[發(fā)明專(zhuān)利]巖石壓力敏感裂縫的模擬方法與模型系統(tǒng)及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610038960.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105716955B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉月田;鄭文寬;于鵬;吳軍來(lái)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/12
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/12;E21B49/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;黃健

本發(fā)明提供一種巖石壓力敏感裂縫的模擬方法與模型系統(tǒng)及應(yīng)用，模擬方法使用設(shè)置有介質(zhì)模型的模型系統(tǒng)，介質(zhì)模型至少具有一條裂縫，介質(zhì)模型的材料的楊氏模量E_m、體積模量B_m和剪切模量G_m分別滿(mǎn)足式1～3。本發(fā)明不僅能夠客觀(guān)模擬出巖石裂縫在受壓后的開(kāi)合狀態(tài)變化，還能夠放大巖石裂縫的變形特征，減小測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差，并且實(shí)驗(yàn)條件要求低。式1式2式3。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔介質(zhì)滲流現(xiàn)象研究領(lǐng)域，尤其涉及一種巖石壓力敏感裂縫的模擬方法與模型系統(tǒng)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

世界上低滲透基質(zhì)類(lèi)油藏(包括低滲油藏、特低滲油藏、超低滲油藏、致密油藏等)在新發(fā)現(xiàn)油藏儲(chǔ)量中所占的比例已達(dá)60％以上，而這些油藏主要依靠裂縫提供產(chǎn)能。研究發(fā)現(xiàn)，低滲裂縫性油藏具有強(qiáng)壓力敏感特征，即開(kāi)發(fā)過(guò)程中油藏內(nèi)流體壓力的變化會(huì)造成基質(zhì)巖塊的脹縮和剪切變形，從而使基質(zhì)巖塊之間裂縫的開(kāi)度發(fā)生變化，甚至使開(kāi)啟的裂縫閉合，或者使油藏原始狀態(tài)下閉合的“隱”裂縫開(kāi)啟，裂縫滲透率隨著滲流場(chǎng)的變化而變化，并對(duì)油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程產(chǎn)生顯著影響。因此，裂縫的壓力敏感性研究對(duì)低滲透類(lèi)油藏開(kāi)發(fā)具有非常重要的意義。

物理實(shí)驗(yàn)是油藏壓力敏感研究的基礎(chǔ)。現(xiàn)階段，人們對(duì)裂縫壓力敏感即油藏介質(zhì)變形的實(shí)驗(yàn)研究均采用天然巖心或與實(shí)際油藏巖石接近的巖石露頭。但是此方法需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)壓力等于實(shí)際油氣藏壓力(一般達(dá)幾百個(gè)大氣壓)，因此對(duì)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)要求條件極高，不僅實(shí)施難度高并且容易出現(xiàn)安全事故。同時(shí)，由于實(shí)際油氣藏巖石的變形非常微小，所以很難直接觀(guān)測(cè)到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，無(wú)法獲得較為直觀(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和認(rèn)識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種巖石壓力敏感裂縫的模擬方法與模型系統(tǒng)及應(yīng)用，用來(lái)克服現(xiàn)有模擬方法實(shí)施難度高、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象難以直接觀(guān)測(cè)的缺陷。

本發(fā)明提供一種巖石壓力敏感裂縫的模擬方法，使用設(shè)置有介質(zhì)模型的模型系統(tǒng)：

所述介質(zhì)模型至少具有一條裂縫；

選擇所述介質(zhì)模型的材料使其楊氏模量E_m、體積模量B_m和剪切模量G_m分別滿(mǎn)足下述式1～3，

其中，E_r為巖石的楊氏模量，B_r為巖石的體積模量，G_r為巖石的剪切模量，ΔP_r為巖石孔隙內(nèi)壓力的最大變化值，d_r為巖石中的裂縫間距，ΔP_m為介質(zhì)模型孔隙內(nèi)壓力的最大變化值，d_m為介質(zhì)模型中的裂縫間距。

本發(fā)明的模擬方法可以通過(guò)一包括介質(zhì)模型的模型系統(tǒng)實(shí)施，并且該介質(zhì)模型至少具有一條裂縫。本發(fā)明的模擬方法主要解決的問(wèn)題是如何放大巖石裂縫的可變形性，從而通過(guò)觀(guān)察介質(zhì)模型中裂縫的變化而對(duì)實(shí)際巖石裂縫在受到流體壓力作用后發(fā)生變化的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。經(jīng)過(guò)發(fā)明人的大量研究，當(dāng)對(duì)介質(zhì)模型的多孔材料進(jìn)行限定，使材料具有可滲透性的同時(shí)還滿(mǎn)足介質(zhì)模型材料的彈性模量小于巖石的彈性模量，便能夠通過(guò)介質(zhì)模型對(duì)巖石進(jìn)行有效模擬，因此介質(zhì)模型材料的楊氏模量E_m、體積模量B_m和剪切模量G_m需要分別滿(mǎn)足式1～3，滿(mǎn)足該比例關(guān)系式的介質(zhì)模型材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巖石裂縫在受到流體壓力作用后的開(kāi)合狀態(tài)變化的客觀(guān)模擬，還能夠放大巖石裂縫的變形特征，從而減小測(cè)試結(jié)果的相對(duì)誤差，并且由于介質(zhì)模型的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖石的彈性模量，因此在模擬實(shí)驗(yàn)中無(wú)需對(duì)介質(zhì)模型裂縫的施以過(guò)大壓力便可實(shí)現(xiàn)裂縫的形變需求，明顯降低了實(shí)驗(yàn)條件，提高了模擬實(shí)驗(yàn)的可實(shí)施度。