[發(fā)明專利]一種巖溶儲層演化數(shù)值模擬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910284913.3
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN111814364A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康志江;崔書岳;張允;黃孝特;李三百
• 申請（專利權(quán)）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(fā)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本發(fā)明公開了一種巖溶演化數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：步驟1、建立裂縫與基質(zhì)耦合地質(zhì)模型；步驟2、建立多類型儲層流?固?化耦合數(shù)學(xué)模型；步驟3、形成快速、穩(wěn)定的全耦數(shù)值求解算法。利用嵌入式離散裂縫方法并結(jié)合裂縫力學(xué)本構(gòu)模型，處理裂縫或斷層導(dǎo)流和形變過程，不僅能提高計算效率，還能準(zhǔn)確反映裂縫溶蝕和力學(xué)形變對巖溶過程的控制作用。本發(fā)明能模擬復(fù)雜巖溶環(huán)境下儲層孔隙度和滲透率的演化規(guī)律，為揭示碳酸鹽巖縫洞型儲層的形成機制提供理論基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)地質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及一種巖溶儲層演化數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)

碳酸鹽巖縫洞型油藏的開發(fā)方案的制定，很大程度上依賴于儲層內(nèi)裂縫和溶洞的空間尺寸、空間形態(tài)、連通程度和組合關(guān)系。因此，弄清碳酸鹽巖儲集體的縫洞組合形態(tài)、認(rèn)識巖溶演化規(guī)律，是實現(xiàn)碳酸鹽巖縫洞型油藏高效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過巖溶儲層形成過程的演化模擬，反演碳酸鹽巖儲集體縫洞組合特征與規(guī)律，是描述儲層的重要手段與途徑。

目前，與碳酸鹽巖巖溶儲層演化相關(guān)的數(shù)值模擬模型主要有兩類，一是針對溶洞形成過程的管流模型，二是針對酸化壓裂過程的雙尺度蚓孔模型。

1999年Kaufmann G.，Braun J.在Water Resources Research期刊上發(fā)表了題為Karst Aquifer Evolution in Fractured Rocks的論文，建立了溶洞形成過程的管流模型。2009年Kaufmann G.又發(fā)表了題為Modelling Karst Geomorphology on DifferentTime Scales的論文，對模型進(jìn)行了完善。該模型將不同形狀和大小的溶蝕洞等效為具有不同半徑、相互連接的圓柱形導(dǎo)管，采用哈根-泊肅葉定律計算導(dǎo)管中流體流動，通過求解帶化學(xué)反應(yīng)的溶質(zhì)運移-擴散方程，得到流體流動速度、溶質(zhì)濃度和化學(xué)反應(yīng)速率。然后，建立導(dǎo)管半徑與流體流速和反應(yīng)速率的關(guān)系，確定當(dāng)前流速和反應(yīng)速率情況下導(dǎo)管形狀和尺寸變化及延展規(guī)律，進(jìn)而模擬儲層在巖溶作用下溶洞的演化過程。該方法未考慮基質(zhì)中的流動，也未考慮裂縫在整個巖溶過程中的控制作用。此外還忽略了地應(yīng)力對基質(zhì)和裂縫，以及溶洞中流體流動的影響。

2005年P(guān)anga M.等在AIChE Journal上發(fā)表題為Two-scale continuum modelfor simulation of wormholes in carbonate acidization的論文，建立了碳酸鹽巖酸化的連續(xù)介質(zhì)模型。2007年Kalia N.和Balakotaiah V.在Chemical Engineering Science上發(fā)表題為Modeling and Analysis of Wormhole Formation in Reactive Dissolutionof Carbonate Rocks的論文，建立了碳酸鹽巖酸化蟲洞形成的模型。該類模型通過模擬酸化蟲洞，研究其對近井地帶滲透性的改善，以達(dá)到提高單井產(chǎn)量的目的。首先，將基質(zhì)、溶孔、裂縫和溶洞統(tǒng)一處理為具有一定孔隙度和滲透率的單一基質(zhì)的一類方法，通過求解帶化學(xué)反應(yīng)的溶質(zhì)運移-擴散方程，得到流體流動速度、溶質(zhì)濃度和化學(xué)反應(yīng)速率。然后，建立孔隙度和滲透率對流速、溶質(zhì)濃度和化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)依賴關(guān)系，模擬儲層在高壓、強腐蝕的壓裂液作用下，孔隙度和滲透率的演化過程。目前，此方法模擬酸化過程，沒有考慮應(yīng)力對基質(zhì)、裂縫孔隙度和滲透率的影響，也未能考慮裂縫對化學(xué)反應(yīng)前緣運移速度的控制作用。酸化過程的時間尺度和空間尺度較小，只考慮百米范圍內(nèi)的近井地帶，在以小時為計量單位的儲層孔隙度和滲透率變化過程，不能用于數(shù)公里甚至更大范圍內(nèi)，在百年甚至更長時間內(nèi)儲層中溶孔、溶縫和溶洞的演化規(guī)律。

碳酸鹽巖儲層中溶縫、溶孔、溶洞及其復(fù)合儲集體形成過程極其復(fù)雜，目前國內(nèi)外尚未形成考慮縫洞型儲集體巖溶演化過程的數(shù)學(xué)模型。

發(fā)明內(nèi)容