CN109885954B - 一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法 - Google Patents
一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109885954B CN109885954B CN201910154999.8A CN201910154999A CN109885954B CN 109885954 B CN109885954 B CN 109885954B CN 201910154999 A CN201910154999 A CN 201910154999A CN 109885954 B CN109885954 B CN 109885954B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- throat
- oil phase
- pore throat
- nano
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法。本发明包括以下步骤：1)构建纳米孔喉结构；2)构建流体和推动板；3)模型尺寸调整，设置真空区域，完成模型构建；4)力场和电荷参数分配；5)分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟，统计、分析油相在充注纳米孔喉时的受力变化过程，通过公式P＝F/S，得油相充注纳米孔喉的临界注入压力。本发明利用计算机模拟技术得到了一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，避免了数学计算方法中因忽略分子间相互作用而导致的结果偏差，该方法可实现对纳米孔喉尺寸、流体组分等模拟条件的调控，为非常规油气藏临界物性研究提供了一条便捷而有效的途径。
Description
技术领域
本发明属于分子模拟的技术领域，特别是指一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法。
背景技术
非常规油气储层具有岩性致密、低孔低渗透率和自然产能低等特点。近年来的研究发现，非常规油气储层基质以纳米级孔喉网络系统为主，孔喉直径分布在几纳米至几百纳米范围内，参阅附图1。纳米尺度下，细小孔喉影响作用增强，比表面积增大，流体和岩石之间存在强烈的界面效应，而界面效应的引入导致产生注入压力。油藏理论分析和勘探实践表明，非常规油气成藏是一个运移动力克服阻力的过程，当孔喉注入压力过高或充注动力不足时，油气往往无法充注进入储层。因此，准确计算纳米孔喉中流体的临界注入压力对于预测油气成藏下限及评估油气采收率至关重要。
临界注入压力研究是一项精细而繁重的工作，目前所采用的各种方法各有优劣，例如：(1)数学计算法，一些学者根据流体和岩石的物性参数计算注入压力，而临界注入压力是流体和岩石相互作用的结果，用于计算注入压力的数学模型将流体和固体视为连续相，从而忽略了分子间相互作用；因此，数学方法计算结果常常与实际不相符，实用性不强。(2)数值模拟法，油气藏数值模拟是应用计算机研究油气藏流体渗流规律的数值计算方法，该方法简单方便、周期短，但是只有准确获得孔喉分布曲线和实际生产数据，才能计算临界注入压力；因此，此方法具有一定的局限性。(3)实验方法，许多学者对致密岩石的临界注入压力进行了研究，目前应用较广泛的是原油充注物理模拟，即压差-流量法；该实验方法简单直观，应用较为普遍，但是仍然存在岩心制备困难、实验周期长和注入压力不易捕获等缺点。因此，为了准确计算纳米孔喉中流体的临注入压力，亟需引入新的技术方法。
发明内容
本发明提供一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，本发明可实现对纳米孔喉尺寸、流体组分等模拟条件的调控，该方法的提出为非常规油气藏临界物性研究提供了一条便捷而有效的途径。
本发明的一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下步骤：1)构建纳米孔喉结构，利用Materials Studio软件数据库构建纳米孔喉；2)构建流体和推动板，利用Materials Studio软件中的Amorphous CellConstruction模块构建水相和油相盒子，将水相填充至步骤1)所得的孔喉结构中，将油相放置于水相的左侧，并在油相的左侧放置一块刚性板，得模型；3)模型尺寸调整，利用Materials Studio软件中的Lattice Parameters功能，在步骤2)所得的模型的左右两侧均设置真空区域，完成模型构建；4)对步骤3)所构建的模型进行力场和电荷参数分配；5)采用LAMMPS软件执行分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟，统计、分析油相在充注纳米孔喉时的受力变化过程，通过公式P＝F/S，得油相充注纳米孔喉的临界注入压力。
本发明利用计算机模拟技术提出了一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，避免了数学计算方法中因忽略分子间相互作用而导致的结果偏差，分子模拟通过采用合适的力场参数正确反映孔喉中油、水、岩石间的相互作用，从而反映其存在的表界面效应，为临界注入压力的准确计算提供了保证；分子模拟不需要采集或制备具有纳米孔喉结构的岩心，弥补了实验研究中操作繁琐、周期长和成本较高的不足，分子模拟方法操作简便，只要初始模型设计合理，都可准确计算流体充注纳米孔喉的临界注入压力；方法可推广性强，是一种简单可行的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，该方法的提出为非常规油气藏临界物性研究提供了一条便捷而有效的途径。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中，纳米孔喉的构建方法为：从MaterialsStudio软件数据库中导出原始α型石英晶胞，扩展、裁剪成纳米孔喉，并对石英表面进行羟基化修饰。非常规油气储层中，石英(SiO2)是储层岩石的主要成分之一，因此采用石英代表纳米孔喉。
