[發明專利]一種巖溶儲層演化數值模擬方法

在審

• 申請號: 201910284913.3
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN111814364A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 康志江;崔書岳;張允;黃孝特;李三百
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

1.一種巖溶儲層演化數值模擬方法，包括以下步驟：

步驟1、建立裂縫與基質耦合地質模型；

步驟2、建立多類型儲層流-固-化耦合數學模型；

步驟3、形成快速、穩定的全耦數值求解算法。

2.根據權利要求1所述的巖溶儲層演化數值模擬方法，其特征在于，步驟1包括以下子步驟：

步驟1.1、根據模擬區域幾何邊界數據和各天然裂縫的頂點數據，對基質和裂縫進行網格剖分；

步驟1.2、建立基質與裂縫、裂縫與裂縫之間的幾何連接關系；

步驟1.3、計算裂縫與裂縫的交線長度、裂縫與基質的相交面積以及相應的等效距離，并結合裂縫和基質的滲透率計算傳導率系數；

步驟1.4、建立聯通表，包括基質與基質、基質與裂縫及裂縫與裂縫三種連接關系，得到裂縫與基質耦合地質模型。

3.根據權利要求2所述的巖溶儲層演化數值模擬方法，其特征在于，所述步驟1.1中采用笛卡爾正交網格或角點網格進行網格剖分。

4.根據權利要求1所述的巖溶儲層演化數值模擬方法，其特征在于，步驟2包括以下子步驟：

步驟2.1、根據巖溶演化的主要物理、化學過程及其耦合關系，推導得到流-固-化耦合系統的控制方程；

步驟2.2、根據步驟2.1中的所述控制方程，結合不同類型儲層的化學反應動力學方程，建立多類型儲層流-固-化耦合數學模型。

5.根據權利要求4所述的巖溶儲層演化數值模擬方法，其特征在于，所述流-固-化耦合系統的控制方程包括：式(1)所示的流體質量守恒方程，式(2)所示的帶有化學反應的溶質對流-擴散方程，和式(3)所示的力學平衡方程，

其中，式(2)中的孔隙度由式(4)演化得到，

式中：p為流體壓力，ε為應變張量，D為四階彈性矩陣張量，δ為克羅內克張量，ρ_f和ρ_b分別為流體密度和巖石骨架與孔隙內流體體積平均密度，為達西流速，C_f和C_s分別為孔隙內的鈣離子濃度和固-液交界面上的鈣離子濃度，D_e為彌散系數張量，k_c為局部質量交換系數，a_v為單位體積中用于化學反應的表面積，ε_V為體應變，g重力加速度，b為比奧系數，K_s為基質顆粒體積模量，μ為粘度，k為滲透率，B為流體體積系數，φ和φ₀分為當前孔隙度和初始孔隙度，t為模擬時間，q_f為質量源/匯項。

6.根據權利要求5所述的巖溶儲層演化數值模擬方法，其特征在于，步驟3包括以下子步驟：

步驟3.1、對步驟2中所述的多類型儲層流-固-化耦合數學模型進行數值離散；

步驟3.2、基于步驟1.4中所述的聯通表構建雅克比矩陣結構，形成非線性/線性矩陣求解格式；

步驟3.3、采用有限體積和有限元的方法對多類型儲層流-固-化耦合數學模型進行離散求解。

7.根據權利要求6所述的巖溶儲層演化數值模擬方法，其特征在于，所述有限體積方法用于求解流體壓力和溶質濃度，所述有限元方法用于求解應力、應變和位移。