碳酸盐岩油藏酸岩反应流动模拟研究进展

发布时间：2019-09-18 08:04

【摘要】：酸岩反应流动模拟可用于指导油藏酸化施工,优选注入参数,从而以最小的成本最大程度地改善地层.国内外很多学者基于不同的方法建立了不同的模型对碳酸盐岩油藏酸岩反应流进行了研究,但这些模型尚缺乏科学的归纳与整理.以研究对象的空间尺度为依据,将现有的碳酸盐岩油藏酸岩反应流模型分为孔隙尺度模型、岩心尺度模型及井筒尺度模型,简要概括了每类模型的适用条件及其在应用中的局限性.结合本课题组在酸岩反应流模拟方面所做的工作,重点论述了岩心尺度模型的最新研究进展和发展趋势,给出了岩心尺度模型下一步的研究方向,主要包括:建立更接近地层实际的数学模型,如考虑酸化过程中存在的非达西流和地应力的影响;发展高效的数值算法,将模型的计算区域扩大到油藏尺度;将岩心尺度模型进行尺度升级,得到可以指导油藏酸化施工的优化参数.
【图文】：

孔隙网络模型,注入速度,毛细管模型

第８期姚军等：碳酸盐岩油藏酸岩反应流动模拟研究进展图１基于三维孔隙网络模型计算得到的溶蚀模式Ｆｉｇ．１Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅ３－Ｄｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ不同注入速度对应的溶蚀模式：①低注入速度；②中等注入速度；③高注入速度；据ＦｒｅｄｄａｎｄＦｏｇｌｅｒ（１９９８）的距离时，这两个孔隙将合并成一个孔隙．Ｔａｎｓｅｙ（２０１４）、ＴａｎｓｅｙａｎｄＢａｌｈｏｆｆ（２０１６）根据真实岩心的数据建立了三维孔隙网络模型来模拟碳酸盐岩酸化反应，该模型对之前的网络模型进行了改进，提出了一种孔隙合并的算法，允许孔隙被完全溶解；还提出了一个孔隙尺度的传质系数而不再使用宏观的传质系数．但是，与岩心实验的结果相比，数值计算出的最优注入速度及突破体积均偏大．Ｔａｎｓｅｙ（２０１４）给出的解释是因为模拟计算用的岩心未达到表征单元体的大小．网络模型可以用来预测不同的酸蚀形态并定性地解释实验中观察到的最优注入速度现象．但是由于网络模型的尺度限制，将其应用于岩心尺度的问题时就会产生巨大的计算量，更别说应用于油藏尺度了．１．２毛细管模型毛细管模型用一个圆柱形的毛细管表示蚓孔来研究酸液漏失、反应动力等参数对蚓孔生长速度的影响（Ｈｕｎｇｅｔａｌ．，１９８９；Ｗａｎｇｅｔａｌ．，１９９３；Ｈｕａｎｇｅｔａｌ．，１９９７；Ｇｄａｎｓｋｉ，１９９９；Ｂｕｉｊｓｅ，２０００）．在毛细管模型中，假设已经形成了一条圆柱形的蚓孔，运用此模型研究蚓孔内酸液的

几何形状,通用算法,非结构网格,边界形状

第８期姚军等：碳酸盐岩油藏酸岩反应流动模拟研究进展图３基于非结构网格计算得到的二维径向流条件下的不同溶蚀模式Ｆｉｇ．３Ｒａｄｉａｌｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｇｒｉｄｍｅｔｈｏｄ图４应用基于非结构网格的通用算法计算复杂边界形状条件下的反应溶蚀Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｆｌｏｗｉｎｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｍｅｔｒｙｕｓｉｎｇｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｇｒｉｄ接近．这是因为使用径向网格时，限制了注入酸只能沿着半径方向或圆周方向流动，从而使得蚓孔只能沿着这两个方向拓展，降低了蚓孔生长的随机性，而基于非结构网格的通用算法就避免了这个问题．此外，非结构网格可以处理任意复杂的几何形状，大大增加了酸岩反应流模型的应用范围．图４为任意油藏形状下反应流模型计算出的蚓孔溶蚀模式，而基于结构网格的计算方法则无法处理这类问题．４．２三维非达西流条件下的反应流模拟注入酸溶蚀地层后会大大地改变反应区域的孔隙度及渗透率．当反应速度相对较高时，，被溶蚀出的渗流通道孔隙度甚至接近１．此时，高渗通道内流体的流动速度很高，如需精确地描述被溶蚀区域内流体的流动，达西定律将不再合适．Ｗｕｅｔａｌ．（２０１５）将连续模型中的运动方程改为了Ｄａｒｃｙ－Ｂｒｉｎｋｍａｎ－Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍｅｒ方程，并给出了数值计算方法，但是其工作仅限于二维的情况．笔者将考虑高速非达西流的反
【作者单位】：中国石油大学石油工程学院;
【基金】：国家自然科学青年基金项目(Nos.51504276,51504277) 国家油气重大专项项目(No.2016ZX05061) 山东省自然科学基金联合专项项目(No.ZR2014EL017)
【分类号】：TE319

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