作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中，纳米孔喉的尺寸为
石英表面的羟基化密度为5.9-18.8nm-2。根据纳米孔喉的尺寸，以Y方向中心为基准，沿Y方向删除超晶胞中间区域宽度为
的所有原子，例如：宽度为
和
的所有原子，形成宽度为2nm、3nm、4nm、6nm、8nm和10nm的孔喉；裁剪后剩余的上下孔壁均裸露出α型石英(0,0,1)晶面，将裸露出的石英晶面进行羟基化处理，以代表亲水性孔壁表面，羟基化密度约为7.64nm-2，符合晶体化学所计算的二氧化硅表面羟基密度范围为5.9-18.8nm-2。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，水相为水，油相为轻质的正构烷烃。本发明基于典型非常规油气储层环境(T＝353K，P＝30MPa)构建水相和油相的模拟盒子，水相和油相的初始密度设置为0.984g/cm3和0.685g/cm3，密度选取参考美国国家标准数据库(NIST)的数据；使用Materials Studio模拟软件中的Amorphous Cell Construction模块，根据流体密度和孔喉模型的尺寸大小，构建相应的水相盒子和油相盒子；流体构建完成后，将其放入石英孔喉模型中，并且在油相左侧放置一块刚性板，刚性板通常为刚性的氩原子板，刚性板即为推动板。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，油相为C6-C12的正构烷烃。本发明中水相由水代替，油相可由轻质的正构烷烃代替(C6-C12)，正构烷烃就是指没有碳支链的饱和烃。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，油相为辛烷。本发明中采用辛烷(C8H18)代表油相，这是因为致密油和页岩油以轻质油为主，并且相关研究发现辛烷的性质与致密油、页岩油十分接近。
作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中，真空区域的大小为
模型的最终尺寸为
本发明首先从Materials Studio模拟软件数据库中导出原始α型石英晶胞，然后沿着该晶胞(0,0,1)晶向切割出不同尺寸的长方体石英晶胞，接着沿X、Y、Z方向扩展该晶胞，在模型左右两侧设置真空区域，以消除周期性边界条件对流体相互作用的影响，获得正交尺寸为
的长方体石英晶胞；例如：在模型左右两侧分别设置
和
的真空区域。
作为一种优选的实施方案，所述步骤4)中，纳米孔喉采用CLAYFF力场，油相分子采用OPLS-AA力场，水相分子采用SPC模型。本发明对所构建的模型进行力场和电荷参数分配，赋予每个原子一定的参数，使其具有相应原子的性质，纳米孔喉采用CLAYFF力场，该力场已成功应用于石英-流体体系的研究，油相分子采用OPLS-AA(Optimized Potentials forLiquid Simulations All-Atom)力场，水相分子采用SPC(simple point charge)模型，原子间的非键相互作用(van der Waals interaction)采用Lennard-Jones 12-6势能，不同种类原子间的LJ势采用Arithmetic混合法则计算，静电相互作用采用库仑势能，长程静电相互作用使用PPPM(particle-particle particle-mesh)方法计算。
作为一种优选的实施方案，所述步骤5)中，分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟过程中，范德华相互作用采用Lennard-Jones 12-6势能，不同种类原子间的L-J势采用Arithmetic混合法则计算，静电相互作用采用库仑势能，长程静电相互作用使用PPPM方法计算。本发明的计算方法通过对刚性板即推动板施加弹簧力，以推动油相充注石英纳米孔喉，经过受力统计及恒力模拟验证，获得油相充注纳米孔喉的临界注入压力。
作为一种优选的实施方案，所述步骤5)中，分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟的具体参数设置为：模拟系综为正则系综，温度为353K，控温方法为Nosé-Hoover方法，时间步长为1fs，截断半径为
平衡分子动力学模拟时间为2.5ns，拉伸分子动力学模拟时间为10ns。由于初始模型是人为构建的，因此该模型的初始能量较高，构型尚不稳定；首先，利用LAMMPS模拟软件，采用最陡下降法(Steepest descentmethod)优化初始构型，达到能量最小化；然后，采用NVT系综，温度设置为353K，使用Nosé-Hoover控温方法，对各体系执行2.5ns的平衡分子动力学(EMD)模拟，使体系达到平衡；EMD模拟的时间步长为1fs，模拟盒子采用三维周期性边界条件，截断半径为
