一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，包括如下步骤：S1，利用PFC软件生成颗粒，对颗粒进行组装来模拟岩样；S2，设置流体域通道的开度，利用PFC流固耦合算法在岩样的孔隙喉道中生成流体域网络，利用流体域网络设置岩样进出口端流体的注入和流出条件；S3，基于模拟流体驱替通过岩心的数值模拟进程、对岩样进出口端的流量进行监测，同时测量岩石渗透率的大小；当岩样进出口端的流量稳定时，此时进行测量计算得到岩样的渗透率；S4，如果渗透率不符合后续数值模拟的需要，则重新修改流体域通道开度的大小，重复S2

【技术实现步骤摘要】
一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法


[0001]本专利技术涉及石油工程岩石物性分析领域，具体涉及一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法。

技术介绍

[0002]岩石渗透率是非常重要的岩石物性参数之一，渗透率的大小直接关系到地下岩石中石油和天然气的渗流能力，直接影响了石油和天然气的采收率。评价测量岩石渗透率的大小，是石油工程领域油气田开发方案设计、钻井位置选择、注水层位优化、堵水调剖剂配置、水力压裂优化设计等首先要测量的岩石物性参数。
[0003]石油工程领域通常基于达西渗流实验测量岩石渗透率的大小，然后将测得的渗透率参数输入到数值模拟软件进行油气生产模拟和工程方案的优化设计。然而离散元数值模拟软件PFC无法在数值模拟时直接设置岩石渗透率的大小，其岩石宏观物性参数都是基于微观参数的调整进行标定获取，到目前为止利用PFC软件进行达西渗流稳态实验模拟及渗透率参数标定的方法鲜有报道，这就严重制约了油田工程设计人员利用该软件进行工程方案的数值模拟工作。

