一种考虑温度效应的多孔介质注浆模拟方法及系统

专利主权项内容

1.一种考虑温度效应的多孔介质注浆模拟方法，其特征在于，包括：构建被注多孔介质模型，设置模型的初始孔隙率，并对浆液状态进行初始化；基于初始化后的浆液状态及初始孔隙率，迭代计算被注多孔介质模型在不同时间步下的浆液状态和孔隙率，直至注浆终止时间，完成多孔介质注浆的模拟；其中，所述浆液状态包括浆液速度场、注浆压力场和浆液粘度场，迭代计算是基于浆液在多孔介质中的扩散形态，通过孔隙率、浆液体积分数和粘性损失修正后的基本方程得到不同时间步的浆液速度场、注浆压力场，通过能量方程计算浆液温度场，融合时空追踪模型计算出浆液在多孔介质中的传输时间场，利用刻画不同温度下浆液粘度变化过程的浆液粘度时变模型，映射出多孔介质注浆过程中不同时间步的浆液粘度场，不同时间步的浆液状态，作为最终模拟的结果；其中，所述基本方程包括连续性方程和动量方程，通过多孔介质的孔隙率及浆液体积分数对连续性方程进行修正，加入粘性损失来修正动量方程；采用多孔介质的孔隙率及浆液体积分数，对连续性方程进行修正：其中，为多孔介质孔隙率，/>为浆液的体积分数，/>为时间，/>是梯度算子，/>为水的体积分数，/>为浆液流动速度，/>为浆水相对速度，/>为水的流速；考虑多孔介质对浆液运动的影响，在标准动量方程中加入粘性损失项来修正：其中，为粘性损失项，/>为多孔介质孔隙率，/>为浆液密度，/>为浆液流动速度，为时间，/>是梯度算子，/>为浆液压力，/>为重力矢量，/>为浆液粘度，/>为渗透率；所述浆液温度场是根据当前时间步的浆液速度场和注浆压力场，利用刻画注浆过程中浆土之间温度传递规律的能量方程，计算得到当前时间步的浆液温度；所述能量方程为：其中，为浆液密度，/>为比内能，/>为浆液流动速度，/>为浆液压力，/>为热传导而产生的能量转移，/>为热导率，/>为浆液温度；所述传输时间场是根据当前时间步的浆液速度场和浆液体积分数，利用刻画不同温度下注浆过程中浆液粘度变化规律的时空追踪模型，计算出浆液在多孔介质中的传输时间；所述时空追踪模型为：其中，为浆液传输时间，/>为浆液流动速度，/>为浆液的体积分数；所述浆液粘度时变模型，基于试验手段测试不同温度下的浆液粘度变化过程，拟合出温度影响下的浆液粘度时变模型，所述浆液粘度时变模型为：其中，为浆液温度，/>为浆液注入时长，/>为浆液粘度；所述孔隙率，是结合渗滤效应的影响对多孔介质的孔隙率进行更新计算，考虑浆液注入多孔介质后孔隙率的下降，更新孔隙率，计算下一时间步浆液的速度、压力、温度和粘度，直至最终注浆时间步，以完成考虑温度效应的多孔介质注浆模拟，这里的最终注浆时间步为浆液达到初凝状态、粘度到达预设值的时间；孔隙率更新方程为：其中，为多孔介质孔隙率，/>为沉积速率，/>为浆液中水泥颗粒的体积分数。