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用计算机模拟技术提出了一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，避免了数学计算方法中因忽略分子间相互作用而导致的结果偏差，分子模拟通过采用合适的力场参数正确反映孔喉中油、水、岩石间的相互作用，从而反映其存在的表界面效应，为临界注入压力的准确计算提供了保证；分子模拟不需要采集或制备具有纳米孔喉结构的岩心，模拟中通过裁剪改变纳米孔喉的直径，实现纳米孔喉尺寸的调控，对缺少准确孔喉分布曲线的数值模拟法形成补充；弥补了实验研究中操作繁琐、周期长和成本较高的不足，分子模拟方法操作简便，只要初始模型设计合理，都可准确计算流体充注纳米孔喉的临界注入压力；方法可推广性强，可调控储层岩石类型、纳米孔喉尺寸和流体成分等条件。本发明是一种简单可行的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，该方法的提出为非常规油气藏临界物性研究提供了一条便捷而有效的途径。
附图说明
图1为本发明的纳米孔喉的平面结构示意图；
图2为本发明的长方体石英晶胞的结构示意图；
图3为图2所形成的纳米孔喉的结构示意图；
图4为图3中的孔壁的放大结构示意图；
图5为本发明的一个实施例(即孔喉尺寸为
时)的实验模型示意图；
图6为图5经过平衡分子动力学模拟优化后的实验模型示意图；
图7为在图6中施加弹簧力后(即图1中A处的放大结构)的示意图，
图8为图7经过拉伸分子动力学模拟后的实验模型示意图；
图9为图8所得的弹簧拉力随模拟时间的变化趋势图；
图10为利用图9所得的恒力模拟后的实验模型示意图；
图中：1-砂岩颗粒；2-水相；3-油相；4-孔腔；5-孔壁；6-真空区域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，包括以下步骤：
1)构建纳米孔喉结构，利用Materials Studio软件数据库构建纳米孔喉；
2)构建流体和推动板，利用Materials Studio软件中的Amorphous CellConstruction模块构建水相盒子和油相盒子，将水相填充至步骤1)所得的孔喉结构中，将油相放置于水相的左侧，并在油相的左侧放置一块刚性板，得模型；
3)模型尺寸调整，利用Materials Studio软件中的Lattice Parameters功能，在步骤2)所得的模型的左右两侧均设置真空区域，完成模型构建；
4)对步骤3)所构建的模型进行力场和电荷参数分配；
5)采用LAMMPS软件执行分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟，统计、分析油相在充注纳米孔喉时的受力变化过程，通过公式P＝F/S，得油相充注纳米孔喉的临界注入压力。
优选地，所述步骤1)中，纳米孔喉的构建方法为：从Materials Studio软件数据库中导出原始α型石英晶胞，扩展、裁剪成纳米孔喉，并对石英表面进行羟基化修饰。
进一步地，所述步骤1)中，纳米孔喉的尺寸为
石英表面的羟基化密度为5.9-18.8nm-2。
具体地，所述步骤2)中，水相为水，油相为轻质的正构烷烃。
再次优选地，所述步骤2)中，油相为C6-C12的正构烷烃。
再进一步地，所述步骤2)中，油相为辛烷。
再具体地，所述步骤3)中，真空区域的大小为
模型的最终尺寸为
更优选地，所述步骤4)中，纳米孔喉采用CLAYFF力场，油相分子采用OPLS-AA力场，水相分子采用SPC模型。
更进一步地，所述步骤5)中，分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟过程中，范德华相互作用采用Lennard-Jones 12-6势能，不同种类原子间的L-J势采用Arithmetic混合法则计算，静电相互作用采用库仑势能，长程静电相互作用使用PPPM方法计算。
更具体地，所述步骤5)中，分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟的具体参数设置为：模拟系综为正则系综，温度为353K，控温方法为Nosé-Hoover方法，时间步长为1fs，截断半径为
平衡分子动力学模拟时间为2.5ns，拉伸分子动力学模拟时间为10ns。
实施例一
本发明的一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，包括以下步骤：
1)构建纳米孔喉结构，首先从Materials Studio模拟软件数据库中导出原始α型石英晶胞，然后沿着该晶胞(0,0,1)晶向切割出不同尺寸的长方体石英晶胞，接着沿X、Y、Z方向扩展该晶胞，获得正交尺寸为
的长方体石英晶胞(参阅附图2)；根据纳米孔喉的尺寸，以Y方向中心为基准，沿Y方向分别删除超晶胞中间区域宽度为
和
的所有原子，形成宽度为2nm、3nm、4nm、6nm、8nm和10nm的纳米孔喉(参阅附图3)，其中间为孔腔4，两端为孔壁5；裁剪后剩余的上下孔壁5均裸露出α型石英(0,0,1)晶面，将裸露出的石英晶面进行羟基化处理，附图4示出了孔壁5的放大结构示意图，以代表亲水性孔壁5表面，羟基化密度约为7.64nm-2，符合晶体化学所计算的二氧化硅表面羟基密度范围为5.9～18.8nm-2。
2)构建流体和推动板，利用Materials Studio软件中的Amorphous CellConstruction模块构建水相盒子和油相盒子，将水相2填充至步骤1)所得的孔喉结构中，将油相3放置于水相2的左侧，并在油相3的左侧放置一块刚性板，得模型；本实验中采用辛烷(C8H18)代表油相3，这是因为致密油和页岩油以轻质油为主，并且相关研究发现辛烷的性质与致密油、页岩油十分接近；基于典型非常规油气储层环境(T＝353K，P＝30MPa)构建水相模拟盒子和油相模拟盒子，水相2和油相3的初始密度设置为0.984g/cm3和0.685g/cm3，密度选取参考美国国家标准数据库(NIST)的数据；使用Materials Studio模拟软件中的Amorphous Cell Construction模块，根据流体密度和孔喉模型的尺寸大小，构建相应的水相盒子和油相盒子。