技术实现思路

[0004]为了克服离散元数值模拟软件PFC无法测量岩石渗透率的难题，本专利技术提供了一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，利用本专利技术的方法可以在PFC软件中进行岩心稳态达西渗流实验的模拟，进而标定岩心渗透率，为下一步的数值模拟提供可靠的岩心物性参数。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，包括如下步骤：r/>[0007]S1，利用PFC软件生成颗粒，对颗粒进行组装来模拟岩样；
[0008]S2，设置流体域通道的开度，利用PFC流固耦合算法在岩样的孔隙喉道中生成流体域网络，利用流体域网络设置岩样进口端流体的注入条件以及岩样出口端流体的流出条件，以模拟流体驱替通过岩心的过程；
[0009]S3，基于模拟流体驱替通过岩心的数值模拟进程、对岩样进口端和出口端的流量进行监测，同时利用达西渗透率公式测量岩石渗透率的大小；当岩样进口端和出口端的流量稳定时，表明此时满足了达西稳态实验的要求，此时进行测量计算得到岩样的渗透率；
[0010]S4，如果渗透率不符合后续数值模拟的需要，则重新修改流体域网络中流体域通道开度的大小，重复S2至S3，直至测量计算得到岩样的渗透率符合后续数值模拟需要，完成标定工作。
[0011]优选的，所述S1包括如下步骤：
[0012]S1.1，根据所模拟的储层岩石类型选择PFC软件颗粒粒径的取值范围和岩石孔隙度的大小，采用线性分布的方式设置粒径的级配；
[0013]S1.2，利用选择好的岩心粒径和孔隙度值建立岩石达西渗流实验所需的岩样，利用PFC软件的胶结模型进行岩样的胶结。
[0014]优选的，颗粒粒径的取值范围和岩石孔隙度的大小满足如下要求：
[0015]R
min
和R
max
分别为颗粒粒径的最小值和最大值，R
max
/R
min
＝1.6；颗粒粒径的级数为n级，第i级颗粒粒径的大小为高渗储层岩石孔隙度取值范围≥30％，颗粒粒径的取值范围≥5mm；中渗储层岩石孔隙度Φ1取值范围15％≤Φ＜30％，颗粒粒径R1的取值范围1mm≤R<5mm；低渗储层岩石孔隙度Φ2取值范围5％≤Φ＜15％，颗粒粒径R2的取值范围0.5mm≤R<1mm；特低渗储层岩石孔隙度Φ3取值范围＜5％，颗粒粒径R3的取值范围<0.5mm。
[0016]优选的，岩样尺寸如下：长L为8cm～10cm、宽W为5cm～6.5cm；PFC岩样胶结模型采用Linear Parallel Bond模型。
[0017]优选的，所述S2中，流体域通道的开度设置为：(R
max
+R
min
)*α，其中α代表无量纲的开度控制系数；α取值范围为0～1之间；利用PFC软件的流固耦合算法进行达西渗流稳态实验模拟时gap_mul函数设为0。
[0018]优选的，所述S2中，设置岩样进口端和出口端的压力，进行达西渗流实验数值模拟；
[0019]进行达西渗流实验数值模拟时，选择粘度1mPa
·
s、压缩模量为2.0*10^9Pa的水为驱替流体；岩心左侧选择长度L1＝2cm～4cm的区域为流体域网络的注入点，注入点作为流体的进口端，设置注入点驱替压力为P
w
，P
w
取值范围为1MPa～2.5MPa；岩心右侧选择长度L2＝1.5cm～3cm的区域为流体的出口端，设置出口端的压力为恒定压力0MPa，然后进口端恒定压力驱替模拟达西渗流实验过程。
[0020]优选的，S3中，利用PFC软件的fish语言编写脚本文件，对岩样进口端和出口端的流量进行监测，脚本文件的基本逻辑为首先判识所有流体域的DOM_FIX是否为1，如果为1进而判识DOM_VSUM与数值0之间的大小，将所有大于0的流体域的流量累加作为岩心出口端的流体流量out_flow，将所有小于0的流体域的流量进行累加作为岩心入口端的流体流量in_flow，最后在达西渗流实验数值模拟过程中利用history函数对流体流量对应的曲线进行实时监测，若曲线不再波动，此时认为岩样进口端和出口端的流量稳定。
[0021]优选的，达西渗流实验数值模拟过程中，渗透率的计算公式为其中，K为渗透率、L为岩样长度、L1为岩样进口端与岩样左端的距离、L2为岩样出口端与岩样右端的距离、W为岩样的宽度、P
w
为岩样进口端的驱替压力。
[0022]本专利技术具有如下有益效果：
[0023]本专利技术建立了利用PFC软件模拟岩心达西渗流稳态实验的方法，基于该方法可以进行离散元达西渗流实验的研究工作。利用所建立的达西渗流稳态实验数值模拟方法建立了渗透率测量及标定方法，利用该方法可以实现离散元数值模拟软件PFC中岩石渗透率的精准测量，从而为下一步数值模拟工作提供可靠的岩石物性基本参数。
附图说明
[0024]图1本专利技术模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法的流程图。
[0025]图2本专利技术实施例中基于PFC离散元方法建立的达西渗流实验岩样示意图。
[0026]图3为本专利技术实施例1中岩心进出口的流量监测曲线。
[0027]图4为本专利技术实施例1中岩石达西渗透率监测结果曲线。
[0028]图5为本专利技术实施例2中岩心进出口的流量监测曲线。
[0029]图6为本专利技术实施例2中岩石达西渗透率监测结果曲线。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例来对本专利技术做进一步的说明。
[0031]本专利技术的原理为：利用PFC软件生成颗粒，对颗粒进行组装从而实现了岩样的模拟，然后利用PFC流固耦合算法在岩样(或称作岩心)的孔隙喉道中生成流体域网络，利用流体域网络设置进岩样出口端流体的注入和流出条件，从而模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，利用PFC软件生成颗粒，对颗粒进行组装来模拟岩样；S2，设置流体域通道的开度，利用PFC流固耦合算法在岩样的孔隙喉道中生成流体域网络，利用流体域网络设置岩样进口端流体的注入条件以及岩样出口端流体的流出条件，以模拟流体驱替通过岩心的过程；S3，基于模拟流体驱替通过岩心的数值模拟进程、对岩样进口端和出口端的流量进行监测，同时利用达西渗透率公式测量岩石渗透率的大小；当岩样进口端和出口端的流量稳定时，表明此时满足了达西稳态实验的要求，此时进行测量计算得到岩样的渗透率；S4，如果渗透率不符合后续数值模拟的需要，则重新修改流体域网络中流体域通道开度的大小，重复S2至S3，直至测量计算得到岩样的渗透率符合后续数值模拟需要，完成标定工作。2.根据权利要求1所述的一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：S1.1，根据所模拟的储层岩石类型选择PFC软件颗粒粒径的取值范围和岩石孔隙度的大小，采用线性分布的方式设置粒径的级配；S1.2，利用选择好的岩心粒径和孔隙度值建立岩石达西渗流实验所需的岩样，利用PFC软件的胶结模型进行岩样的胶结。3.根据权利要求2所述的一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，其特征在于，颗粒粒径的取值范围和岩石孔隙度的大小满足如下要求：R
min
和R
max
分别为颗粒粒径的最小值和最大值，R
max
/R
min
＝1.6；颗粒粒径的级数为n级，第i级颗粒粒径的大小为高渗储层岩石孔隙度取值范围≥30％，颗粒粒径的取值范围≥5mm；中渗储层岩石孔隙度Φ1取值范围15％≤Φ＜30％，颗粒粒径R1的取值范围1mm≤R<5mm；低渗储层岩石孔隙度Φ2取值范围5％≤Φ＜15％，颗粒粒径R2的取值范围0.5mm≤R<1mm；特低渗储层岩石孔隙度Φ3取值范围＜5％，颗粒粒径R3的取值范围<0.5mm。4.根据权利要求2所述的一种模拟岩心达西渗流实验及渗透率参数标定的方法，其特征在于，岩样尺寸如下：长L为8cm～10cm、宽W为5cm～6.5cm；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海洋，周德胜，徐树参，苏旭，张梦烨，刘娅菲，刘顺，蔡文斌，刘雄，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：