提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法及装置与流程

本申请涉及油气开发
技术领域：
，特别涉及一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法及装置。
背景技术：
：国外许多学者对电场作用下渗流机理进行了探索和实验研究。2005年，kjwittle等利用电压差在油层中建立电场，使其发生电化学变化，从而降低了原油粘度与毛细管阻力提高采收率。2007年，lbhuang等研究了直流电场对多孔介质中单相流体流动速度的影响，结果表明正向电场能明显增加流速。2008年，gmcqueen等探讨了电加热技术对稠油油藏采收率的影响，结论显示提高了原油采收率，降低了生产成本。2009年，rui等研究发现正电场的应用提高渗流速度，而负电场的应用效果相反，其渗流速度并低于无外加电场。2012年，b.ghosh等研究发现在单相和两相流体饱和度条件下施加直流电场能够提高砂岩岩心渗透率及增加孔隙通道。2014年，eghazanfari等研究了外加直流电场在多孔介质内的固液界面现象。2015年，sasaeedi等讲述了几种提高原油采收率的方法，说明了直流电提高采收率的原理及其优点。2015年，koshy等在研究电极配置与提高储层渗透性和电渗流速的关系的同时降低功耗，减小电流密度。随着油气储量发现难度的加大，油气采收率已备受世界各国的关注，提高采收率技术发展迅速。化学辅助提高采收率技术将成为今后一个时期的主流技术；现代科学技术和工艺技术的进步将继续引领提高采收率技术的变革与发展。国内对低渗透油藏和裂缝介质的研究为eor技术奠定了基础。通过对世界提高采收率(eor)技术应用状况的统计分析，中国已成为世界提高采收率技术应用大国，蒸汽吞吐、聚合物驱和复合驱技术应用规模均居世界前列。采用可控电场方法提油田采收率是一项新的技术，为低渗透油藏提高采收率提供了一定的理论基础。在油田开采过程中，电场的存在是必然的。利用电场对油层的电驱动、电化学、电渗透和电加热效应，改善油层的渗流特性和流体的流动特性，以提高原油的采收率，在采油领域是一项新技术。利用可控电场提高采收率较其他方法比起来它的优势在于，无污染、工艺不繁琐、成本较低。而且，电能作为二次能源是很容易得到的，且得到电能的方法也是环保无污染的，利用二次能源提高不可再生一次能源的采收率也是可控电场作用采油的优势。直流电场提高原油采收率技术对储层岩性和渗透率等无严格要求，在油田各个开发阶段都可达到增油降水的效果。由于多数油田已进入高含水和特高含水开采期，主力油层内部剩余油分布零散，注水效果差，新增储量的油层大多数是渗透率低、物性差的薄油层，故如何利用直流电场进行高含水期开采是急需解决的技术问题。技术实现要素：本申请实施方式的目的是提供一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法及装置，利用本方案确定电源设计参数，根据确定的电源设计参数构建直流电场，解决利用直流电场进行高含水期开采的技术问题。为实现上述目的，本申请实施方式提供一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法，包括：在外加电场作用下建立缝隙介质油水两相渗流模型；对所述缝隙介质两相渗流模型进行有限元方程推导，获得等效弱积分方程式；利用所述等效弱积分方程式搭建外加电场作用下两相渗流数学仿真模型；对所述外加电场作用下两相渗流数学模型进行求解及分析，确定电源设计参数。优选地，在外加电场作用下建立缝隙介质油水两相渗流模型的步骤包括：确定外加电场作用下岩石缝隙与流体的基本假定；根据所述外加电场作用下岩石缝隙与流体的基本假定建立外加电场下缝隙介质油水两相渗流数学模型。优选地，利用所述等效弱积分方程式搭建外加电场作用下两相渗流数学仿真模型的步骤包括：根据岩石和缝隙之间的不同性质，获得二维缝隙模型；对所述二维缝隙模型施加边界条件；在施加边界条件的二维缝隙模型进行网格划分，获得外加电场作用下两相渗流数学仿真模型。优选地，对所述外加电场作用下两相渗流数学模型进行求解及分析的步骤包括：在不同缝隙宽度限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙宽度的两相渗流数学仿真模型的第一模拟结果，并对所述第一模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙宽度限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势；在不同缝隙数量限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙数量的两相渗流数学仿真模型的第二模拟结果，并对所述第二模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙数量限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势；在不同缝隙网络结构限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙网络结构的两相渗流数学仿真模型的第三模拟结果，并对所述第三模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙网络结构限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势。优选地，所述等效弱积分方程式包括压力分布等效弱积分方程式和饱和度分布等效弱积分方程式。