3)模型尺寸调整，利用Materials Studio软件中的Lattice Parameters功能，在步骤2)所得的模型的左右两侧均设置真空区域6，完成模型构建；流体构建完成后，将其放入石英孔喉模型中，并且在油相3左侧放置一块刚性的氩原子板，模型左右两侧分别设置
和
的真空区域6，用以消除周期性边界条件对流体相互作用的影响，模拟盒子的最终尺寸为
附图5示出了孔喉大小
的实验模型结构示意图。
4)对步骤3)所构建的模型进行力场和电荷参数分配，对所构建的模型进行力场和电荷参数分配，赋予每个原子一定的参数，使其具有相应原子的性质，石英孔喉采用CLAYFF力场，该力场已成功应用于石英-流体体系的研究，辛烷分子采用OPLS-AA(OptimizedPotentials for Liquid Simulations All-Atom)力场，水分子采用SPC(simple pointcharge)模型，原子间的非键相互作用(van der Waals interaction)采用Lennard-Jones12-6势能，不同种类原子间的LJ势采用Arithmetic混合法则计算，静电相互作用采用库仑势能，长程静电相互作用使用PPPM(particle-particle particle-mesh)方法计算。
5)采用LAMMPS软件执行分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟，统计、分析油相3在充注纳米孔喉时的受力变化过程，通过公式P＝F/S，得油相3充注纳米孔喉的临界注入压力；由于初始模型是人为构建的，因此该模型的初始能量较高，构型尚不稳定；首先，利用LAMMPS模拟软件，采用最陡下降法(Steepest descent method)优化初始构型，达到能量最小化；然后，采用NVT系综，温度设置为353K，使用Nosé-Hoover控温方法，对各体系执行2.5ns的平衡分子动力学(EMD)模拟，使体系达到平衡；EMD模拟的时间步长为1fs，模拟盒子采用三维周期性边界条件，截断半径为
附图6示出了平衡分子动力学模拟优化后孔喉大小
的实验模型的构型。
接着，使用LAMMPS模拟软件对上述优化后的模型执行非平衡分子动力学模拟，对氩薄片即刚性的氩原子板施加一个沿Z轴正方向弹簧变力，弹簧力从零开始逐渐增大，以推动辛烷向右移动，此模拟方法称为拉伸分子动力学(Steered molecular dynamics，SMD)，附图7示出了弹簧拉力施加示意图，弹簧力的表达公式如下：
F＝K((Z0+Vt)-ZCOM)
其中，F是弹簧拉力，K是弹簧劲度系数(模拟中为0.001Kcal·mol-1·nm-2)，Z0是氩薄片沿Z轴方向初始时刻的质心位置，V是牵引点沿Z轴正方向的固定移动速度(0.001nm·ps-1)，t是动态模拟时间，Zcom是氩薄片即刚性的氩原子板沿Z轴方向实时的动态质心位置；对各体系执行10ns的拉伸分子动力学模拟，每隔10ps记录氩薄片即刚性的氩原子板受到的弹簧力，其余未提及的模拟细节与EMD模拟中的设置相同，拉伸分子动力学模拟的最终构型参阅附图8。
经过拉伸分子动力学模拟后，孔喉直径
和
体系中的辛烷均完全注入到石英孔喉中。体系中弹簧拉力随模拟时间的变化如图9所示，图9横坐标为模拟时间，单位为纳秒(ns)，纵坐标为弹簧力，单位为
实验发现，除孔喉直径为
的体系外，其余体系的弹簧力变化规律基本一致，模拟过程中弹簧力先增加，之后达到稳定，说明驱动力与阻力基本平衡。因此可以认为，受力平衡阶段的驱动力即是保证油相3能够充注纳米孔喉的临界注入压力。而孔喉直径为
的体系最终未达到受力平衡，说明该体系油相3的临界注入压力应当比其受力曲线上的最大值更高，即
由于各体系的弹簧力存在一定程度的波动，因此对孔喉直径
体系平衡阶段的受力进行统计平均，受力统计结果如表1所示。
表1各体系平衡阶段的受力统计结果
另外，对统计所得到的力进行验证。利用平衡分子动力学模拟获得的构型，对孔喉直径
体系中的氩薄片施加一个沿Z轴正方向，大小如表1所示的恒力，模拟时间10ns，观察辛烷是否能够充注石英孔喉。经过恒力模拟发现，孔喉直径
体系中的辛烷均可以完全充注孔喉，恒力模拟后的构型如图10所示。恒力模拟结果证明了通过拉伸分子动力学模拟计算流体临界注入压力的方法是合理可行的。
最后，将LAMMPS模拟软件中的力
换算为压强(MPa)，换算公式为：
式中，F为弹簧拉力
N为氩薄片的原子个数，S为氩薄片的面积
NA为阿伏伽德罗常数，换算后的临界注入压力结果如表2所示。
表2不同尺寸纳米孔喉的临界注入压力
| 孔喉尺寸(nm) | 临界注入压力(MPa) |
| 2nm | >111.7 |
| 3nm | 59.7 |
| 4nm | 38.5 |
| 6nm | 21.4 |
| 8nm | 14.3 |
| 10nm | 11.4 |
本发明的计算方法通过对氩原子板施加弹簧力，以推动油相3充注石英纳米孔喉，经过受力统计及恒力模拟验证，获得油相3充注纳米孔喉的临界注入压力。模拟过程中，随着孔喉尺寸的增大，受力达到平衡阶段的时间越短，说明油相3更易注入大尺寸的孔喉。模拟结果也证实，随着孔喉尺寸的增大，临界注入压力越小。
