一种碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法技术

本发明专利技术提供一种碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法，包括：确定碳酸盐岩储层酸化压裂数值模拟的物理区域并进行计算域网格划分；确定储层物理信息，以计算机系统时间为随机因子，随机生成不同数量和位置的天然裂缝和洞；构建流体在碳酸盐岩孔隙介质内流动的动力学方程，碳酸盐岩固体的动力学方程；建立酸液与碳酸盐岩的反应方程，更新消耗酸的速率模型，并确立反应过程中碳酸盐岩溶解时固体含率和渗透率随时间和空间的变化模型；在计算域网格内求解上述方程，模拟碳酸盐岩酸化压裂全过程。该模型考虑了碳酸盐岩油藏的储集结构，实现准确描述酸化和压裂两种作用机制工作作用下的裂缝起裂及发育行为，在碳酸盐岩油藏酸化压裂工艺设计中具有重要意义。计中具有重要意义。计中具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法


[0001]本专利技术涉及酸化压裂
，具体涉及一种碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法。

技术介绍

[0002]酸化压裂是一个复杂的力学与化学耦合过程，包括了在酸液作用下的裂缝扩展、酸液溶蚀裂缝至最终形成高导流能力通道。理论上来说，能够反映酸压过程的数值模型应该包括酸液作用下裂缝扩展模型，酸刻蚀裂缝及导流能力形成模型。
[0003]酸液作用下裂缝形态构建是酸压数值模拟的基础，然而目前的研究集中于通过经验模型或激光扫描等方法获取已经压裂后的裂缝几何形态，建立酸液流动通道。未发现有关于酸液作用下裂缝动态生成、发育乃至扩展的流体
‑
固体数学模型。
[0004]酸刻蚀裂缝及导流能力形成模型是酸压数值模拟的重要内容，相应模块也是酸压模型的核心部分，通过模拟酸液在裂缝中的流动、氢离子的传质扩散、酸盐反应以及酸液的滤失等一系列耦合行为，得到酸蚀裂缝的物理信息。然而这方面的研究目前未与固体力学进一步耦合。
[0005]综上，现有的数值模拟技术，将酸压过程的数值模拟表征为孤立的酸液压裂和酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：确定碳酸盐岩储层酸化压裂数值模拟的物理区域，并对物理区域进行计算域网格划分；获取碳酸盐岩储层、天然裂缝和洞以及酸液的物理属性值；将碳酸盐岩储层物理属性值加载到计算域网格内，并以计算机系统时间为随机因子，在计算域网格内随机加载不同数量和位置的天然裂缝和洞的物理属性值；构建流体在碳酸盐岩孔隙介质内流动的动力学方程，并建立碳酸盐岩固体的动力学方程；建立酸液与碳酸盐岩的反应方程，更新反应方程中的消耗酸的速率模型；并确立反应过程中，碳酸盐岩溶解时固体含率和渗透率随时间和空间的变化模型；在计算域网格内，根据流体在碳酸盐岩孔隙介质内流动的动力学方程，碳酸盐岩固体的动力学方程，以及酸液与碳酸盐岩的反应方程，模拟碳酸盐岩酸化压裂全过程。2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法，其特征在于，所述碳酸盐岩储层酸化压裂数值模拟的物理区域，根据现场实际酸压过程中碳酸盐岩的区域大小及形状简化后确定；所述物理性质包括孔隙率、渗透率、酸浓度和化学反应速率。3.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法，其特征在于，所述流体在碳酸盐岩孔隙介质内流动的动力学方程的构建，包括以下步骤：酸液在碳酸盐岩这一孔隙介质内的流动，基于欧拉架构下进行表述，采用体积分数加权平均的Navier
‑
Stokes方程对两相运动过程进行描述：质量守恒方程：式中，φ
f
为孔隙率，由φ
f
＝(V
f
)/V给出；V为平均体积；下标f和s分别表示流体和固体，φ
f
＝1时为自由流体区域；动量守恒方程：式中，为粘性应力张量；g为重力；μ
f
为流体粘度；ρ
f
为加权平均速度；p为压力；为固体平均速度；为固体
‑
流体的动量交换项；U
f
为流体速度。4.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法，其特征在于，所述碳酸盐岩固体的动力学方程的构建，包括以下步骤：固体质量守恒方程：式中，φ
s
为固体体积分率；固体动量守恒方程：
式中，为体积平均的固体塑性应力张量，为Terzaghi应力张量；P
conf
为围压函数；I
p
为流体压力函数；为膨胀或分离压力函数；上式中的表达式由下式给出：5.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂数值模拟方法，其特征在于，所述酸液与碳酸盐岩的反应方程：式中，C
f
为流体区内平均酸浓度；D
eff
为酸的有效扩散系数；α
v
是矿物比表面积在每体积多孔介质
‑
矿物接触面积；R(C
s
)是...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：