[發(fā)明專利]一種考慮變粘酸動態(tài)過程的酸壓模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911060761.5
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110797092B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 薛衡;黃祖熹;盧立澤;王賀華;劉榧;成一;米強波;曹獻平;李鑫;蔣利平;黃進臘;臧克一;張博;周長江;岑玉達;肖勇;趙星;孫照磊;段策;榮元帥;萬麗娟;程洋;黃海平;黃凱;萬傳治;郝成舜
• 申請（專利權）人: 成都北方石油勘探開發(fā)技術有限公司
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C60/00;E21B43/27
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 伍星

1.一種考慮變粘酸動態(tài)過程的酸壓模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)分別測定變粘酸粘度與剪切速率、溫度、鈣離子濃度、pH值、表活劑濃度關系，建立變粘本構方程，包括：

①實驗測定變粘酸在不同剪切速率下的剪切應力，通過線性回歸得到變粘酸的流變指數，流變指數n的回歸公式為：η＝Hγ^n-1，其中η為剪切應力，Pa；H為流體粘度，mPa·s；γ為剪切速率，s^-1；

②實驗測定變粘酸在不同pH值下的粘度，擬合得到粘度與pH值的關系，擬合得到的粘度μ與pH值的關系公式為：μ(pH)＝μ₀+μ_max(pH)erf(b·pH+c)，其中μ_max為最大粘度，mPa·s，μ₀為初始粘度，mPa·s；pH為體系pH值，無量綱；b、c均為擬合系數，無量綱；

③實驗測定變粘酸在不同鈣離子濃度下的粘度，擬合得到粘度與鈣離子濃度的關系，擬合得到的粘度與鈣離子濃度的關系公式為：其中Ca²⁺為鈣離子濃度，d、e、W₁均為擬合系數，C_Ca²⁺為鈣離子摩爾濃度；

④實驗測定變粘酸在不同表面活性劑濃度下的粘度，擬合得到粘度與表面活性劑濃度的關系，擬合得到粘度與表面活性劑濃度的關系公式為：其中，VES表示表面活性劑，f、g、W₂均為擬合系數；

⑤建立受剪切速率、溫度、鈣離子濃度、pH值、表活劑濃度共同影響的變粘本構方程，建立的變粘本構方程為：

其中，α為與變粘酸性質有關的常數，無量鋼；T為地層溫度，K；T₀為實驗溫度，K；

(b)模擬變粘酸酸液在裂縫系統(tǒng)中的流動及反應過程，得到裂縫系統(tǒng)內壓力剖面；

(c)以裂縫系統(tǒng)內壓力剖面為內邊界條件，地面壓力為外邊界條件，模擬計算變粘酸在基質中的反應過程，反應過程包括：計算剪切速率及流場、計算pH值及酸濃度場、計算鈣離子濃度場、計算表面活性劑濃度場、計算溫度場、計算酸與巖石反應后的孔隙度場、邊界條件及迭代計算；

剪切速率及流場通過流動方程計算，所述流動方程包括：

其中K為滲透率，mD；P為壓力，MPa；φ為孔隙度，無量綱；t為時間，s；▽為梯度算符；

pH值及酸濃度場通過酸液濃度方程計算，所述酸液濃度方程包括：

其中C_f為酸液在孔隙內部的摩爾濃度，mol/l；D_e為氫離子擴散系數，m²/s；C_s為酸液在孔隙表面的摩爾濃度，mol/l；a_v為孔隙比表面，m²/m³；

鈣離子濃度場通過鈣離子平衡方程計算，所述鈣離子平衡方程包括：

表面活性劑濃度場通過表面活性劑平衡方程計算，所述表面活性劑平衡方程包括：

其中，C_SDVA—表活劑質量濃度，wt％；D_e,SDVA—表活劑的有效擴散系數，m²/s；

溫度場通過酸巖反應放熱的熱傳遞模型計算，所述酸巖反應放熱的熱傳遞模型包括：

其中，T_f—酸液溫度，K；T_s—巖石溫度，K；C_Pf—酸液比熱容，J/kgK；C_Ps—巖石比熱容，J/kgK；k_ef—酸液導熱系數，W/mK；k_es—巖石導熱系數，W/mK；h_c—酸液與巖石對流換熱系數，W/m²K；ΔH_r—反應焓，J/mol；ρ_f—酸液密度；ρ_s—巖石密度；

酸與巖石反應后的孔隙度場通過如下公式計算：

(d)模擬酸液在基質系統(tǒng)中的粘度變化情況，并計算得到濾失速度；

(e)將得到的濾失速度帶入至步驟(b)的裂縫系統(tǒng)內壓力剖面。