本发明基于扩展并裁剪石英超晶胞，构建石英纳米孔喉，实现对石英纳米孔喉尺寸的调控，满足不同的应用需求。该方法可应用于考察不同岩石类型纳米孔喉的临界注入压力，如碳酸盐岩、粘土矿物及富有机质页岩。同时也可拓展到其它油相3组分，如癸烷、甲苯等。因此，本发明为计算纳米孔喉中流体临界注入压力提供了一种新方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用计算机模拟技术提出了一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，避免了数学计算方法中因忽略分子间相互作用而导致的结果偏差，分子模拟通过采用合适的力场参数正确反映孔喉中油、水、岩石间的相互作用，从而反映其存在的表界面效应，为临界注入压力的准确计算提供了保证；分子模拟不需要采集或制备具有纳米孔喉结构的岩心，模拟中通过裁剪改变纳米孔喉的直径，实现纳米孔喉尺寸的调控，对缺少准确孔喉分布曲线的数值模拟法形成补充；弥补了实验研究中操作繁琐、周期长和成本较高的不足，分子模拟方法操作简便，只要初始模型设计合理，都可准确计算流体充注纳米孔喉的临界注入压力；方法可推广性强，可调控储层岩石类型、纳米孔喉尺寸和流体成分等条件。本发明是一种简单可行的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，该方法的提出为非常规油气藏临界物性研究提供了一条便捷而有效的途径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）构建纳米孔喉结构，利用Materials Studio软件数据库构建纳米孔喉；
2）构建流体和推动板，利用Materials Studio软件中的Amorphous CellConstruction模块构建水相和油相盒子，将水相填充至步骤1）所得的纳米孔喉结构中，将油相放置于水相的左侧，并在油相的左侧放置一块刚性板，得模型；
3）模型尺寸调整，利用Materials Studio软件中的Lattice Parameters功能，在步骤2）所得的模型的左右两侧均设置真空区域，完成模型构建；
4）对步骤3）所构建的模型进行力场和电荷参数分配；
5）采用LAMMPS软件执行分子力学优化、平衡分子动力学模拟和拉伸分子动力学模拟，范德华相互作用采用Lennard-Jones 12-6势能，不同种类原子间的L-J势采用Arithmetic混合法则计算，静电相互作用采用库仑势能，长程静电相互作用使用PPPM方法计算，模拟系综为正则系综，温度为353 K，控温方法为Nosé-Hoover方法，时间步长为1 fs，截断半径为10 Å，平衡分子动力学模拟时间为2.5 ns，拉伸分子动力学模拟时间为10 ns，统计、分析油相在充注纳米孔喉时的受力变化过程，通过公式P=F/S，得油相充注纳米孔喉的临界注入压力。
2.根据权利要求1所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤1）中，纳米孔喉的构建方法为：从Materials Studio软件数据库中导出原始α型石英晶胞，扩展、裁剪成纳米孔喉，并对石英表面进行羟基化修饰。
3.根据权利要求2所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤1）中，纳米孔喉的尺寸为30-100 Å，石英表面的羟基化密度为5.9-18.8 nm-2。
4.根据权利要求1所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤2）中，水相为水，油相为轻质的正构烷烃。
5.根据权利要求4所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤2）中，油相为C6-C12的正构烷烃。
6.根据权利要求5所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤2）中，油相为辛烷。
7.根据权利要求1所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤3）中，真空区域的大小为20-118 Å，模型的最终尺寸为24.6 × [46~176] ×400 Å3。
8.根据权利要求1所述的纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法，其特征在于：
所述步骤4）中，纳米孔喉采用CLAYFF力场，油相分子采用OPLS-AA力场，水相分子采用SPC模型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910154999.8A CN109885954B (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910154999.8A CN109885954B (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109885954A CN109885954A (zh) | 2019-06-14 |
| CN109885954B true CN109885954B (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=66930209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910154999.8A Active CN109885954B (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109885954B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111816267B (zh) * | 2020-07-23 | 2023-02-17 | 深圳先进电子材料国际创新研究院 | 一种用于复合材料设计的多粒径颗粒填充体系级配的模拟优化方法 |
| CN113092325B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-05-03 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种非均相体系粒径分布与油藏孔喉尺寸分布匹配性的确定方法 |
