一种微观窜流分析方法及装置与流程
本申请涉及石油与天然气地质学技术领域，尤其是涉及一种微观窜流分析方法及装置。
背景技术：
石油与天然气开采过程中，窜流是形成残余油的一个重要原因，窜流的发生会严重影响石油的采收效率，正确认识窜流发生的机理可以指导实际开采作业，从原理上避免窜流的发生，从而提高石油与天然气的采收效率。而宏观油水流动规律是微观层面上油层岩石孔隙中流体流动的总体反映。要正确地认识宏观上发生窜流的机理，就必须先在微观上对微尺寸级别孔隙上所发生的各种流动现象有着清晰而全面的认识。
通常微观中，连通孔隙与孔隙之间的喉道不止一个，且各喉道的直径各不相同，注入流体驱替后，流体率先通过大喉道之后，小喉道内就几乎不会再有驱替速度，我们将这种现象称为微观窜流。目前，常用的微观窜流研究方法对微观窜流的研究都是对微观孔喉模型最终是否发生窜流这一定性结果的分析，生产指导意义不大。
技术实现要素：
本申请实施例的目的在于提供一种微观窜流分析方法及装置，以定量描述微观窜流的发生机理。
为达到上述目的，本申请实施例提供了一种微观窜流分析方法，所述方法包括：
获取研究区内岩心的指定孔喉，确定所述指定孔喉的孔喉几何模型，并获取所述孔喉几何模型内驱替过程的特定物性参数；
根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟所述孔喉几何模型内的驱替过程，并获取所述驱替过程中各处流体在各个时刻的流速；所述驱替过程流体运动模型包括流动模型和界面动态运移模型；
当所述驱替过程发生窜流时，根据所述各处流体在各个时刻的流速，确定所述孔喉几何模型中发生窜流的临界条件。
本申请实施例还提供了一种微观窜流分析装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取研究区内岩心的指定孔喉，确定所述指定孔喉的孔喉几何模型，并获取所述孔喉几何模型内驱替过程的特定物性参数；
模拟模块，用于根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟所述孔喉几何模型内的驱替过程，并获取所述驱替过程中各处流体在各个时刻的流速；所述驱替过程流体运动模型包括流动模型和界面动态运移模型；
临界条件确定模块，用于当所述驱替过程发生窜流时，根据所述各处流体在各个时刻的流速，获取所述孔喉几何模型中发生窜流的临界条件。
由上述本申请实施例所提供的技术方案可知，本申请实施例首先根据岩心确定了孔喉几何模型。然后根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟了所述孔喉几何模型流体内的驱替过程，并根据该模拟结果获得了各个流体质点在各个时刻的流速。从而，最终根据窜流后各个流体质点在各个时刻的流速，定量描述了发生微观窜流的临界条件，该临界条件可以用来指导生产，避免窜流发生，提高原油采收率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：
图1为本申请实施例的一种微观窜流分析方法示意图；
图2为本申请实施例的并联微管束孔喉几何模型示意图；
图3为本申请实施例的孔喉几何模型有限元随机网格划分的结果示意图；
图4为本申请实施例的0.001s时的驱替界面示意图；
图5为本申请实施例的0.005s时的驱替界面示意图；
图6为本申请实施例的0.01s时的驱替界面示意图；
图7为本申请实施例的0.02s时的驱替界面示意图；
图8为本申请实施例的绘制不同直径的喉道内流速随时间变换的曲线；
图9为本申请实施例的发生窜流后油水界面示意图；
图10为本申请实施例的不同直径的微管在不同驱替压差下流速的示意图；
图11为本申请实施例的不同直径的微管在不同壁面接触角下流速的示意图；
图12为本申请实施例的不同直径的微管在不同相界面下流速的示意图；
图13为本申请实施例的不同润湿角下临界喉道直径比变化示意图；
图14为本申请实施例的不同界面张力下临界喉道直径比变化示意图；
图15为本申请实施例的一种微观窜流分析装置示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。
