[發明專利]油井出砂的三維數值模型設計

有效

• 申請號: 201310043611.X
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103077556A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 劉先珊;許明
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

1.油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于，包括以下步驟：

1）讀入實際油井的幾何尺寸，建立柱坐標系下的射孔三維數值模型；

2）根據射孔試驗過程的實際情況，將所述射孔三維數值模型劃分成若干單元；

3）根據所述射孔三維數值模型的砂巖顆粒分布，計算出每一個單元的孔隙率；

4）根據射孔中流動的流體參數和所述孔隙率，計算出流體壓力梯度力和拖曳力，所述流體壓力梯度力和拖曳力引起所述射孔三維數值模型中砂巖顆粒的重新分布；

5）重復步驟3～4，直到計算結果收斂。

2.根據權利要求1所述的油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于：所述射孔三維數值模型是根據實際油井的射孔的尺寸參數建立的，所述實際油井的射孔包括貫通的內孔和所述內孔周圍的砂巖。

3.根據權利要求2所述的油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于：所述射孔三維數值模型是以所述內孔的中軸線為z軸，來建立柱坐標系下的三維數值模型。

4.根據權利要求1所述的油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于：選定具體的儲層砂巖，得到砂巖顆粒的密度、根據級配曲線得到砂巖的最大顆粒與最小顆粒半徑比和最小顆粒半徑；根據試驗得到平行粘結的法向剛度和切向剛度、顆粒的摩擦系數、顆粒的法向剛度和切向剛度、平行粘結的法向強度和切向強度以及粘結程度的膠結半徑比；計算得到每個流體單元的孔隙率n、沿著徑向方向顆粒的平均直徑顆粒的平均速度以及流體單元的平均速度u_f，r、考慮流體對顆粒產生的拖曳力和流體壓力梯度力，計算每個流體單元的拖曳力系數和流體壓力梯度

5.根據權利要求1所述的油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于：步驟2）中，考慮流體的連續性，在柱坐標系下將整個模型離散成若干個流體單元，每個流體單元由徑向、環向和水平邊界控制，計算作用在位于流體單元內的巖石顆粒上的流體壓力梯度力和拖曳力。

6.根據權利要求1所述的油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于：所述巖石顆粒受流體作用發生運動，引起顆粒位置的重分布，每個流體單元孔隙率n的改變，單元孔隙率的變化又引起拖曳力和流體壓力梯度的變化，從而引起顆粒細觀力學效應和模型宏觀力學特性的變化；數值計算中，對于任意給定的較小時間增量步，每個流體單元孔隙率的變化比較小，流固耦合分析時，引入一個更新參數N_up來確定滲流計算的時間，以此來提高計算機的運行速度和計算效率。

7.根據權利要求1所述的油井出砂的三維數值模型設計，其特征在于：選定具體的油井砂巖，確定具體的砂巖參數，數值計算結果與理論計算結果進行對比分析模型的穩定性，并對流體單元進行不同的劃分進行數值計算，通過分析不同工況下的模型的切向應力σ_θ分布、平行粘結分布以及顆粒轉動來確定，這些狀態變量通過繪圖來反映三維數值模型的穩定性和收斂性。