СПОСОБ ОЦЕНКИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ФАЗ МНОГОФАЗНОГО, МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, ПРОХОДЯЩЕГО ЧЕРЕЗ ПОРИСТЫЕ СРЕДЫ

1. Способ определения относительной проницаемости для движения отдельных фаз многофазного, многокомпонентного потока текучей среды, проходящего через пористую среду, содержащий следующие этапы:
(a) создание трехмерного (3D) цифрового представления пористой среды;
(b) выполнение первого или предшествующего моделирования на основе первого вычислительного домена трехмерного (3D) цифрового представления пористой среды, где первый вычислительный домен проходит от входной панели до выходной панели, и выбранная запоминающая панель расположена между входной и выходной панелями, которое содержит:
(1) установку начальных условий для предшествующего моделирования, где начальное распределение текучей среды является однофазным или многофазным потоком в объеме,
(2) определение номинального давления на выходе объема,
(3) оценку свойств смачивающих текучих сред и несмачивающих текучих сред,
(4) определение давления на входе для получения выбранного расхода,
(5) моделирование нагнетания однофазной текучей среды во входную панель образца к запоминающей панели и выходной панели,
(6) вычисление совокупности переменных, содержащих фракционные расходы, давление, насыщенность и скорости смачивающей и несмачивающей фаз для всех точек в пористой среде в первом вычислительном домене для следующих одно за другим приращений времени,
(7) определение, изменила ли насыщенность на запоминающей панели одно из заданных процентных значений после вычисления, выполненного на каждом из приращений времени этапа (6) и, если да, сохранение индексных значений для запоминающей панели, где сохраненные индексные значения содержат совокупности переменных, которые содержат насыщенность, и/или давление, и/или скорости смачивающей и/или несмачивающей фаз запоминающей панели, измеренные для приращения времени, для которого определение выполняется,
(8) определение после этапа (7), находится ли насыщенность в объеме пористой среды, образованном первым вычислительным доменом, в квазистационарном состоянии,
(9) повторение этапов (5), (6) и (7) для следующего приращения времени, если определено, что насыщенность в объеме не находится в квазистационарном состоянии на этапе (8), или окончание моделирования этапа (5), если квазистационарное состояние определено на этапе (8), при этом последняя совокупность сохраненных индексных значений на этапе (7) состоит из выделенных конечных индексных значений;
(c) выполнение второго моделирования на основе второго вычислительного домена трехмерного (3D) цифрового представления образца пористой среды, где второй вычислительный домен образован запоминающей панелью, которая представляет входную панель для второго вычислительного домена, и выходной панелью, используемой в предшествующем моделировании, которое содержит
(i) установку начальных условий для предшествующего моделирования, где начальное распределение текучей среды является однофазным или многофазным потоком в объеме,
(ii) определение номинального давления на выходе объема,
(iii) установку условий потока на входе второго моделирования из запоминающей панели предшествующего моделирования, где первая панель определяет нагнетание для первого движения отдельных фаз смачивающей и несмачивающей текучей среды,
(iv) моделирование нагнетания двухфазных текучих сред во входную панель образца второго моделирования к выходной панели, где фракции смачивающей и несмачивающей фаз нагнетаются согласно сохраненным на запоминающей панели значениям распределения насыщенности и давления из предшествующего моделирования, начиная с начальных индексных нулевых значений для первой пары движения отдельных фаз, сохраненных в предшествующем моделировании,
(v) вычисление фракционных расходов, давления, насыщенности и скоростей смачивающей и несмачивающей фаз для всех точек в пористой среде во втором вычислительном домене для приращения времени в процессе моделирования этапа (iv),
(vi) определение после этапа (v), достигнуто ли квазистационарное состояние,
(vii) повторение этапов (v) и (vi) для следующего приращения времени, если квазистационарное состояние не определено на этапе (vi),
(viii) сохранение фракционных расходов, давления и распределения насыщенности, вычисленных на этапе (v), если квазистационарное состояние определено на этапе (vi),
(ix) определение, достигнуты ли конечные индексные значения, сохраненные для переменных на запоминающей панели в предшествующем моделировании, если квазистационарное состояние определено на этапе (vi),
(x) повторение этапов (v), (vi), (vii), и (viii), если на этапе (ix) определено, что конечные индексные значения, сохраненные для запоминающей панели в предшествующем моделировании, не достигнуты, содержащее использование условий притока для вычисления на этапе (v), которые соответствуют следующим одно за другим сохраненным на запоминающей панели индексным значениям для переменных из предшествующего моделирования, и
(xi) вычисление относительной проницаемости по меньшей мере одной из смачивающей фазы и несмачивающей фазы, если определено, что достигнуты конечные индексные значения, сохраненные для переменных на запоминающей панели в предшествующем моделировании на этапе (ix).