下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。
参考图1所示，在本申请一种实施方式中所提供的微观窜流分析方法可以包括以下几个步骤。该方法可以用于定量分析微观窜流发生的机理，从而用于指导实际生产过程避免窜流发生，提高原油采收率。
步骤s101，获取研究区内岩心的指定孔喉，确定所述指定孔喉的孔喉几何模型，并获取所述孔喉模型内驱替过程的特定物性参数。
在本实施方式中，所述研究区内岩心可以为研究区内孔喉结构具有代表性的岩心，能够反映研究区内孔喉的基本特征。所述指定孔喉可以为所述研究区内岩心中具有代表性的喉道，或者所述研究区内岩心的平均喉道，所述指定孔喉具体可以根据实际待研究的微观窜流尺度决定，在这里所述指定喉道可以特指两个孔隙以及连接所述两个孔隙之间的喉道。确定所述指定喉道的孔喉几何模型可以为构建一个喉道尺寸以及喉道数量与所述指定孔喉相当的模型。具体的，在本申请的一个实施例中，确定所述指定喉道的孔喉几何模型可以包括：根据所述指定孔喉的喉道尺寸和喉道数量，确定一个用并联微管束表示喉道的孔喉几何模型，所述尺寸可以包括长度和直径等。在本实施例中，不同直径的微观表示孔隙之间不同直径的喉道。在本实施方式中，所述驱替过程可以为一相流体驱替另一相流体的过程，具体的，所述驱替过程可以是水驱油，油驱水或者其他聚合物驱油等。所述特定物性参数可以指模拟驱替过程应该具备的基本条件。具体的，在本申请的一个实施例中，所述特定物性参数可以包括：用于驱替的第一流体的密度和粘度、被驱替的第二流体的密度和粘度、所述第一流体和所述第二流体的两相界面张力、驱替的入口压力和驱替的出口压力。所述第一流体可以指用来驱替的物质，例如水驱油中的水，油驱水中的油。所述第二流体可以指被驱替的物质，例如水驱油中的油，油驱水中的水。所述特定物性参数中各个参数的具体数值可以根据待研究区内油藏以及岩性等的实际情况确定。例如，在本申请的一个实施例中，可以根据研究区油藏的性质确定被驱替的原油的密度和粘度，并根据实际生产情况确定用于驱替第一流体的密度和粘度、第一流体和所述原油的两相界面张力、驱替的入口压力和驱替的出口压力等。
步骤s102，根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟所述孔喉几何模型内的驱替过程，并获取所述驱替过程中各处流体在各个时刻的流速；所述驱替过程流体运动模型包括流动模型和界面动态运移模型。
在本实施方式中，所述预设的驱替过程流体运动模型可以用来模拟所述孔喉几何模型中流体被驱替流动的过程，其中，所述流动模型可以用来模拟流动过程，所述界面动态运移模型可以用来模拟流动过程中驱替的两相流体界面运移位置。所述流动模型可以包括描述流体运动方程，所述界面动态运移模型可以包括界面捕获方法和界面追踪方法中的任意一种。具体的，在本申请的一个实施例中，所述界面动态运移模型包括：相场函数方程；所述流动模型包括纳维-斯托克斯方程。所述相场函数法又可以被称为相场法，是通过微分方程来体现具有特定物理机制的扩散、有序化势和热力学驱动的综合作用，并通过计算机编程求解上述微分方程，从而获取研究体系在时间和空间上的瞬时状态的一类方法。纳维-斯托克斯方程(navier-stokesequations)，是描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程，简称n-s方程。在本实施例中，运用相场函数方程和纳维叶—斯托克斯方程构建的驱替过程流体运动模型描述驱替窜流时，需要基于以下几个前提。
(1)将孔隙内第一流体和第二流体均视为不可压缩流体，流动状态为低流速下的层流。
(2)流体在孔隙内的流动等价于二维流动，且由于孔喉尺度小忽略流体重力。
(3)在数值模拟中，当给定一个恒定驱替压力后，压力在传达到注入端各孔隙入口时，将各孔隙入口处压力视为相等且恒定不变。
在本申请的一个实施例中，相场函数采用卡恩—希利亚德(cahn-hilliard)方程式的形式，具体如下：
式中，
在本实施例中，采用第一流体驱替第二流体的方式进行微观窜流研究，在第一流体中变量
式中，vf1表示第一流体的体积分数，vf2表示第二流体的体积分数。
