【技术实现步骤摘要】
本申请涉及地质领域，具体涉及一种三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型。
技术介绍
1、目前，盐岩储层水溶建腔数学模型，大多采用了由saberian(1984.salgas user’smanual,volume 1.no.84-003-smri,1984.)引入的等效切点法描述腔体轮廓。如图1(a)所示，该方法将盐岩储层分割为一系列固定高度的切片，在腔体扩展过程中求解不同时间步长下对应高度切片的半径，从而推导出下一个时间步长的腔体轮廓。这种方法计算方便、简单、速度快，但存在一个较大缺陷：由于固定了每个点的高度，因此切点位移只发生在水平方向，顶部的盐岩无法上升，且侧边盐岩的倾斜角度也无法正确反映；容易导致在某些点处增加所在切片的半径，反过来减小下面切片的半径，从而使原本平坦的侧壁变成锯齿状。
2、以sansmic软件的模型(kunstman a.s.,k.m.solutionminingreasearch institute fall meeting,paris,1990)为例(图1(b))，在正循环中，提升套管后顶部岩壁未上升，反而出现了“锯齿”现象。在出水口附近，斜面的形状也存在差异。这是因为sansmic模型中，只有当流速降至零时，不溶部分才会沉淀在洞穴底部。然而，在实际情况中只有在腔体扩容的前几天内(流速足够高)，小尺寸的不溶物颗粒才可以悬浮在盐水中并随盐水流出腔体；而更多的情况是不溶物在一个时间步长内就可以稳定下来。尽管sansmic的后续版本做出了相应的改变，但仍然存在产生“锯齿”状的情况，因此该方法在这一方面
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型。
2、为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，包括腔体扩展数学模型，采用等效线段方法描述腔体轮廓，每条线段由起点(hi，ri)和终点(hi+1，ri+1)确定；
4、对应每一条等效线段的直线方程可由下式表示：
5、r＝aih+bi(1)
6、式中：h，为直线某一点的深度，m；r为直线某一点的半径，i表示切片编号。
7、
8、
9、式中：hi为轮廓点深度，m；ri为轮廓点半径，m。
10、对于一条线段仅包含一层切片的情况，根据溶解经验公式以及ai与第i层切片的盐岩壁面倾角ψi的关系求解腔体下个时间步长所在线段的ai’，bi’值：
11、r＝a′ih+b′i (9)
12、a′i＝ai (10)
13、
14、如果一条直线经过两个切片:
15、
16、
17、如果一条直线包含多个浓度切片的情况，采用最小二乘法有：
18、
19、
20、式中：n为截面线段所覆盖的完整切片片数；所有累加为0到n-1；j为累加中0到n-1的任意值。
21、至此就得到下一个时间步长ai’，bi’的值，进而可以求解出对应的交点：
22、
23、
24、进一步地，轮廓点深度必须满足单调条件：
25、hi＞hi+1。
26、进一步地，腔体轮廓在轮廓法线方向上位移、半径的增量由下式表示：
27、δn(h)＝ω(h)δt (4)
28、
29、式中：δn为法向量增量，m；δr为半径增量，m；δt为时间步长，s；ψ为盐岩壁面倾角；ω为溶解速率，m/s，由溶解速率经验公式确定：
30、
31、式中：ωd为侧溶速率(实验室测定)，m/s；；cn为饱和卤水浓度，kg/m3；c为控制体卤水浓度，kg/m3；pn为不溶物含量；t为温度，℃。
32、进一步地，ai与ψi存在以下几何关系：
33、ai＝-ctgψi (7)
34、
35、ψi为第i层切片的盐岩壁面倾角。
36、进一步地，垂直方向把每个扇区分成若干层，每一层定义为切片，其不溶物含量和盐岩密度均假设满足高斯分布：
37、
38、式中：σ为标准差；μ为期望值；y为随机变量；
39、进一步地，横向上将腔体划分为以井为中心的k个等角度扇区，每个扇区都具有一个等效半径：
40、
41、式中：ri,eq为等效半径，m；为方位角，°；为方位角对应的半径，m；k为扇区编号。
42、进一步地，还包括腔体形态后处理模型，首先需确定两个扇区之间点的半径，取相邻扇区中等效值的调和平均值：
43、
44、为了使得扇区内半径与实际腔体接近，假设同一深度扇区满足：
45、
46、根据面积等效的规则，取到为一个扇区，在一个扇区内需满足：
47、
48、req为到为这个扇区的等效半径；
49、则有：
50、
51、依据两个扇区之间点的半径、等效面积规则下一个扇区内满足的条件得：
52、
53、式中：
54、
55、
56、
57、进一步地，还包括腔体内卤水浓度数学模型，根据盐腔内卤水流场和浓度场的分布规律，假设正循环过程中内管以上腔体内卤水浓度分布均匀，内管以下区域的卤水浓度饱和，因此将内管以上看作一个控制体，其连续性控制方程为：
58、
59、式中：f为不溶物的膨胀系数；r为盐腔的半径，m；q为注入流量，m3/s；v为控制体体积，m3；t为时间，s。
60、反循环过程中外管以上到油垫部分连续性控制方程为：
61、
62、内管以上外管以下的部分的过渡区，将其分成数个单元对于每一个单元层，盐质量守恒可以表示为：
63、
64、式中：vh,t为微元体积，m3
65、
66、式中：ho为外管深度，m；hin为内管深度，m。
67、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
68、(1)腔体扩展数学模型的建立采用等效线段方法描述腔体轮廓，避免等效切点法带来的出现锯齿状腔体轮廓的缺点。
69、(2)本申请建腔模型后续进一步考虑了地层非均质性，在垂直方向上分层的间距不固定，根据需要进行非均质分层；水平方向上进行扇区划分，将腔体划分为以井为中心的k个等角度(也可实现非等角度)扇形网格。
70、(3)本申请建腔模型进一步通过设置盐岩溶解速率，可以从模型中体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，包括腔体扩展数学模型，采用等效线段方法描述腔体轮廓，每条线段由起点(Hi，Ri)和终点(Hi+1，Ri+1)确定；
2.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，轮廓点深度必须满足单调条件：
3.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，腔体轮廓在轮廓法线方向上位移、半径的增量由下式表示：
4.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，ai与ψi存在以下几何关系：
5.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，垂直方向把每个扇区分成若干层，每一层定义为切片，其不溶物含量和盐岩密度均假设满足高斯分布：
6.根据权利要求5所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，横向上将腔体划分为以井为中心的K个等角度扇区，每个扇区都具有一个等效半径：
7.根据权利要求6所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，还包括腔体形态后处理模型，首先需确定两个扇区之间点的半
8.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，还包括腔体内卤水浓度数学模型，根据盐腔内卤水流场和浓度场的分布规律，假设正循环过程中内管以上腔体内卤水浓度分布均匀，内管以下区域的卤水浓度饱和，因此将内管以上看作一个控制体，其连续性控制方程为：
...【技术特征摘要】
1.三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，包括腔体扩展数学模型，采用等效线段方法描述腔体轮廓，每条线段由起点(hi，ri)和终点(hi+1，ri+1)确定；
2.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，轮廓点深度必须满足单调条件：
3.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，腔体轮廓在轮廓法线方向上位移、半径的增量由下式表示：
4.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，ai与ψi存在以下几何关系：
5.根据权利要求1所述的三维非均质盐穴储气库水溶建腔模型，其特征在于，垂直方向把每个扇区分成若干层，每一层定义为切片...
【专利技术属性】
技术研发人员：任宗孝，屈展，孟兴刚，曹佳君，杨阳，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：
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