2. Способ по п. 1, в котором входная панель, запоминающая панель и выходная панель параллельны друг другу.
3. Способ по п. 1, в котором пористая среда является горной породой, почвой, цеолитом, биологической тканью, деревом, пробкой, цементом, керамикой, песком, глиной, неорганическим составом, органическим составом, или металлом.
4. Способ по п. 1, в котором сегментированное трехмерное (3D) цифровое представление пористой среды содержит несколько, упорядоченных матриц вокселей, где каждый из вокселей представляет пору (воксел поры) или твердое тело (воксел зерна).
5. Способ по п. 1, в котором нагнетание однофазной текучей среды в пористую среду в предшествующем моделировании содержит нагнетание смачивающей текучей среды в пористую среду, содержащую по меньшей мере несмачивающую текучую среду.
6. Способ по п. 1, в котором нагнетание однофазной текучей среды в пористую среду в предшествующем моделировании содержит нагнетание воды или рассола в пористую среду.
7. Способ по п. 1, в котором нагнетание однофазной текучей среды в пористую среду в предшествующем моделировании содержит нагнетание несмачивающей текучей среды в пористую среду, содержащую по меньшей мере смачивающую текучую среду.
8. Способ по п. 1, в котором установка начальных условий содержит установку свойств смачивающих текучих сред и несмачивающих текучих сред, в том числе их вязкости, контактного угла и поверхностного натяжения.
9. Способ по п. 1, в котором парциальное давление содержит парциальное давление смачивающих текучих сред и парциальное давление несмачивающих текучих сред в пористой среде, частичная насыщенность содержит частичную насыщенность смачивающих текучих сред и частичную насыщенность несмачивающих текучих сред в пористой среде, и фракционные скорости содержат скорость отдельной фазы смачивающих текучих сред и скорость отдельной фазы несмачивающих текучих сред в пористой среде.
10. Способ по п. 1, в котором смачивающие и несмачивающие текучие среды входят в пористую среду через поры на входной поверхности пористой среды во втором моделировании.
11. Способ по п. 1, в котором вычисление содержит методы вычислительной гидродинамики.
12. Способ по п. 11, в котором вычислительная гидродинамика содержит метод решетчатых уравнений Больцмана.
13. Способ по п. 1, в котором приращение времени t, используемое по меньшей мере в одном из предшествующего моделирования и второго моделирования, измеряется секундами, миллисекундами или другими единицами времени.
14. Способ по п. 1, в котором квазистационарное состояние определяется в предшествующем моделировании на основе квазистационарного состояния, в котором насыщенность изменяется, не превышая заданного значения.
15. Способ по п. 1, в котором квазистационарное состояние определяется во втором моделировании на основе квазистационарного состояния, в котором вычисленные значения Qn, Qw, Pn, Pw и/или насыщенности изменяются, не превышая заданного значения.