上式(3)和(4)还可以扩展到孔喉几何模型在驱替过程中任意位置处的流体，由此可知，驱替过程中孔喉几何模型内任意一处流体的粘度和密度可以用以下公式得到：
式中，ρ1表示第一流体的密度，ρ2表示第二流体的密度，μ1表示第一流体的粘度，μ2表示第二流体的粘度，ρ表示驱替过程流体的密度，μ表示驱替过程流体的粘度。
不可压缩且考虑界面张力的两相流动纳维叶—斯托克斯方程(n-s)如下：
式中，ρ表示驱替过程流体的密度，μ表示驱替过程流体的粘度，u表示流速，p表示入口压力，i表示单位矩阵，fst表示相界面张力。
在本实施例中，联立上述公式(1)至(6)可以得到如下所示的驱替过程流体运动模型。
在本实施方法中，所述获取所述驱替过程中各处流体在各个时刻的流速可以包括：通过特定方法求解基于所述驱替过程流体运动模型所模拟的驱替运动，获取各处流体在各个时刻的流速。在本申请的一个实施例中，所述特定方法可以为有限元分析法，求解过程可以包括：
(1)根据所述特定物性参数，确定所述驱替过程的边界条件和初始条件。
(2)根据所述边界条件、所述初始条件和所述驱替过程流体运动模型，模拟所述孔喉几何模型内的驱替过程，并利用有限元分析法获取所述驱替过程各处流体在指定时刻的流速。
具体的，在本申请的一个实施例中，根据所述特定物性参数所构建的初始条件以及边界条件如下：
式中，n表示第一流体和第二流体界面法向量，u表示流速。
u·nwall＝0(10)
式中，nwall表示壁面的法向量。
在本实施例中，基于上述(8)至(10)所述的边界条件和初始条件，利用有限元分析的方法，就可以在所述孔隙几何模型中求解上述公式(7)所描述的模型，获得所述各处流体在任意时刻的流速。所述任意时刻的流速可以为根据有限元求解过程时间步长的设置得到的离散流速结果。例如，若有限元求解过程中，时间步长设置为0.001s，那么所述任意时刻的流速可以为相隔0.001s的离散流速结果。
在本实施例中，构建初始条件和边界条件之后，利用有限元求解时需要注意以下几个方面。
1、首先将微管束几何模型进行网格划分，再设置一个合适的时间步长，借助计算机进行求解。
2、为了简化求解过程，认为迁移率γ是恒定的常数。
3、求解过程中，初始流速可以根据出入口压力并结合管流方程确定，也可以直接给定一个预设值。
在申请的一个实施例中，预先获取的驱替过程参数还可以包括：壁面接触角。所述壁面接触角可以为跟壁面以及流体有关的一个物理量。此时，求解上述公式(7)描述的模型时，还可以考虑壁面接触角的边界条件。即，边界条件还包括无限接近壁面处满足：
式中，θc表示壁面接触角，ε表示两相界面厚度，u表示流速，
在本实施例中，基于上述(8)至(11)所述的边界条件和初始条件，利用有限元分析的方法，就可以在所述孔隙几何模型中求解上述公式(7)所描述的模型，获得所述各处流体在任意时刻的流速。
在本申请的一个实施例中，s103实施时，可以将所述特定物性参数、所述壁面接触角以及所述孔喉几何模型，代入预设算法中，求解所述预设的驱替过程流体运动模型，获取所述孔喉几何模型中相界面位置以及各处流体在任意时刻的流速。具体的，所述预设算法可以为comsol多物理场耦合软件。
步骤s103，当所述驱替过程发生窜流时，根据所述各处流体在各个时刻的流速，确定所述孔喉几何模型中发生窜流的临界条件。
驱替过程中，用于驱替的第一流体从充满第二流体的孔喉几何模型的一端注入以后，所述第一流体就会沿着阻力小直径大的孔隙前进，细喉道中的油不流动或者流动极慢，当第一流体突破大喉道到达孔喉几何模型的另一端孔隙之后，细喉道中的第二流体就会被卡主，我们将这种大喉道被突破，小吼道不再有驱替速度现象称为微观窜流。实际生产过程中，发生窜流会影响采收率，为了更好的提高生产效率，就需要定量描述一个研究区内发生窜流的临界条件。
在本申请的一个实施例中，所述确定所述孔喉几何模型中发生窜流的临界条件，具体可以包括以下几个步骤。
(1)获取所述孔喉几何模型中导通的第一喉道集合和未导通的第二喉道集合。
在本实施例中，所述导通的喉道可以指驱替过程中第二流体被完全驱替的喉道，所述未导通可以为被驱替的第二流体被卡住的喉道。
(2)确定所述第一喉道集合中满足第一预设条件的第一喉道以及所述第二喉道集合中满足第二预设条件的第二喉道。