| CN116759013A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-09-15 | 中国石油大学(华东) | 一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103674806A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 中国石油大学(华东) | 多孔介质中孔喉尺度弹性微球运移的孔隙级模拟实验装置 |
| CN103852240A (zh) * | 2012-12-03 | 2014-06-11 | 中国石油大学(北京) | 确定浮力作用下限及动力平衡的物理模拟实验装置以及确定浮力作用下限及动力平衡的方法 |
| CN105021506A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于孔隙网络模型的三相相对渗透率的计算方法 |
| CN108507920A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-09-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油水两相相对渗透率的模拟方法 |
| CN109254134A (zh) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 北京康普瑞基石油工程技术有限公司 | 一种测量岩石电阻指示油气突破压力的新方法和设备 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7171843B2 (en) * | 2004-10-01 | 2007-02-06 | Lasswell Patrick M | Electronic humidity chamber for vapor desorption to determine high capillary pressures |
| US10351751B2 (en) * | 2016-08-02 | 2019-07-16 | Schlumberger Technology Corporation | Wellbore sealant using nanoparticles |
-
2019
- 2019-03-01 CN CN201910154999.8A patent/CN109885954B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103852240A (zh) * | 2012-12-03 | 2014-06-11 | 中国石油大学(北京) | 确定浮力作用下限及动力平衡的物理模拟实验装置以及确定浮力作用下限及动力平衡的方法 |
| CN103674806A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 中国石油大学(华东) | 多孔介质中孔喉尺度弹性微球运移的孔隙级模拟实验装置 |
| CN105021506A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于孔隙网络模型的三相相对渗透率的计算方法 |
| CN109254134A (zh) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 北京康普瑞基石油工程技术有限公司 | 一种测量岩石电阻指示油气突破压力的新方法和设备 |
| CN108507920A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-09-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油水两相相对渗透率的模拟方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| DOU HongEn等.Threshold pressure gradient of fluid flow through multi-porous media in low and extra-low permeability reservoirs.《SCIENCE CHINA》.2014,全文. * |
| Hyoung Suk Suh等.Capillary pressure at irregularly shaped pore throats: Implications for water retention characteristics.《ELSEVIER》.2017,全文. * |
| Yongxin Zhu等.Research and Design of Cam-type Acoustic Wave Soot Removal System for Boiler .《IEEE》.2017,全文. * |
| 张鹏伟.岩土介质孔隙结构及微观渗流力学模型研究.《基础科学》.2019,全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109885954A (zh) | 2019-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109885954B (zh) | 一种纳米孔喉中流体临界注入压力的计算方法 | |
| Yu et al. | Transport of shale gas in microporous/nanoporous media: molecular to pore-scale simulations | |