16. Способ определения относительной проницаемости для движения отдельных фаз многофазного, многокомпонентного потока текучей среды, проходящего через пористую среду, содержащий следующие этапы:
(a) создание трехмерного (3D) цифрового представления пористой среды;
(b) выполнение первого или предшествующего моделирования на основе первого вычислительного домена трехмерного (3D) цифрового представления пористой среды, где первый вычислительный домен проходит от входной панели до выходной панели, которое содержит
(1) выбор запоминающей панели, расположенной между и параллельно входной и выходной панелям в трехмерном (3D) цифровом представлении образца пористой среды,
(2) установку начальных условий предшествующего моделирования, при этом начальные условия содержат распределение начальных фаз, свойства текучей среды, давление на выходе и максимальные приращения времени,
(3) моделирование нагнетания однофазной текучей среды во входную панель образца к запоминающей панели и выходной панели,
(4) вычисление фракционных расходов, давления, насыщенности и скоростей для всех точек в пористой среде в первом вычислительном домене для приращения времени в процессе моделирования этапа (3),
(5) определение после вычисления этапа (4), изменилась ли заданная процентная величина насыщенности на запоминающей панели,
(6) сохранение вычисленных насыщенности, давления и фракционных скоростей запоминающей панели для приращения времени, как соответствующего индексным значениям, если на этапе (5) определяется возникновение изменения насыщенности заданной процентной величины,
(7) определение после этапа (5), находится ли насыщенность в объеме пористой среды, образованном первым вычислительным доменом, в квазистационарном состоянии,
(8) повторение этапов (3), (4), (5) и (6) для следующего приращения времени, если определено, что насыщенность в объеме не находится в квазистационарном состоянии на этапе (7), или окончание моделирования этапа (3), если квазистационарное состояние определено на этапе (7), при этом последняя совокупность индексных значений, сохраненных на этапе (6), состоит из выделенных конечных индексных значений; и
(c) выполнение второго моделирования на основе второго вычислительного домена трехмерного (3D) цифрового представления образца пористой среды, где второй вычислительный домен образован запоминающей панелью, которая представляет входную панель для второго вычислительного домена, и выходной панелью, используемой в предшествующем моделировании, которое содержит
(i) установку начальных условий для второго моделирования, которые содержат давление на выходе, фазовые распределения, максимальные приращения времени и начальные индексные значения, сохраненные в предшествующем моделировании,
(ii) моделирование нагнетания двухфазных текучих сред в пористую среду из запоминающей панели к выходной панели, где фракции смачивающей и несмачивающей фаз нагнетаются согласно сохраненным начальным заданным значениям переменных из предшествующего моделирования,
(iii) вычисление фракционных расходов, давления, насыщенности и скоростей для приращения времени в процессе моделирования этапа (ii),
(iv) определение после этапа (iii), достигнуто ли квазистационарное состояние,
(v) повторение этапов (iii) и (iv) для следующего приращения времени, если квазистационарное состояние не определено на этапе (iv),
(vi) сохранение фракционных расходов, давления и насыщенности, вычисленных на этапе (iii), если квазистационарное состояние определено на этапе (iv),
(vii) определение после этапа (iv), достигнуты ли конечные индексные значения переменных, сохраненных для запоминающей панели в предшествующем моделировании,
(viii) повторение этапов (iii), (iv), (v) и (vi), если на этапе (vii) определено, что конечные индексные значения для переменных, сохраненных для запоминающей панели в предшествующем моделировании, не достигнуты, содержащее использование условий притока для вычисления на этапе (iii), которые соответствуют следующим одно за другим сохраненным индексным значениям переменных для запоминающей панели из предшествующего моделирования, и
(ix) вычисление относительной проницаемости по меньшей мере одной из смачивающей фазы и несмачивающей фазы, если конечные индексные значения, сохраненные для запоминающей панели в предшествующем моделировании, определены на этапе (vii) достигнутыми.
17. Система для определения относительной проницаемости для движения отдельных фаз многофазного, многокомпонентного потока текучей среды, проходящего через пористую среду, содержащая:
a) сканер, выполненный с возможностью получения трехмерного (3D) цифрового изображения пористой среды;
b) компьютер, содержащий по меньшей мере один процессор, функционально приспособленный для исполнения компьютерной программы, выполненной с возможностью классификации элементов в трехмерном (3D) цифровом изображении как твердого тела (зерна) и поры (пустоты);