在本申请的一个实施例中，所述第一预设条件可以包括直径最小，所述第二预设条件可以包括直径最大。
(3)根据所述各处流体在各个时刻的流速，确定所述第一喉道预设位置处的最大流速和所述第二喉道预设位置处的最大流速。
所述预设位置可以为事先确定的喉道内的一个位置，具体的可以为喉道的几何中心点位置处。在本实施例中，所述最大流速可以为驱替窜流达到稳定状态时的最大流速。
(4)根据所述第一喉道预设位置处的最大流速和所述第二喉道预设位置处的最大流速，确定发生窜流的最大流速临界比。
在本实施例中，所述最大流速临界比可以用来表征发生微观窜流的临界情况，当流速比大于该最大流速临界比，就会发生微观窜流，在生产作业中，可以通过降低大喉道中的流速来降低最大流速比，从而避免出现微观窜流提高采收率。
在本申请的另一个实施例中，所述临界条件还可以包括临界喉道直径比，即再获得最大流速临界比的同时，根据所述第一喉道的直径和第二喉道的直径，确定发生窜流的临界喉道直径比。在本实施例中，当喉道直径比大于该临界喉道直径比就会出现微观窜流，在生产作业中，可以通过封堵直径较大的喉道来降低喉道直径比，从而避免出现微观窜流提高采收率。
由图1所示的技术方案可知，本实施方式首先根据岩心确定了孔喉几何模型。然后根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟了所述孔喉几何模型流体中的驱替过程，并根据该模拟获得了各流体质点在各个时刻的流速。从而，最终根据窜流后各个喉道的流速，定量描述了发生微观窜流的临界条件，该临界条件可以运用指导生产，避免窜流发生，提高原油采收率。
在本申请的一个实施例中，使用水驱油研究微观窜流的机理，即用于驱替的第一流体为水，被驱替的第二流体为油。根据以下步骤得到微观窜流的临界条件。
1、首先根据待研究的微观窜流的尺度，确定了如图2所示的并联微管束孔喉几何模型，图中，a和c区域代表孔隙，b区域表示连通孔隙与孔隙之间的喉道，喉道由直径不同的微管并联而成，以此来探究窜流发生时的临界条件。左边界是入口，右边界是出口，t＝0时刻时，水相与油相的静态接触面为相界面。图2模型中所有微管长均为2000μm，从上往下微管直径依次为：10，100，10，75，30，10，20，100，50(单位μm)。
水驱油过程特定物性参数如下表1所示。表中ρw表示水的密度，ρo表示油的密度，μw表示水的粘度，μo表示油的粘度。
表1
2、确定驱替过程流体运动模型。相场函数采用卡恩—希利亚德(cahn-hilliard)方程式的形式，具体如下，
式中，
在本实施例中，水中无量纲相场变量
式中，vf1表示水的体积分数，vf2表示油的体积分数。
上述油和水的体积分数可知，油水界面位置处的粘度和密度可以用以下公式得到。由于上述界面处的油水体积分数可以拓展到整个孔喉几何模型中任意一处，因此以下公式得到的密度和粘度也可以拓展到整个孔喉几何模型中任意一处。
式中，ρw表示水的密度，ρo表示油的密度，μw表示水的粘度，μo表示油的粘度，
在本实施例中，固定欧拉坐标系中，不可压缩且考虑界面张力的两相流动纳维叶—斯托克斯方程(n-s)如下：
式中，ρ表示油水界面处的密度，μ表示油水界面处的粘度，u表示流速，p表示入口压力，i表示单位矩阵，fst表示油水界面张力。
联立上述公式(12)至(17)得到驱替过程流体运动模型。
3、结合表1构建如下的初始条件和边界条件下。
式中，n表示油水界面法向量，u表示流速。
u·nwall＝0(20)
式中，nwall表示壁面的法向量。
在本实施例中，壁面接触角θc取90度，无限接近壁面处满足：
式中，θc表示壁面接触角，ε表示两相界面厚度，u表示流速，
4、有限元求解。将上述式(12)至(17)所示的驱替过程流体运动模型、表1数值以及式(18)至(21)所示的边界条件和初始条件，代入comsol多物理场耦合软件利用有限元分析进行求解，得到水驱油界面位置以及各个质点在任意时刻的流速和压力。
在使用comsol进行有限元分析时，首先需要将图2所示的集合模型进行随机三角形网格划分，划分结果如图3所示，图中网格数目为5902个。设置时间步长为0.001s，总的时间设置为1s，借助comsol进行有限元分析，分析时根据需要注意以下两点。
