多孔介质渗流现象广泛存在于自然界和生产生活中,其作为石油开发的基础,相关研究显得十分重要。多孔介质渗流涉及非常复杂的相互作用,存在难以刻画并清楚地认识到其内部流动特征的问题;另外,在油气开采过程中,相对渗透率曲线资料、毛管压力曲线资料发挥着重要作用,但大多数情况下二者只能通过实验方法获得,存在耗时长、费用高,容易受实验环境与设备影响的问题。随着计算机技术不断地发展,数值模拟方法逐渐体现出“多快好省”的优势,其与实验研究、理论研究方法相比,具有更大的灵活性。格子Boltzmann方法作为近年来极具发展前景的数值模拟工具,具有演化过程简单清晰、易编程、易处理复杂边界条件等特点。本文以格子Boltzmann方法为基础,目的在于更加深入地进行多孔介质渗流机理研究,并且分析格子Boltzmann方法模拟多孔介质渗流的科学性以及相关参数对于模拟结果的影响,为今后的相关工作提供一定帮助。主要研究内容和认识如下:(])应用格子Boltzmann方法模拟Poiseuille流、顶盖驱动流、两相分离等现象,验证格子 Boltzmann方法模拟单相流、两相流现象的可行性以及相关程序的正确性。(2)应用格子Boltzmann方法研究多孔介质渗流时,需要考虑达西定律的适用条件,采用过大的压力梯度或驱替外力会出现非线性流,甚至使模拟无法运算。模拟中采用压力边界、周期边界都可以体现达西定律的适用条件。(3)应用格子Boltzmann方法研究多孔介质渗流时,可以直观地分析流体压力、密度和渗流速度在多孔介质内的分部情况,为多孔介质渗流研究提供了新的思路和方法。但不同边界条件得到的结果不同:与周期边界相比,压力边界可以体现流体的压缩性,密度、压力变化趋势与多孔介质的结构有关,更符合实际情况。(4)模拟稳定法计算相渗曲线时,流体初始分布方式会影响最终得到的相渗曲线,并且多孔介质的结构越复杂,影响程度越大,因此需要多次模拟取平均值以减少分布方式不同带来的差异。运算时间也会对模拟结果产生影响,并且运算时间的设定与压力梯度或外力值的大小有关:如果运算时间过短,流体无法完整地在多孔介质内部循环流动,会导致计算得到的相渗曲线不合理,因此需要选择适当的模拟运算时间。(5)模拟过程中,当构相流体的润湿性差异比较大时,流体在多孔介质中的连通性加强,更趋向于聚集在一起流动;而当两相流体的润湿性较为接近时,流体在多孔介质中成块状分布流动。(6)采用不同的边界条件会影响最终得到的相对渗透率结果。采用周期边界可以定性地分析润湿性、驱替外力大小、黏度对相渗曲线的影响,所得结果符合实验规律;与周期边界相比,压力边界条件下模拟所得的压力、渗流速度分布特征和实验更相符。在研究相对渗透率问题时,需要根据研究的内容选用适当的边界条件。