[發明專利]固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法

有效

• 申請號: 201911048410.2
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN112749468B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 張江;張秀生;張丁涌;田相雷;馮慶偉;萬惠平;游龍潭;周楊;張偉;魏新宇
• 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勝利油田分公司現河采油廠
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;G06F111/10
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發明提供一種固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法，包括：步驟1，根據研究需要確定油氣儲集層孔隙數值模擬研究對象，建立邊界參數；步驟2，根據研究對象邊界參數，建立油氣儲集層孔隙模擬模型；步驟3，以步驟2中得到的基礎模型為依據，確定孔隙中流體參數，采用計算流體力學方法模擬油氣儲集層中的流體；步驟4，確定孔隙中顆粒參數，采用離散元方法計算油氣儲集層中的固體懸浮物；步驟5，將步驟3和步驟4耦合模擬固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力。該固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法能夠直觀的得到實驗效果，能夠解決由于實驗裝置制作困難、實驗條件不易改變等技術問題。

技術領域

本發明涉及油田開發技術領域，特別是涉及到固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法。

背景技術

注入水中的固相懸浮物對油氣儲集層中的孔隙和喉道的堵塞作用石油一定規律的，通過仔細研究這些堵塞現象發生的條件可以指導油層保護工作。例如，國外學者Barkman和Dawidson在研究泥漿濾餅時提出了著名的三分之一到七分之一定律。也就是說，當固相懸浮物粒徑大于巖心喉道直徑的三分之一時，注入水中的固相懸浮物無法進入油層，而只能夠在地層外表面形成濾餅，對地層斷面有一定的堵塞作用；當注入水中的固相懸浮物粒徑小于巖心喉道直徑的七分之一時，固相懸浮物不會堵塞地層；當注入水中固相懸浮物粒徑大于巖心喉道直徑三分之一小于巖心喉道直徑的七分之一時，注入水中的固相懸浮物將會對地層造成嚴重的傷害，造成地層孔隙被堵塞，地層滲透性下降。在此之后，又有其他學者通過實驗的手段得出了三分之一到十分之一和三分之一到十四分之一等注入水中固相懸浮物和地城喉道直徑的配伍原則。

但是通過室內實驗的手段獲得注入水中固相懸浮物粒徑與油氣儲集層孔隙半徑匹配關系的方法較為繁瑣，并且在某些情況下不具備開展室內試驗的必要條件。為此我們發明了一種新的固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法，解決了以上技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法，該固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力的數值模擬方法包括：步驟1，根據研究需要確定油氣儲集層孔隙數值模擬研究對象，建立邊界參數；步驟2，根據研究對象邊界參數，建立油氣儲集層孔隙模擬模型；步驟3，以步驟2中得到的基礎模型為依據，確定孔隙中流體參數，采用計算流體力學方法模擬油氣儲集層中的流體；步驟4，將步驟2中得到的模擬模型為基礎，確定孔隙中顆粒參數，采用離散元方法計算油氣儲集層中的固體懸浮物；步驟5，將步驟3和步驟4耦合模擬固相懸浮物在油氣儲集層孔隙中通過能力。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

步驟1還包括，根據地質情況，形成不同粒徑-喉道比數據信息。

在步驟2中，通過離散迭代優化計算步長，在收縮處喉道部分減小運算步長。

在步驟3中，通過步驟2中獲得的計算模型，確定流體計算類型：瞬態計算以及重力加速度數值；選擇流體粘度相關值；確定流體屬性包括粘度、密度。

在步驟4中，選擇合適的固體懸浮物參數：顆粒密度、粒徑、濃度、泊松比以及顆粒間相互作用力。

在步驟4中，由于孔喉中受到固相懸浮物的影響，采用修正后的納維葉－斯托克斯方程進行計算，分別給出連續性方程和動能方程：

其中，ρ_f為流體密度，kg/m³；t為時間，s；α，為流體相所占體積分數，無因次；v，為流體速度，m/s；μ，為流體粘度，mPa·s；為流體壓力降，Pa；f_b為流體所受體積力，N。