为实现上述目的，本申请实施方式提供一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定装置，包括：第一模型建立单元，用于在外加电场作用下建立缝隙介质油水两相渗流模型；等效弱积分方程式获取单元，用于对所述缝隙介质两相渗流模型进行有限元方程推导，获得等效弱积分方程式；第二模型建立单元，用于利用所述等效弱积分方程式搭建外加电场作用下两相渗流数学仿真模型；电源设计参数确定单元，用于对所述外加电场作用下两相渗流数学模型进行求解及分析，确定电源设计参数。优选地，所述第一模型建立单元包括：基本假定模块，用于确定外加电场作用下岩石缝隙与流体的基本假定；缝隙介质油水两相渗流数学模型获取模块，用于根据所述外加电场作用下岩石缝隙与流体的基本假定建立外加电场下缝隙介质油水两相渗流数学模型。优选地，所述第二模型建立单元包括：二维缝隙模型获取模块，用于根据岩石和缝隙之间的不同性质，获得二维缝隙模型；边界条件施加模块，用于对所述二维缝隙模型施加边界条件；网格划分模块，用于在施加边界条件的二维缝隙模型进行网格划分，获得外加电场作用下两相渗流数学仿真模型。优选地，所述电源设计参数确定单元包括：第一计算分析模块，用于在不同缝隙宽度限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙宽度的两相渗流数学仿真模型的第一模拟结果，并对所述第一模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙宽度限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势；第二计算分析模块，用于在不同缝隙数量限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙数量的两相渗流数学仿真模型的第二模拟结果，并对所述第二模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙数量限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势；第三计算分析模块，用于在不同缝隙网络结构限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙网络结构的两相渗流数学仿真模型的第三模拟结果，并对所述第三模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙网络结构限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势。优选地，所述等效弱积分方程式获取单元获取的等效弱积分方程式包括压力分布等效弱积分方程式和饱和度分布等效弱积分方程式。为实现上述目的，本申请实施方式提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法。为实现上述目的，本申请实施方式提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述所述的提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法的步骤。由上可见，与现有技术相比较，本技术方案利用comsolmultiphysics软件建立外电场作用下裂缝性低渗透油藏渗流的数学模型；利用matlab软件及ansys商用软件得到试验井可控电场的模型并对试验井可控电场进行模拟仿真，根据模拟结果建立地面控制系统和井下传输系统，利用直流电场进行高含水期开采是油田实现高产、稳产的一项重要选择，很有发展前景，对于提高油藏绿色高效开发具有重要意义。附图说明为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施方式提供一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法流程图；图2为本实施例中二维缝隙介质简化模块示意图；图3为本实施例中二维缝隙模型水平截面图；图4为本实施例中二维缝隙模型中岩石部分截面图；图5为本实施例中二维缝隙模型岩石与缝隙装配实体截面图；图6为本实施例中二维裂缝模型边界条件施加截图；图7为本实施例中三角形网格剖分示意图；图8为本实施例中缝隙宽度为3mm的单缝隙模型示意图；图9为本实施例中缝隙宽度为9mm的单缝隙模型；图10为本实施例中缝隙宽度为15mm的单缝隙模型；图11为本实施例中不同缝隙宽度模块中含水饱和度与外加电场关系图；图12为本实施例中不同缝隙宽度模块中含水饱和度与外加电场之间关系图；图13为本实施例中缝隙数量为1的单缝隙模型示意图；图14为本实施例中缝隙数量为3的单缝隙模型示意图；图15为本实施例中缝隙数量为5的单缝隙模型示意图；图16为本实施例中不同缝隙数量模块中含水饱和度与外加电场关系图；图17为本实施例中不同缝隙数量模型中含水饱和度与外加电场之间关系曲线图；图18为本实施例中编号为c2-0-1的缝隙网络结构模型示意图；图19为本实施例中编号为c2-0-3的缝隙网络结构模型示意图；图20为本实施例中编号为c2-0-5的缝隙网络结构模型示意图；图21为本实施例中不同缝隙结构模块中含水饱和度与外加电场关系图；图22为本实施例中不同缝隙网络结构模型中含水饱和度与外加电场关系曲线图；图23为本实施例中直流稳压电源设计组成部分示意图；图24为本实施例中最小电压应力无源无损buck缓冲电路示意图；图25为本实施例中最小电压应力软开关单元结构图；图26为本实施例中最小电压应力无源无损buck缓冲电路主要波形图；图27为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态1的工作状态图；图28为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态2的工作状态图；图29为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态3的工作状态图；图30为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态4的工作状态图；图31为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态5的工作状态图；图32为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态6的工作状态图；图33为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态7的工作状态图；图34为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态8的工作状态图；图35为本实施例中mvs无源无损buck缓冲电路处于工作模态9的工作状态图；图36为本实施例中最小电压应力无源无损buck仿真电路图；图37为本实施例中buck电路在mvs软开关条件下的仿真波形图；图38为本实施例中双闭环控制电路设计结构图；图39为本实施例中整体电路输入电压波形图；图40为本实施例中整体电路pwm控制信号波形图；图41为本实施例中整体电路输出电压波形图；图42为本实施例中整体电路输出电流波形图；图43为本申请实施方式提供一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定装置功能框图；图44为本申请实施例方式提供的一种电子设备示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。本技术方案主要分析外加直流电场对缝隙介质中油水两相渗透流的影响，结合实际情况的缝隙介质模块；搭建外加电场作用下的缝隙介质低渗透两相渗流数学模型、外加直流电场影响情况的缝隙介质中油水两相渗透流数学模块，推导出对应的有限元方程，确定边界条件、修正系数以及初始条件；利用comsolmultiphysics任意多物理场直接耦合分析软件完成上述模型的数值求解。通过以上工作来直观的分析外加直流电场情况下电位梯度和压力分布对缝隙媒介中含水饱和度的影响情况，由于含水饱和度与水相相对渗透率在相渗曲线上变化一致，从而利用含水饱和度探索直流电场给油层采收率带来的影响。根据数值模拟的分析结果作为电路设计技术指标，进一步设计和建立直流电场所需电路。基于上述描述，如图1所示，为本申请实施方式提供一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法流程图。包括：步骤101)：在外加电场作用下建立缝隙介质油水两相渗流模型，在本实施例中，为方便在外加电场存在情况下研究两相渗流的变化规律，在此列几项要求便于细致的分析，由于岩层和流体属性比较复杂，因此按本文探究和分析的需要对缝隙媒介和流体给出一些假定：(1)流体不可以被压缩，且密度为定值，不考虑流体重力。(2)流体运动方向为单相，其粘度系数为一常数。(3)流体涉及的所有物理场都是连续可微的。(4)流体是在储层中以层流的方式移动。(5)忽略外加电场对流体本身以及周围岩石性质产生的变化情况。(6)缝隙的深度值远大于宽度值，所以在z方向上界面产生的影响不予考虑，则缝隙中流体的移动便能当成二维流动，其简化结构如图2所示。在外加电场存在情况下缝隙介质中油水两相渗流数学模型为(1)运动方程(2)连续性方程(3)饱和度方程sw+so＝1(5)(4)毛细管压力方程pw-po＝p(sw)(6)(5)边界条件和初始条件在电场存在情况下两相渗流的边界条件及初始条件为式(8)中表示x＝0边界处的含水饱和度，swi表示束缚水饱和度。此文主要从电场对缝隙宽度、缝隙数量以及缝隙结构等不同缝隙媒介结构参数，在在缝隙媒介中渗流的变化情况进行探究。在数值模拟中电场存在情况下除与缝隙媒介中渗流模块结构参数外，其余与模型有关参数可被当成常数，如下所示：步骤102)：对所述缝隙介质两相渗流模型进行有限元方程推导，获得等效弱积分方程式。在本实施例中，由于耦合场在个数和耦合方式等方面均会存在不同，导致耦合组合结果也会非常大，现实中不可能编制一个通用的程序适用于所有的耦合场问题。所以本小节将推导两相渗流在电场存在情况下的有限元模块。(1)压力的有限元模块将式(1)和(2)分别带入连续性方程(3)与(4)，简化整理得将(10)和(11)左右两边都相加与饱和度方程及毛细管力方程相联合，可得对式(13)等号左右两侧起乘压力的变分部分δp，然后对所有所求区域采用分部积分法，可得考虑边界条件方程即可得到压力分布等效弱积分方程式(2)饱和度的有限元模块利用连续性方程(7)对饱和度进行推导，采用在时间上离散的方法处理方程式(7)得即得代表当前时刻步含水饱和度，属于未知量；为前一时刻的含水饱和度，是已知的。将虚位移定为(17)的左端变量，并采用最小二乘法进行弱解形式推导。将式(17)等号两边同时与虚位移相乘，进而在整体求解域求积分可得：把外加电场作用下水相运动方程(1)代入式(18)中，并整理简化可得则(19)即是求解饱和度分布的等效积分弱积分方程式。步骤103)：利用所述等效弱积分方程式搭建外加电场作用下两相渗流数学仿真模型。在本实施例中，根据岩石和缝隙之间的不同性质，获得二维缝隙模型。建模过程中岩石与缝隙性质不同，分别当作不同的物体材料，然后将每种材料设置相应的参数以示分辨。详细过程：①在comsol界面中，取二维缝隙模型是长和宽分别为0.6m、0.3m的矩形形状；②在建立完成的矩形中，建立不同缝隙宽度的水平裂缝，截面如图3所示；③模型中建立大小形状各异的区域当作岩石部分，截面如图4所示；④把在②、③中创建的裂缝和岩石部分组建成装配实体，并消除内部界限，最后把建立的岩石部分与全部范围组建为实体，其如图5所示。然后，对所述二维缝隙模型施加边界条件。在本实施例中，模型建立完成以后，通过全物理场耦合软件comsol中物理场中的“边界设定”，对模块中的流体、基本属性以及模块的上下左右边界依次进行设定，如图6所示。最后，在施加边界条件的二维缝隙模型进行网格划分，获得外加电场作用下两相渗流数学仿真模型。在生成网格步骤中，属性各异的材料在公用界线上统一的分割。在所建立的二维裂缝模型中，因为裂缝介质使所建模型无固定规律可寻，则能直接应用三角形网格统一剖分，亦能经增加模型区域隔离线后应用四边形网格统一剖分，网格生成结果如图7所示。步骤104)：对所述外加电场作用下两相渗流数学模型进行求解及分析，确定电源设计参数。在本技术方案中，缝隙媒介模块有关参数的说明：①模型尺寸为l×w×h(长×宽×高)＝60×30×30立方厘米，渗透流方向是沿长度的方向，w×h表示渗流的二维平面图。②缝隙结构可定义为：垂直于宽度方向缝隙为横向垂直缝隙；与宽度方向平行的垂直缝隙为纵向垂直缝隙；与宽度方向平行的水平缝隙为纵向水平缝隙。③垂直于宽度方向的缝隙数额与横向缝隙数额相同；与宽度方向平行的缝隙数额与垂直缝隙数额之和是纵向缝隙数。为研究缝隙宽度、缝隙数量及缝隙网络结构在外加电场情况下对缝隙介质两相渗流中含水饱和度的影响，设计了不同缝隙宽度模型、不同缝隙数量模型与不同缝隙网络结构模型，分别探讨外加电场对缝隙介质中两相渗流含水饱和度的影响。(1)外加直流电场对不同缝隙宽度模型模拟结果与分析为探究施加电场对不同裂缝张开度模型中两相渗流的影响，对电场作用下不同裂缝张开度模型中两相渗流进行数值计算和结果分析。a、缝隙宽度各异的模块参数设计了3组不同缝隙宽度模型，参数如表1所示，分别为b3-0-0、b9-0-0、b15-0-0，模型结构参数为1-0-0，缝隙宽度b分别为3mm、9mm、15mm。在0到5v的电场强度范围内，电位梯度为0.5v依次增加，来研究外加电场对不同缝隙宽度模型含水饱和度的影响。在数值计算过程中，先在不同缝隙宽度模型施加饱和油，接着在模块两侧施加定压边界进行水驱油。表1不同缝隙宽度模型的相关参数b、缝隙宽度各异的模型结构下面为缝隙宽度各不相同的三个模型结构图：图8是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙宽度为3mm的单缝隙模型；图9是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙宽度为9mm的单缝隙模型；图10是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙宽度为15mm的单缝隙模型。c、外加电场下对不同缝隙宽度模型中含水饱和度的作用在单缝隙模型中外加电场对缝隙介质低渗透油藏中含水饱和度的变化情况如表2所示，含水饱和度单位为1，外加电场单位为[v]，经处理后保留5位有效数字。表2不同电位梯度下不同宽度缝隙中的含水饱和度在不同缝隙宽度模块中含水饱和度与外加电场的关系如图11所示，其中一条线表示缝隙宽度为3mm的单缝模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线；第二条线表示缝隙宽度为9mm的单缝模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线；第三条线表示缝隙宽度为15mm的单缝模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线。从图11可以看出，在压力和外加电场均为定值时，缝隙宽度越窄，缝隙介质模块中的含水饱和度下降的就越低，即水相渗透率下降，油相渗透率升高；当仅有压力恒定时，不同缝隙宽度模块中的含水饱和度随着施加电场的增加而减小，而且宽度越窄，模型中的含水饱和度越低；外加电场产生的作用也就越明显。为了使所研究结果可信度更高，本文对上述模拟继续进行研究，外加电场从0v、2v、4v一直到240v，重复上述模拟，由于和上述模拟步骤基本相同，在此不详细说明，所得实验结果如图12所示：据图12可知，随着外加电场的增大，不同缝隙宽度模块中含水饱和度在逐渐减小，外加电场由0v逐渐增大到240v，此范围内，当外加电场达到160v时，不同缝隙宽度模型中的含水饱和度均不再减小，趋于一个定值，即使外加电场继续增大，不同缝隙宽度模块中的含水饱和度依然保持不变，即此时在外加电场作用下不同缝隙宽度模块中含水饱和度达到最小值，含油饱和度达到最大值。所以确定160v即为外加电场最优电势值。(2)外加电场下对不同缝隙数量模型的模拟结果及分析在外加直流电场对不同缝隙宽度模型模拟结果与分析中我们探讨了外加电场对单缝隙模块中两相渗流的作用情况，在本节中，我们研究外加电场多缝隙存在时对缝隙介质模块中含水饱和度的作用情况，通过仿真模拟求得电场对多缝隙两相渗流的结果并进行分析。a、不同缝隙数量介质模型参数为了探究外加电场情况下对不同缝隙数量模块中两相渗流的作用情况，现设计3个缝隙数量不同的模块，三个模块中缝隙数量分别为1、3和5。