[发明专利]基于多种形状孔喉的随机孔隙网络模型建模方法

权利要求书

1.一种基于多种形状孔喉的随机孔隙网络模型建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设定随机孔隙网络模型的大小：

设定二维正方形孔隙网络模型的横纵方向的长度均为L，节点数均为n；

2)求取随机孔隙网络模型的节点坐标：

对于正方形孔隙网络模型，其横纵方向的长度、节点数相等，孔隙网络模型中各节点坐标表示为：

式(1)中，i为x方向节点序号；j为y方向节点序号，L为横纵方向的长度，n为节点数；

3)选择随机孔隙网络模型的孔喉形状：

根据模拟需要，从圆形、椭圆形、圆锥形、双曲边三边形、星形中选取一种作为所建立的随机孔隙网络模型中孔喉形状，并根据模拟方案选取随机孔隙网络模型纵横比的比值及比例组合；

4)设定随机孔隙网络模型连通概率：

在随机孔隙网络模型程序中设定一个概率函数，通过随机发生器来判定相邻节点间管束是否连通；当有管束处于连通时，通过另一随机函数随机地分配即孔喉半径；

5)分配孔喉半径：

采用随机函数随机分配管束半径以实现非均质随机孔隙网络模型，孔喉半径r通过如下随机函数生成：

式(2)中，e为自然底数；rand()％为随机数；r为孔喉半径，μm；r_max为最大孔喉半径，μm；r_min为最小孔喉半径，μm；

6)建立随机孔隙网络模型中的欧姆定律：

通过设定孔隙网络模型的两端电压为V₁、V₂，由欧姆定律可求取网络模型总电阻：

式(3)中，R为总电阻，Ω；ΔV为电压，V；I为电流，A；V₁、V₂为模型两端电压，V；

7)求解随机孔隙网络模型的各节点电压：

根据Kirchoff电压定律、节点以及连线的传导性，采用如下n个节点网络模型的方程，求解随机孔隙网络模型各节点电压：

(q)＝AKA^T(V) (4)

其中

(q)＝[q₁q₂q₃...q_n]^T (5)

(V)＝[V₁V₂V₃...V_n]^T (6)

式中，q为总流量，cm³/s；V为总电压，V；q_i为i节点的体积流量(i＝1,2,3…n)，cm³/s；V_i为i节点的压力(i＝1,2,3…n)，V；K为对角矩阵(n×n阶)；A为关联矩阵，A^T为矩阵A的转置矩阵；

8)生成随机孔隙网络模型：

根据网络模型中各节点坐标、相邻节点间管束连通情况，即可构建随机孔隙网络模型框架，再结合随机孔隙网络模型的模拟方案，分配随机孔隙网络模型中孔喉形状、纵横比比值及比例组合、孔喉半径，生成了考虑多种形状孔喉的随机孔隙网络模型，并且可以根据此随机孔隙网络模型进行流体流动模拟。

2.根据权利要求1所述的基于多种形状孔喉的随机孔隙网络模型建模方法，其特征在于：所述步骤3)中，随机孔隙网络模型纵横比的比值小于1，随机孔隙网络模型纵横比的比例组合之和为100％。

3.根据权利要求1所述的基于多种形状孔喉的随机孔隙网络模型建模方法，其特征在于：所述步骤4)中，当管束处于不连通时，不分配管束半径，重复步骤1)～步骤3)。

4.根据权利要求1所述的基于多种形状孔喉的随机孔隙网络模型建模方法，其特征在于：所述步骤5)中，在孔喉半径取值时，保持水力半径取值不变，按照对数均匀分布和均匀分布两种分布方式选取半径，其中对数均匀分布的归一化标准偏差σ_r分别为0.05、0.30、0.55、0.80和1.05，均匀分布的归一化标准偏差分别为0.05、0.30和0.55。