c) компьютер (одинаковый или отличающийся от компьютера по п.b), содержащий по меньшей мере один процессор, функционально приспособленный для исполнения компьютерной программы, выполненной с возможностью проведения вычислений, где вычисления содержат (a) создание трехмерного (3D) цифрового представления пористой среды, (b) выполнение первого или предшествующего моделирования на основе первого вычислительного домена трехмерного (3D) цифрового представления пористой среды, где первый вычислительный домен проходит от входной панели до выходной панели, и выбранная запоминающая панель расположена между входной и выходной панелями, которое содержит (1) установку начальных условий для предшествующего моделирования, где начальное распределение текучей среды является однофазным или многофазным потоком в объеме, (2) определение номинального давления на выходе объема, (3) оценку свойств смачивающих текучих сред и несмачивающих текучих сред, (4) определение давления на входе для получения выбранного расхода, (5) моделирование нагнетания однофазной текучей среды во входную панель образца к запоминающей панели и выходной панели, (6) вычисление совокупности переменных, содержащих фракционные расходы, давление, насыщенность и скорости смачивающей и несмачивающей фаз для всех точек в пористой среде в первом вычислительном домене для следующих одно за другим приращений времени, (7) определение, изменила ли насыщенность на запоминающей панели одно из заданных процентных значений после вычисления, выполненного на каждом из приращений времени этапа (6) и, если да, сохранение индексных значений для запоминающей панели, где сохраненные индексные значения содержат совокупности переменных, которые содержат насыщенность, и/или давление, и/или скорости смачивающей и/или несмачивающей фаз запоминающей панели, измеренные для приращения времени, для которого определение выполняется, (8) определение после этапа (7), находится ли насыщенность в объеме пористой среды, образованном первым вычислительным доменом, в квазистационарном состоянии, (9) повторение этапов (5), (6) и (7) для следующего приращения времени, если определено, что насыщенность в объеме не находится в квазистационарном состоянии на этапе (8), или окончание моделирования этапа (5), если квазистационарное состояние определено на этапе (8), при этом последняя совокупность сохраненных индексных значений на этапе (7) состоит из выделенных конечных индексных значений, (c) выполнение второго моделирования на основе второго вычислительного домена трехмерного (3D) цифрового представления образца пористой среды, где второй вычислительный домен образован запоминающей панелью, которая представляет входную панель для второго вычислительного домена, и выходной панелью, используемой в предшествующем моделировании, которое содержит (i) установку начальных условий для предшествующего моделирования, где начальное распределение текучей среды является однофазным или многофазным потоком в объеме, (ii) определение номинального давления на выходе объема, (iii) установку условий потока на входе второго моделирования из запоминающей панели предшествующего моделирования, где первая панель определяет нагнетание для первого движения отдельных фаз смачивающей и несмачивающей текучей среды, (iv) моделирование нагнетания двухфазных текучих сред во входную панель образца второго моделирования к выходной панели, где фракции смачивающей и несмачивающей фаз нагнетаются согласно сохраненным на запоминающей панели значениям распределения насыщенности и давления из предшествующего моделирования, начиная с начальных индексных нулевых значений для первой пары движения отдельных фаз, сохраненных в предшествующем моделировании, (v) вычисление фракционных расходов, давления, насыщенности и скоростей смачивающей и несмачивающей фаз для всех точек в пористой среде во втором вычислительном домене для приращения времени в процессе моделирования этапа (iv), (vi) определение после этапа (v), достигнуто ли квазистационарное состояние, (vii) повторение этапов (v) и (vi) для следующего приращения времени, если квазистационарное состояние не определено на этапе (vi), (viii) сохранение фракционных распределения расхода давления и насыщенности, вычисленных на этапе (v), если квазистационарное состояние определено на этапе (vi), (ix) определение, достигнуты ли конечные индексные значения, сохраненные для переменных на запоминающей панели в предшествующем моделировании, если квазистационарное состояние определено на этапе (vi), (x) повторение этапов (v), (vi), (vii), и (viii), если на этапе (ix) определено, что конечные индексные значения, сохраненные для запоминающей панели в предшествующем моделировании, не достигнуты, содержащее использование условий притока для вычисления на этапе (v), которые соответствуют следующим одно за другим сохраненным на запоминающей панели индексным значениям для переменных из предшествующего моделирования, и (xi) вычисление относительной проницаемости по меньшей мере одной из смачивающей фазы и несмачивающей фазы, если определено, что достигнуты конечные индексные значения, сохраненные для переменных на запоминающей панели в предшествующем моделировании на этапе (ix); и
d) по меньшей мере одно устройство для отображения, печати или сохранения результатов вычислений.
18. Система по п. 17, в которой сканер содержит компьютерный томографический сканер, сканирующий электронный микроскоп, сканирующий электронный микроскоп со сфокусированным ионным пучком, или аналогичное устройство, выполненное с возможностью получения трехмерного (3D) цифрового изображения пористой среды.
19. Система по п. 17, в которой устройство содержит запоминающее устройство сохранения с возможностью извлечения результатов вычислений.
20. Компьютерный программный продукт на машиночитаемом носителе, который при исполнении на контроллере в компьютеризованном устройстве дает способ выполнения вычислений по п. 1.