用n来表示同一模块中缝隙数量；模型编号分别为n1-0-0、n3-0-0和n5-0-0，关于模块的详细相关参数如表3所示：表3不同缝隙数量的3种模块参数表b、不同缝隙数量的模型结构下面为缝隙数量各不相同的三个模型结构图：图13是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙数量为1的单缝隙模型；图14是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙数量为3的多缝隙模型；图15是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙数量为5的多缝隙模型。c、外加电场下对不同缝隙数量模块中含水饱和度的作用在多缝隙模型中外加电场对缝隙介质低渗透油藏中含水饱和度的变化情况如表4所示，含水饱和度单位为1，外加电场单位为[v]，经处理后保留5位有效数字。表4不同电位梯度下不同缝隙数量模块中含水饱和度在不同缝隙数量模块中含水饱和度与外加电场的关系曲线如图16所示，其中一条线表示缝隙数量为1的单缝隙模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线；第二条线表示缝隙数量为3的多缝隙模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线；第三条线表示缝隙数量为5的多缝隙模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线。从图16可以看出，当压力和外加电场均为定值时，缝隙数量越少，缝隙介质模块中的含水饱和度值就越低。也就是说，水相渗透率越低，油相渗透率越高。当压力恒定时，不同缝隙数量模型中的水饱和度随施加电场的增加而增加，而模型中的水饱和度值随着缝隙数量的减少而越低，施加电场的影响越明显。为了使所研究结果可信度更高，本文对上述模拟继续进行研究，外加电场从0v、2v、4v一直到240v，重复上述模拟，由于和上述模拟步骤基本相同，在此不详细说明，所得实验结果如图17所示。根据图17可以看出，随着施加电场的增加，不同缝隙数量模型中的水饱和度在逐渐减小；施加的电场由0v逐渐增加到240v，在这个范围内，当施加的电场达到160v时，不同缝隙数量模型中的含水饱和度均减小且都趋于相应的某一定值，即使外加电场继续增加，不同缝隙数量模型中的含水饱和度仍然恒定，也就是说，在外加电场作用下不同缝隙数量模型中含水饱和度达到最小值，含油饱和度达到最大值。所以确定160v即为外加电场最优电势值。(3)外加电场下对不同缝隙网络结构模型的模拟结果及分析之前讨论并分析了外加电场情况下对不同缝隙宽度模块、不同缝隙数量模块中两相渗流的作用情况；这两个模型只探讨了纵向缝隙存在时的情况，未考虑横向缝隙对两相渗流的影响，纵向缝隙与横向缝隙构成的网络结构定义为连通度，用c表示。本节设计了三种不同的缝隙结构模型，分别为2-0-1、2-0-3和2-0-5，用c2-0-1、c2-0-3和c2-0-5表示。a、不同缝隙网络结构的模块参数为了探究电场对不同缝隙连通度模块情况下两相渗流的作用情况，本文设计了三种不同缝隙连通度模块，主要为c2-0-1、c2-0-3、c2-0-5；三种不同连通度模块的各参数见表5；表5b、不同缝隙网络的模型结构下面为缝隙连通度各异的三个模型结构图：图18是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙结构为2-0-1的缝隙网络模型；图19是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙结构为2-0-3的缝隙网络模型；图20是模块长度为0.6m、模块宽度为0.3m、模块高度为0.3m、缝隙结构为2-0-5的缝隙网络模型。c、外加电场下对不同缝隙网络结构模型中含水饱和度的作用在多缝隙模型中外加电场对缝隙介质低渗透油藏中含水饱和度的变化情况如表6所示，含水饱和度单位为1，外加电场单位为[v]，经处理后保留5位有效数字。表6不同电位梯度下不同缝隙结构模块中的含水饱和度在不同缝隙数量模型中含水饱和度与外加电场的关系曲线如图21所示，其中一条线表示缝隙结构模块编号为c2-0-1的缝隙模块中含水饱和度与外加电场的关系曲线；第二条线表示缝隙结构模块编号为c2-0-3的缝隙模块中含水饱和度与外加电场的关系曲线；第三条线表示缝隙结构模块编号为c2-0-5的缝隙模块中含水饱和度与外加电场的关系曲线。从图21可以看出，当压力和外加电场均为定值时，缝隙网络模型的连通度越小，缝隙介质模块中的含水饱和度值就越小，也就是水相相对渗透率降低，油相相对渗透率增加；当仅有压力为定值时，不同缝隙网络结构模型中的含水饱和度随着施加的电场的增大而减小，而且模型中的含水饱和度随着连通度减小而越低，外加电场产生的影响也越明显。为了使所研究结果可信度更高，本文对上述模拟继续进行研究，外加电场从0v、2v、4v一直到240v，重复上述模拟，由于和上述模拟步骤基本相同，在此不详细说明，所得实验结果如图22所示：根据图22可以看出，随着施加的电场的增加，不同缝隙网络结构模型中含水饱和度在逐渐下降；施加的电场由0v增加到240v，在此范围内，当施加电场增加至160v左右时，缝隙网络结构各异的模块中含水饱和度均减小且都趋于相应的某一定值，即使外加电场继续增加，不同缝隙网络结构模型中的含水饱和度仍然具有不变的数值，则此时在外加电场作用下不同缝隙网络结构模型中含水饱和度达到最小值，含油饱和度达到最大值。所以确定160v即为外加电场最优电势值。综上所述，研究了不同缝隙宽度模块、不同缝隙数量模块、不同缝隙结构模块，研究它们在施加直流电场的作用下，模块内含水饱和度的变化以及外加直流电场大小对上述三种缝隙模块介质中含水饱和度作用的变化趋势，缝隙的存在对压力分布和电势分布的影响。