| Suter et al. | Principles governing control of aggregation and dispersion of graphene and graphene oxide in polymer melts | |
| Seyyedattar et al. | Molecular dynamics simulations in reservoir analysis of offshore petroleum reserves: A systematic review of theory and applications | |
| CN111007233B (zh) | 一种分析页岩微观孔隙中甲烷-二氧化碳运动行为的方法 | |
| Kwac et al. | Multilayer two-dimensional water structure confined in MoS2 | |
| Park et al. | Ordering of PS-b-P4VP on patterned silicon surfaces | |
| Dessi et al. | Cell dynamics simulations of cylinder-forming diblock copolymers in thin films on topographical and chemically patterned substrates | |
| Chen et al. | Wettability behavior of water droplet on organic-polluted fused quartz surfaces of pillar-type nanostructures applying molecular dynamics simulation | |
| Sang et al. | Analysis of imbibition of n-alkanes in kerogen slits by molecular dynamics simulation for characterization of shale oil rocks | |
| Shi et al. | Understanding soft condensed matter via modeling and computation | |
| Quitoriano et al. | Single-crystal, Si nanotubes, and their mechanical resonant properties | |
| Zhang et al. | Controllable hierarchical microstructures self-assembled from multiblock copolymers confined in thin films | |
| Zhang et al. | Review on pore-scale physics of shale gas recovery dynamics: insights from molecular dynamics simulations | |
| Jun et al. | Size dependence of the nonlinear elastic softening of nanoscale graphene monolayers under plane-strain bulge tests: a molecular dynamics study | |
| Bagolini et al. | Carrier localization in nanocrystalline silicon | |
| Zhang et al. | Study on the microscopic adsorption of sulfur molecules onto {1014} calcite surface | |
| CN114626237A (zh) | 受限空间烷烃流体临界温度与临界密度计算方法 | |
| Chen et al. | Numerical study of roll wave characteristics based on Navier-Stokes equations: A two-dimensional simulation | |
| Srinivas et al. | Interfacial fluctuations of block copolymers: A coarse-grain molecular dynamics simulation study | |
| Hilaire et al. | Deformation of a liquid near an AFM tip: molecular dynamics approach | |
| CN112863608A (zh) | 一种基于同质结摩尔纹尺寸预测界面摩擦系数的方法 | |
| Bian et al. | Influence of hydrogenation on the mechanical properties of Pd nanoparticles | |
| Rezaee et al. | Water flow rate quantification through an experimental CNT membrane: A molecular dynamics simulation approach | |
| CN111597670B (zh) | 各向异性数字岩心的构建方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |