Computer Technology for Determination of Interphase Interaction Function Based on Flow Simulation in Capillary Cluster

В статье рассматривается оригинальная вычислительная технология для определения функции межфазного взаимодействия, используемая при расчете относительных фазовых проницаемостей воды и нефти на основе обобщенных уравнений Бернулли. Определение функции межфазного взаимодействия основывается на математическом моделировании четочного течения воды и нефти в пористой среде, представимой в виде кластера осесимметричных капилляров. В рамках такой модели решение задачи сводится к численному решению системы уравнений Навье-Стокса методом объема флюидов c использованием функции поверхностной силы для учета капиллярного давления на менисках. Показано, что разработанная технология позволяет проводить расчет функции межфазного взаимодействия для разных капиллярных чисел.The paper presents the original computer technology for the determination of interphase interaction function used in the calculation of relative permeability of water and oil on the basis of generalized Bernoulli equations. The determination of interphase interaction function is based on the mathematical simulation of slug flow of water and oil in porous media represented as a cluster of axisymmetric capillary capillaries. In this model, the problem solving comes to the numerical solution of Navier-Stokes equations by the fluid volume method using surface force function to account for the capillary pressure in the meniscus. It is shown that the developed technology allows the interphase interaction function to be calculated for different capillary numbers

Applicability analysis of a simplified numerical model of water and oil slug flow through capillary tubes of non-uniform cross-section area

Для гидродинамического моделирования разработки месторождений обеспеченность и корректность функций относительных фазовых проницаемостей (ОФП) — одна из важнейших проблем, требующая эффективного решения. Использование исключительно лабораторных потоковых исследований в данном вопросе зачастую невозможно по причине недостаточного количества данных. В качестве источника дополнительной информации повсеместно используются расчетные методы определения ОФП, зависящие от представлений о течении флюидов в поровом пространстве. Представленная работа нацелена на исследование упрощенного моделирования двухфазного течения в капиллярных каналах как основы для создания вычислительно эффективного и физически содержательного метода расчета ОФП, а также на анализ области применения полученной методики и границ, в которых справедливы используемые допущения. Для проверки корректности вычислений с использованием представленной модели было проведено сравнение результатов расчета со значениями, полученными аналитически для простейших случаев течения в каналах, и с результатами вычислений, выполненных с использованием программного пакета ANSYS Fluent для более сложных случаев, не имеющих аналитического решения.In field development, the hydrodynamic simulation sufficiency and correctness of the relative permeability functions are a common concern, which is partly due to the limited amount of experimental data. Alternative (numerical estimation) methods of acquiring relative permeability curves are being developed to overcome these obstacles. The foundation of these methods is the understanding of the inner mechanics of multiphase flow through porous media. The authors study the perspective of simplified modeling of two-phase flow in capillary channels as a basis for the development of an effective and phenomena-oriented method for calculating the relative permeabilities, as well as to analyze the area of applicability of the proposed algorithm and validate the assumptions necessary for the model’s correctness. To evaluate the correctness of the data calculated with the proposed method, the authors compared analytical solutions for simple cases and the numerical simulation results with the data acquired with ANSYS Fluent for more complicated cases, which could not be solved analytically