得出以下结论：1、不同缝隙宽度模型中外加电场越大，含水饱和度越小，且缝隙宽度越窄，缝隙介质模块中的含水饱和度值就越低，即是油相渗透率随着水相渗透率降低而增大；在240v范围内，外加电场增大到160v时，不同缝隙宽度模型中的含水饱和度均达到最小值，随着外加电场的继续增加，不同缝隙宽度模型中的含水饱和度对于一定值趋于恒定，那么外加电场会明显降低不同缝隙宽度模型中的含水饱和度，而且外加电场对低渗透率缝隙介质的缝隙模型中含水饱和度的影响更加明显，并且当外加直流电场为160v时在不同缝隙宽度模型中产生的效果显著，则确定160v即为外加电场最优电势值。2、不同缝隙数量模型中外加电场越大，含水饱和度则越小，且缝隙数量越少，缝隙介质模块中的含水饱和度值就越低，即是油相渗透率随着水相渗透率越低而增大；不论缝隙数量有多少，在240v范围内，外加电场增大到160v时，不同缝隙数量模型中的含水饱和度均达到最小值，随着外加电场继续增加，不同缝隙数量模型中的含水饱和度趋于恒定在某定值，因此施加的电场会明显降低不同缝隙数量模型中的含水饱和度，而且对低渗透率缝隙介质的缝隙模型中含水饱和度的影响更加明显，并且当外加直流电场为160v时在不同缝隙数量模型中产生的效果显著，则确定160v即为外加电场最优电势值。3、不同缝隙结构模型中外加电场越大，含水饱和度越小，且缝隙模型的连通度越小，缝隙介质模块中的含水饱和度值就越低，就是说水相渗透率随着油相渗透率的增大而减小；不管缝隙结构模型连通度为何值，在240v范围内，外加电场增大到160v时，不同缝隙结构模型中的含水饱和度均达到最小值，随着外加电场继续增加，不同缝隙结构模型中的含水饱和度趋于恒定在一定值，那么施加电场能够显著降低不同缝隙结构模型中的含水饱和度，而且外加电场对低渗透率缝隙介质的缝隙模型中含水饱和度的影响更为明显，并且当外加直流电场为160v时在不同缝隙结构模型中产生的效果显著，则确定160v即为外加电场最优电势值。综上，在240v范围内160v左右为外加电场最优电势值，因此取160v作为一个约束条件，作为直流稳压电源设计的前提条件和基础。在上述电源设计参数的基础上，设计直流稳压电源，使之输出的直流电压为最优电势值，确保其水相相对饱和度最小而油相相对饱和度最大。在此以最小电压应力无源无损buck缓冲电路、软开关技术以及双闭环控制电路相结合的方式设计稳压直流电源，并给定各设计部分的电路图及实现过程，为外加直流电场提供稳定的直流输出，最终在matlab软件中搭建仿真模型完成直流稳压电源的设计及所设计可行性验证。1、直流稳压电源电路组成部分在本实施例中，利用matlab仿真软件进行直流稳压电源的设计，其所包含部分如图23所示。工作过程分析：输入端是220v的交流电，进入保护电路之后然后再进行全桥不可控整流，变为310v的直流电压，通过最小电压应力无源无损buck电路进行电压变换，利用软开关技术减少开关管损耗，在输入电压波动时，为了确保输出稳定，加设负反馈调节部分，从后级输出电压和电流进行分别采样，送至控制电路模块，经取样、比较以及放大等几个步骤产生可调的pwm脉冲信号来控制开关管进而作出适当调节，从而使输出稳定。所设计的160v稳压直流电源可分为3部分：第一部分是输入电路的不可控整流模块，此电路模块功能是确保输入的交流电压稳定可靠，并进行桥式整流；第二部分是buck缓冲电路，其功能是利用软开关技术减少开关管的电压应力从而降低损耗、降低干扰以维持电压稳定；第三部分是pwm信号的双闭环控制电路，此电路模块是为了控制电路部分产生pwm控制输出信号，使输出端电压保持在160v，也能实现稳压功能。本技术方案利用整流电路、buck变换电路与控制电路相结合的方式设计了160v稳压直流电源，用matlab软件搭建的仿真模型。2、buck缓冲电路的设计(1)buck缓冲电路结构由于繁多的buck缓冲电路样式，传统的缓冲电开关管路损耗较大，而最小电压应力(mvs)在软开关过程中不会增大开关管的电压应力，因此课题选用最小电压应力无源无损buck缓冲电路，其结构图如图24，此结构图中包含由lr、cr、cs、vd1、vd2和vd3组成的最小电压应力软开关单元，如图25所示，本电路中选用igbt当作开关管vt。图24与图25分别表示mvs无源无损buck缓冲电路的电路图和主要波形图，由输入电压ui、主开关管vt、续流二极管vd、滤波电感l、滤波电容c、负载电阻r、缓冲电感lr开关管实现零电流导通、缓冲电路cr实现开关管的零电压关闭、存储电容cs实现开关能量的存储与传输的过程，通过二极管vd1、vd2、vd3辅助完成能量的恢复。(2)mvs无源无损buck缓冲电路工作原理分析在一个开关周期ts中，该电路工作过程可以分为9个切换模式。图26是无源无降压buck缓冲电路的mvs的主要波形图，图27-图35中分别给出了9个模态的等效模式。在分析之前，做出以下假设：(i)所有开关管、二极管均为理想元件；(ii)所有电感器、电容器均为理想的元件；(iii)l≥lr(iv)l→∞，在一个ts中，电流大小不变，等于i0，那么l、c和r便等价为一个恒流源。1、工作模式1[t0，t1]—零电流开通阶段如图27所示，在t0时刻，vt导通，由于lr的存在，vt中的电流逐渐增大，则开关管vt便在零电流下打开。在这个阶段，输入电压直接加在lr上，电流ilr线性较小，所以vt的电流线性增大。此外，由于lr和续流二极管vd串联，强烈地抑制了二极管反向恢复电流，大大削弱了反向恢复电压的最大值。在上一个开关周期结束时，存在ucr＝ui，ucs＝0的情况，因此ucr(t)＝ui，ucs(t)＝0维持不变。当vd过程结束时，开关管上的电流为i0，电感上的电流ilr(t)＝0，此阶段完成。2、工作模态2[t1，t2]—cr复位阶段如图28所示，上一模态完成时ucr(t)＝ui，当vd断开时，vd2开始导通，cr通过回路vt-lr-cs-vd2-cr谐振放电，电容器cs上能量增多，ilr反向上升，当cr放电为0时，lr电流达到反向最大值，此阶段结束。