調流劑顆粒在裂縫中的輸送實驗與數值模擬

巫光勝 ，張濤 ，錢真 ，韓琦

（1.中國石化西北油田分公司石油工程技術研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.西南石油大學石油與天然氣工程學院，四川 成都 610500）

0 引言

碳酸鹽巖縫洞型油藏在注水開發過程中，注入水極易沿優勢通道快速突破，導致注水效果不理想。通過向地層中注入調流劑顆粒，顆粒堆積可以有效封堵目標縫洞，實現調整注水流動通道的目的［1］。目前，固相顆粒在裂縫中的運移行為在以水力壓裂中支撐劑輸送為代表的領域得到了廣泛的研究［2］，國內外主要從室內實驗和數值模擬2個方面對顆粒在裂縫中的輸送和沉降行為進行研究。Kern等［3］研究了不同攜帶液中的支撐劑的輸送，并提出了沉降式布砂理論和砂堤平衡高度的概念。Liu等［4-5］應用平板裂縫模型，研究了液體流變性、顆粒濃度、裂縫寬度與粗糙度對低密度顆粒沉降規律的影響。溫慶志等［6］研究了高砂比（8%）條件下，中高密度（2 550～3 440 kg/m3）顆粒在大型平板裂縫模型中的鋪置規律。上述研究均為中高密度顆粒、高砂比的實驗條件，對于低濃度、低密度顆粒在裂縫中的輸送行為則鮮有研究。

除實驗外，數值模擬也廣泛運用于固液兩相流的研究，主要包括歐拉-歐拉方法（雙流體模型）和歐拉-拉格朗日方法（離散相顆粒模型）［7-9］。歐拉-歐拉方法適用于高濃度顆粒的情況，將顆粒相看作擬流體，需要對顆粒相構建復雜的本構方程。當顆粒濃度較低，可忽略粒間相互作用時，基于拉格朗日坐標系下的CFD-DPM模型在追蹤顆粒軌跡方面表現出了計算量小、高效實用的特點［10-12］。……