[實用新型]測試表皮效應和有約束顆粒變形對孔隙度影響的裝置

有效

• 申請號: 202021003349.8
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN213022759U
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 李冬梅;李會會;李曉勝;周生福;汪洋;樊凌云;金燕林;胡勇;謝進;鄒偉
• 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西北油田分公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟

本實用新型涉及測試表皮效應和有約束顆粒變形對孔隙度影響的裝置，其包含：模型構建模塊，其用于構建骨架顆粒變形模型，并將骨架顆粒變形模型置于不發生位移和變形的剛性約束體內；上覆壓力模塊，其用于在骨架顆粒變形模型的孔隙填充剛性流體，并對剛性約束體的上表面施加上覆壓力；影響分析模塊，其用于改變骨架顆粒變形模型的球體數量、楊氏模量以及泊松比，逐步降低剛性流體的孔隙充填壓力，計算球體變形情況以及骨架顆粒變形模型的孔隙度變化情況，分析得到表皮效應對孔隙度變化的影響以及有約束變形對孔隙度變化的影響。本實用新型采用有限元數值模擬方法，研究多孔介質本體變形過程中的骨架顆粒變形與孔隙度的變化，測試了表皮效應和有約束顆粒變形對孔隙度影響。

技術領域

本實用新型涉及油氣藏開采技術領域，具體地說，涉及一種測試表皮效應和有約束顆粒變形對孔隙度影響的裝置。

背景技術

多數油氣藏巖石已完成壓實和膠結，屬于致密多孔介質。油藏開采過程中，孔隙壓力下降，巖石被壓縮，主要發生彈性變形，孔隙度隨應力變化的程度較小。

現有技術中，油藏孔隙度隨應力的變化程度通常采用實驗方法進行研究，實驗表明在10-30MPa的圍壓條件下，油藏巖石的孔隙度變化幅度在5～40％。儲量評價研究中，也通常采用加載圍壓的實驗測試方法對孔隙度進行校正。根據多孔介質的雙重有效應力理論，巖石的本體變形遵循孔隙度不變的原則。本體變形的假設條件為骨架顆粒壓縮過程中的形狀不變，骨架與孔隙的變形是等比例的。巖石壓縮后，骨架顆粒的排列形式和粒徑分布均沒有改變，因此本體變形過程中，巖石的孔隙度不會發生改變。

然而，真實條件下巖石骨架顆粒之間相互接觸，顆粒的變形受到鄰近顆粒的約束，壓縮過程中骨架顆粒的形狀會發生改變，不嚴格遵守等比例變形的假設。

目前，常規測試孔隙度難以避免表皮效應的影響，常規孔隙度變化的分析局限在顆粒的無約束變形前提條件。然而，測試的表皮效應會夸大孔隙度的應力敏感性，同時孔隙度的變化過程中顆粒是有約束變形的。

因此，本實用新型提供了一種測試表皮效應和有約束顆粒變形對孔隙度影響的裝置。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型提供了一種測試表皮效應和有約束顆粒變形對孔隙度影響的裝置，所述裝置包含：

模型構建模塊，其用于構建骨架顆粒變形模型，并將所述骨架顆粒變形模型置于不發生位移和變形的剛性約束體內；

上覆壓力模塊，其用于在所述骨架顆粒變形模型的孔隙填充剛性流體，并對所述剛性約束體的上表面施加上覆壓力；

影響分析模塊，其用于改變所述骨架顆粒變形模型的球體數量、楊氏模量以及泊松比，逐步降低所述剛性流體的孔隙充填壓力，計算球體變形情況以及所述骨架顆粒變形模型的孔隙度變化情況，分析得到表皮效應對孔隙度變化的影響以及有約束變形對孔隙度變化的影響。

根據本實用新型的一個實施例，所述模型構建模塊包含：

模型設置單元，其用于設置所述骨架顆粒變形模型為多個球體緊密排列的立方堆積體，所述骨架顆粒變形模型的六個表接觸壁面為恒應力邊界，允許發生位移，壁面為剛性無變形壁面。

根據本實用新型的一個實施例，所述影響分析模塊包含：

表皮效應單元，其用于設置多組不同球體數量的所述骨架顆粒變形模型，每組骨架顆粒變形模型的楊氏模量和泊松比相同，逐步降低所述剛性流體的孔隙充填壓力，計算球體變形情況以及所述骨架顆粒變形模型的孔隙度變化情況，分析得到表皮效應對孔隙度變化的影響。

根據本實用新型的一個實施例，所述影響分析模塊包含：

第一分析單元，其用于基于多組不同球體數量的所述骨架顆粒變形模型進行試驗，確定球體數量、表皮效應與孔隙度變化的關系，其中，球體數量與表皮效應呈負相關，表皮效應與孔隙度變化量呈正相關。