ucr(t)＝0为开关管形成了零电压关断的条件。其中：3、工作模态3[t2，t3]—lr复位阶段如图29所示，在上一阶段中lr电流达到反向最大值，当ucr(t)＝0时，vd1开通，lr通过回路lr-cs-vd2-vd1谐振，cs中能量增加，电压继续升高，当ilr(t)＝0时，二极管vd1、vd2截止，cs上的电压达到峰值。ucs(t)＝ucs(t2)cosωe2t-ilr(t2)ze2sinωe2t(34)其中：4、工作模态4[t3，t4]—pwm正常工作阶段如图30所示，此时段缓冲电路不影响电路的正常工作，cr中所含能量转移到cs中。电路进入正常的pwm开通阶段。5、工作模态5[t4，t5]—零电压关断阶段如图31所示，t4时刻vt关闭，但ucr＝0，因此形成vt零电压关断条件。电流全部转移到cr上，cr电压迅速上升，当ucr(t)＝ui-ucsmax时，此阶段结束。6、工作模态6[t5，t6]—lr与cr谐振恢复阶段如图32所示，由于ucr＝ui-ucsmax，故vd3导通，cs与lr开始谐振向负载放电，ilr逐渐增大，同时cr被继续充电。为了确保在下一个开关周期时，能够形成vt零电流打开的条件，必须在此阶段结束前满足ucr(t6)＝ui。7、工作模态7[t6，t7]—cs能量反馈阶段如图33所示，t6时刻ucr(t)＝ui，vd2开通，cs与lr继续谐振，cs继续放电，ilr继续升高，为了确保在下一个开关周期时，能够形成vt零电流导通的条件，必须在此阶段结束前满足ilr(t)＝i0。当ilr(t)＝i0时，vd1与vd2截止，此阶段完成。ucs(t)＝ucs(t6)cosωe2t-ilr(t6)ze2sinωe2t(42)8、工作模态8[t7，t8]—cs能量继续反馈阶段如图34所示，在此阶段，依然存在ilr(t)＝i0，cs继续向负载放电，当ucs(t)＝0时，电容放电结束，二极管vd3截止，vd导通，电路进入新的阶段。9、工作模态9[t8，t9]—pwm关断阶段(如图35)这个时期，缓冲电路工作停止，电路进入buck变换器的正常pwm关断阶段，直到开关管下一次开通，至此，整个mvs无源无损buck缓冲电路完成开关循环的动作。(3)mvs无源无损buck缓冲电路仿真分析本实施例中，在matlab仿真软件simulink模块中搭建mvs无源无损buck缓冲电路模型，并进行细致分析，验证其工作效果，为下文的整体电路的设计同时也为后续的电源设计打下基础。a、仿真模型在matlab仿真工具箱simulink中找相应的元器件搭建上图所对应的仿真模型，仿真电路图如图36所示。b、仿真中各参数的确定，见表7。表7最小电压应力无源无损buck缓冲电路各参数元件参数元件参数输入电压200v开关频率10khz负载电阻10ω滤波电感10mh滤波电容1000μf缓冲电感10μh缓冲电容10nf缓冲电容10nfc、开关管仿真波形分析由图37可知，电路中添加软开关结构以后，开关管的导通和关断状态都有了很大的优化。在导通和关断瞬间，电压和电流的波形重叠区域显著减小，几乎达到理想状态，损耗降低，实现了零电流导通与零电压关断。3、双闭环控制电路设计为了得到稳定、可靠、纹波小的直流电压，加入了双闭环控制电路，其结构图如图38虚线框中所示，双闭环控制电路的目的是对输出电压和电流进行数据采样，经过pid及增益环节将误差信号送至误差放大器，将误差信号与然后得到相应的电压、电流反馈值，将反馈值送到相应误差放大器的反向输入端，再将误差放大器的输出传递到脉宽调制器与锯齿波相互对比，得到脉宽随输出电压变化而变化的pwm脉冲信号用于控制输出电压的稳定性。4、160v直流稳压电源模型仿真分析在本实施例中，获取160v直流稳压电源整体电路的matlab仿真模型，模型中各元件均按所设计给定。电路工作一定的时间后达到稳定，其中不可控整流、pwm控制信号、整体电路输出电压均在示波器中显示，整体电路的输入及输出图谱在示波器中均有所展现。为方便观察，给出了输入电压ui、pwm控制信号及整体电路输出电压、电流波形图，如图39、图40、图41、图42所示。以数值模拟所得外加电场为160v最优电势值这一结论当作此部分研究的一个约束条件，即把160v当作外加直流电场建立的基础，结合buck缓冲电路、软开关技术和双闭环控制电路进行设计160v稳压直流电源，分析了mvs无源无损buck电路的工作原理，并给出稳压直流电源的整体电路结构图，在仿真软件matlab中进行160v稳压直流电源的仿真与验证，最终证明所设计电源稳定、合理与可靠。如图43所示，为本申请实施例提出的一种提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定装置功能框图。包括：第一模型建立单元a，用于在外加电场作用下建立缝隙介质油水两相渗流模型；等效弱积分方程式获取单元b，用于对所述缝隙介质两相渗流模型进行有限元方程推导，获得等效弱积分方程式；第二模型建立单元c，用于利用所述等效弱积分方程式搭建外加电场作用下两相渗流数学仿真模型；电源设计参数确定单元d，用于对所述外加电场作用下两相渗流数学模型进行求解及分析，确定电源设计参数。在本实施例中，所述第一模型建立单元a包括：基本假定模块，用于确定外加电场作用下岩石缝隙与流体的基本假定；缝隙介质油水两相渗流数学模型获取模块，用于根据所述外加电场作用下岩石缝隙与流体的基本假定建立外加电场下缝隙介质油水两相渗流数学模型。在本实施例中，所述第二模型建立单元c包括：二维缝隙模型获取模块，用于根据岩石和缝隙之间的不同性质，获得二维缝隙模型；边界条件施加模块，用于对所述二维缝隙模型施加边界条件；网格划分模块，用于在施加边界条件的二维缝隙模型进行网格划分，获得外加电场作用下两相渗流数学仿真模型。