a、为了简化求解过程，认为迁移率γ是恒定的常数。
b、求解过程中，初始流速根据出入口压力并结合管流方程确定。
图4至图7分别为comsol数值模拟的界面位置示意图，其中，图4是0.001s时的驱替结果，图5是0.005s时的驱替结果，图6是0.01s时的驱替结果，图7是0.02s时的驱替结果，图4至图7中黑色代表水，灰色代表油。由图4至图7可知，comsol数值模拟可以得到每一个时间步长对应的油水界面位置状态。
再统计图2所示的各个微管几何中心位置处的流速(即各个微管中心轴上1μm处)，绘制不同直径的喉道(微管)内流速随时间变换的曲线，结果如图8所示。由图8可知，直径较大的微管流速走势特点基本相同，图中，除了直径为10μm和20μm的微管以外，其他微管内流速均是先急速增大，再达到稳定状态。图8中，曲线流速快速增加阶段为水驱油阶段，主要是因为在微尺度驱替下，惯性力可以忽略不计，粘滞阻力占主导地位，当低粘度液体驱替高粘度液体时，粘滞阻力逐渐减小，因此驱替速率逐渐增大。流速曲线突然变平缓的拐点为水相从出口端的突破点，微管直径越大，水相突破时间越早。水相突破后，流速达到稳定状态。由此可见，当驱替压力恒定时：对单根微管来说，油水两相流速并不是定值；对整个微管束来说，不同直径微管中流动特征不同，且相互制约相互影响。
在本实施例中，当驱替过程发生窜流达到稳定状态后，油水界面图如图9所示，由图可知，直径为10μm和20μm的微管内油被卡主，形成了残余油。由图9可以看出，直径10μm和20μm的微管被率先突破的大孔道中的水封堵死，几乎无法流动，这也是图8中所示流速趋近于零的原因。在图9所示微管束模型中，在直径较大的微管的影响下，30μm的微管是最后可以被驱替完全的微管，此后10μm和20μm的微管内两相界面基本不在向前推移。
5、确定微观窜流临界条件。
在本实施例中，为了保证在大于临界条件时，肯定会出现微观窜流的现象。此处取导通的微管中直径最小微管的(即30μm的微管)最大流速v30以及未导通的微管中直径第二大微管(即10μm的微管)的最大流速v10，确定最大流速临界比n＝v30/v10＝53，发生微观窜流的临界喉道直径比m＝30μm/10μm＝3。
当最大流速比大于53时，或者喉道直径比大于3时，会出现微观窜流，此时就应该提前采取相应措施封堵大孔径喉道或者降低大孔径喉道内的流速，来提高原油采收率。
由上述实施例可知，本申请实施例首先确定了孔喉几何模型。然后根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟了所述孔喉几何模型流体内的驱替过程，并根据该模拟结果获得了各个流体质点在各个时刻的流速。从而，最终根据窜流后各个流体质点在各个时刻的流速，定量描述了发生微观窜流的临界条件，该临界条件可以用来指导生产，避免窜流发生，提高原油采收率。
在本申请的一个实施例中，还可以进一步运用上述实施例所提供方法定量分析驱替压差、相界面张力以及壁面接触角对微管内驱替流速影响。具体的，可以选用正交实验定量分析驱替压差、相界面张力以及壁面接触角这个三个参数对窜流的关系，分别将每一种正交方案下的驱替压差、相界面张力以及壁面接触角，代入多物理场耦合软件comsol中，求解各个方案下不同直径的微管(喉道)内稳定后的流速随时间变换的曲线，此时每一根微管中依然统计微管几何中心处的流速，所谓稳定后的流速是指微管内流速不再随时间变化时的流速。
驱替压差、相界面张力以及壁面接触角正交方案设计如下表2所示，表中noslip表示不考虑接触角。
表2
