減少換熱面 積 F 的效果。強(qiáng)化傳熱技術(shù)是利用各種型式的翅片管多孔表面管 、表面粗糙化管 、螺旋 槽管 、管內(nèi)插件等換熱器件或在流動(dòng)介質(zhì)中附加電場(chǎng)、磁場(chǎng) 、超聲波、機(jī)械振動(dòng)、添加劑 等輔助設(shè)施， 促使流過(guò)換熱器件的介質(zhì)產(chǎn)生湍流減薄邊界熱阻強(qiáng)化換熱面的作用， 從而達(dá)到 有效傳遞熱量的目的。 二、相變傳熱技術(shù) 利用蒸氣循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)，有 60%的熱能不斷排放，電站冷卻用水?dāng)?shù)量龐大。這不僅 造成了能源的浪費(fèi)， 而且給缺水地區(qū)及礦口的電力生產(chǎn)帶來(lái)很大困難。
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