семинары
12.10.2026
Докладчик: К.В. Новоселов (Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск)
Тема: Моделирование динамики многокомпонентных многофазных систем в пористых структурах на основе решеточного уравнения Больцмана
Аннотация: Течения нескольких несмешивающихся флюидов в поровом пространстве горных пород лежат в основе разработки месторождений углеводородов, методов повышения нефтеотдачи и подземного хранения углекислого и природного газов. Поведение таких систем на пóровом масштабе определяет макроскопические характеристики среды — относительные проницаемости, капиллярные давления и остаточные насыщенности. Классические методы вычислительной гидродинамики на этом масштабе требуют регуляризации межфазных границ и теряют устойчивость при сложной топологии интерфейсов, а поровые сетевые модели не сохраняют геометрию реального керна. Мезоскопический метод решеточного уравнения Больцмана (LBM), оперирующий функциями распределения частиц по дискретному набору решеточных скоростей, естественным образом описывает интерфейсы конечной толщины, удобен для работы с геометриями, полученными по данным микрокомпьютерной томографии, и допускает эффективное распараллеливание.
В докладе будет рассказано о построении трехмерной модели многофазных несмешивающихся течений на основе модели цветового градиента, включающей оператор возмущения для межфазного натяжения, оператор перекрашивания и алгоритм задания произвольных углов смачивания через коррекцию вектора цветового градиента в пристеночных узлах. Обсуждается связь контактных углов с коэффициентами межфазных натяжений через треугольник Неймана и верификация модели по закону Лапласа и по равновесной геометрии трехфазной жидкой линзы.
Отдельно рассматривается расширение модели на многокомпонентную систему с растворимым поверхностно-активным веществом: перенос концентрации ПАВ описывается решеточной схемой для уравнения Кана – Хилларда, а связь с гидродинамикой осуществляется через модифицированное уравнение состояния Ленгмюра, задающее зависимость межфазного натяжения и угла смачивания от локальной концентрации.
В качестве приложений рассмотрены расчеты на цифровых моделях керна. Для трехфазной постановки последовательно моделируются дренаж нефти, пропитка водой и закачка газа с воспроизведением капиллярного запирания, каналов прорыва и остаточной насыщенности. Для системы с ПАВ на керне песчаника Berea показано снижение остаточной нефтенасыщенности с 31,68 до 17,66 %, причем снижение межфазного натяжения и изменение смачиваемости вносят примерно равный вклад, а их совместное действие дает синергетический эффект.
Ссылка для подключения:
https://hydro.ktalk.ru/appliedhydro
Семинар "Прикладная гидродинамика"
14 октября, среда, 15:30 НСК, конференц-зал ИГиЛ СО РАН (108 каб.)Докладчик: К.В. Новоселов (Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск)
Тема: Моделирование динамики многокомпонентных многофазных систем в пористых структурах на основе решеточного уравнения Больцмана
Аннотация: Течения нескольких несмешивающихся флюидов в поровом пространстве горных пород лежат в основе разработки месторождений углеводородов, методов повышения нефтеотдачи и подземного хранения углекислого и природного газов. Поведение таких систем на пóровом масштабе определяет макроскопические характеристики среды — относительные проницаемости, капиллярные давления и остаточные насыщенности. Классические методы вычислительной гидродинамики на этом масштабе требуют регуляризации межфазных границ и теряют устойчивость при сложной топологии интерфейсов, а поровые сетевые модели не сохраняют геометрию реального керна. Мезоскопический метод решеточного уравнения Больцмана (LBM), оперирующий функциями распределения частиц по дискретному набору решеточных скоростей, естественным образом описывает интерфейсы конечной толщины, удобен для работы с геометриями, полученными по данным микрокомпьютерной томографии, и допускает эффективное распараллеливание.
В докладе будет рассказано о построении трехмерной модели многофазных несмешивающихся течений на основе модели цветового градиента, включающей оператор возмущения для межфазного натяжения, оператор перекрашивания и алгоритм задания произвольных углов смачивания через коррекцию вектора цветового градиента в пристеночных узлах. Обсуждается связь контактных углов с коэффициентами межфазных натяжений через треугольник Неймана и верификация модели по закону Лапласа и по равновесной геометрии трехфазной жидкой линзы.
Отдельно рассматривается расширение модели на многокомпонентную систему с растворимым поверхностно-активным веществом: перенос концентрации ПАВ описывается решеточной схемой для уравнения Кана – Хилларда, а связь с гидродинамикой осуществляется через модифицированное уравнение состояния Ленгмюра, задающее зависимость межфазного натяжения и угла смачивания от локальной концентрации.
В качестве приложений рассмотрены расчеты на цифровых моделях керна. Для трехфазной постановки последовательно моделируются дренаж нефти, пропитка водой и закачка газа с воспроизведением капиллярного запирания, каналов прорыва и остаточной насыщенности. Для системы с ПАВ на керне песчаника Berea показано снижение остаточной нефтенасыщенности с 31,68 до 17,66 %, причем снижение межфазного натяжения и изменение смачиваемости вносят примерно равный вклад, а их совместное действие дает синергетический эффект.
Ссылка для подключения:
https://hydro.ktalk.ru/appliedhydro