依次将上表所示的各个方案结合公式(12)至(21)代入comsol求解器中求解，得到不同直径的微管(喉道)内流速随时间变换的曲线，如图10至图12所示。图10是不同驱替压差对不同直径的微管内流速的影响(即选取方案1、方案2、方案3和方案4得到的结果)由图可知，微管直径越大，同一驱替压差下，其流速越大；除直径为20μm和10μm的微管中流速几乎保持为零不变，其他直径的微管中流速均随驱替压差的增大而增大；微管直径越小，流速随压差变化的曲线斜率越小，即增加率越低。因此，驱替压力的增大，不利于小孔道中原油的驱替。图11是不同壁面接触角对不同直径的微管内流速的影响(选取方案5、方案6、方案7和方案8得到的结果)，由图可知，可以看随着润湿角的逐渐增大，即从水湿到油湿，当微管直径大于等于30μm时，微管流速基本不随润湿性的改变而改变；当微管直径d小于30μm时，微管流速逐渐变小，且最终流速逐渐趋近于零(10μm微管)。由于驱替压力过高，直径较大的微管中流体流速较快，流体受壁面阻力影响的边界层厚度较小，由于微管直径大，毛管力相对较小，所以流速受润湿性影响较小，基本保持不变；当微管直径较小时，微管横截面小，这样影响流体流动的边界层厚度所占整个截面的比例较大，再加上半径小毛管力较大，润湿性对毛管力的影响也较大，所以流速受润湿性影响较大。在并联孔喉单元中，改善小孔径的润湿性，有利于原油的驱替。图12是不同相界面张力对不同直径的微管内流速的影响(选取方案9至方案12的结果)，由图可知，在水湿条件下，界面张力对于直径较大的微管流速影响甚微；对于直径较小的微管，流速随界面张力的增大而增大。主要原因是因为，在水湿条件下，毛管力为动力，直径越小，毛管力越大；其次，毛管力随界面张力的增大而增大，故界面张力越大，动力越大，流速越大；但是当直径较大时，毛管力在驱替动力中所占的比重较小，故直径较大的微管流速基本不变。对于亲水性的小孔道，较大的界面张力反而有利于增大其驱油的动力。
图13和图14分别给出了不同润湿角和不同界面张力下的微观窜流临界喉道直径比变化特征。可以发现，在驱替压力和油水粘度比不变的情况下：其一，界面张力不变时，壁面亲油性越强，发生微观窜流的临界孔道直径比越小，即油湿油藏更易发生微观窜流。其二，油水两相界面张力对微观窜流临界孔道直径比值的变化影响不大，但当油藏亲油时，界面张力的增大更易导致微观窜流的发生。在宏观条件下，亲水性油藏的水驱采收率一般要高于亲油性油藏，降低油水界面张力也是提高原油采收率的一个重要途径，本文所的变化规律与这一特征基本吻合。
本申请实施例中还提供了一种微观窜流分析装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与一种微观窜流分析方法相似，因此该装置的实施可以参见一种微观窜流分析方法的实施，重复之处不再赘述。
如图15所示为本申请实施例所提供的一种微观窜流分析装置示意图，所述装置可以包括以下几个模块。
获取模块1501，用于获取研究区内岩心的指定孔喉，确定所述指定孔喉的孔喉几何模型，并获取所述孔喉模型内驱替过程的特定物性参数；
模拟模块1502，用于根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟所述孔喉几何模型内的驱替过程，并获取所述驱替过程中各处流体在各个时刻的流速；所述驱替过程流体运动模型包括流动模型和界面动态运移模型；
临界条件确定模块1503，用于当所述驱替过程发生窜流时，根据所述各处流体在各个时刻的流速，获取所述孔喉几何模型中发生窜流的临界条件。
由上述装置的实施例可知，本申请实施例首先根据岩心确定了孔喉几何模型。然后根据所述特定物性参数和预设的驱替过程流体运动模型，模拟了所述孔喉几何模型流体中的驱替过程，并根据该模拟获得了各流体质点在各个时刻的流速。从而，最终根据窜流后各个喉道的流速，定量描述了发生微观窜流的临界条件，该临界条件可以运用指导生产，避免窜流发生，提高原油采收率。
本申请实施例中所描述的方法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于asic中，asic可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中，本申请实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(dsl)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、dvd、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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