在本实施例中，所述电源设计参数确定单元d包括：第一计算分析模块，用于在不同缝隙宽度限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙宽度的两相渗流数学仿真模型的第一模拟结果，并对所述第一模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙宽度限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势；第二计算分析模块，用于在不同缝隙数量限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙数量的两相渗流数学仿真模型的第二模拟结果，并对所述第二模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙数量限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势；第三计算分析模块，用于在不同缝隙网络结构限定下的所述两相渗流数学仿真模型施加不同电位梯度的电场，获得外加直流电场对不同缝隙网络结构的两相渗流数学仿真模型的第三模拟结果，并对所述第三模拟结果进行分析，获得外加直流电场大小对不同缝隙网络结构限定下的所述两相渗流数学仿真模型中含水饱和度作用的变化趋势。在本实施例中，所述等效弱积分方程式获取单元b获取的等效弱积分方程式包括压力分布等效弱积分方程式和饱和度分布等效弱积分方程式。如图44所示，为本申请实施例提出的一种电子设备示意图。包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法。本说明书实施方式提供的客户需求信息处理方法，其存储器和处理器实现的具体功能，可以与本说明书中的前述实施方式相对照解释，并能够达到前述实施方式的技术效果，这里便不再赘述。在本实施方式中，所述存储器可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方法的媒体加以存储。本实施方式所述的存储器又可以包括：利用电能方式存储信息的装置，如ram、rom等；利用磁能方式存储信息的装置，如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、u盘；利用光学方式存储信息的装置，如cd或dvd。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。在本实施方式中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。在本实施例中，本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述所述的提高低渗透油藏采收率的电源设计参数确定方法的步骤。由上可见，本技术方案本技术方案利用comsolmultiphysics软件建立外电场作用下裂缝性低渗透油藏渗流的数学模型；利用matlab软件及ansys商用软件得到试验井可控电场的模型并对试验井可控电场进行模拟仿真，根据模拟结果建立地面控制系统和井下传输系统，利用直流电场进行高含水期开采是油田实现高产、稳产的一项重要选择，很有发展前景，对于提高油藏绿色高效开发具有重要意义。在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmablelogicdevice,pld)(例如现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logiccompiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardwaredescriptionlanguage，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advancedbooleanexpressionlanguage)、ahdl(alterahardwaredescriptionlanguage)、confluence、cupl(cornelluniversityprogramminglanguage)、hdcal、jhdl(javahardwaredescriptionlanguage)、lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(rubyhardwaredescriptionlanguage)等，目前最普遍使用的是vhdl(very-high-speedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage)与verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现客户端和服务器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得客户端和服务器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种客户端和服务器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，针对客户端和服务器的实施方式来说，均可以参照前述方法的实施方式的介绍对照解释。本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。当前第1页12