申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2023-03-24

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116525021B

主分类号：G16C20/30

分类号：G16C20/30;G16C20/10;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F119/14;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.08.18#实质审查的生效;2023.08.01#公开

摘要：本发明涉及一种基于改进双尺度模型的碳酸盐岩酸化模拟方法，步骤如下：1通过旋转岩盘实验，获得实验条件下酸岩反应速率与酸液浓度参数；2通过岩心物理实验，获得实验条件下目标储层岩石信息；3利用达西尺度模型构建酸液在碳酸盐岩储层多孔介质内的流动反应方程；4构建多级酸岩反应方程；5构建酸蚀过程中碳酸盐岩储层结构变化方程；6对不同级数碳酸盐岩酸岩反应进行数值模拟。本发明通过函数分段拟合的方法降低了经典酸化双尺度模型由于反应级数近似处理所带来的误差。提高了酸岩反应级数不为1时的酸化理论模型计算准确度，提高了碳酸盐岩酸化现场施工的精细化程度。

主权项：1.一种基于改进双尺度模型的碳酸盐岩酸化模拟方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1：通过旋转岩盘实验，获得实验条件下酸岩反应速率与酸液浓度参数，包括酸岩反应速率J、反应速率常数ks、酸液黏度μ、液固界面酸液浓度Cs和酸溶蚀能力α；步骤2：通过岩心物理实验，获得实验条件下目标储层岩石信息，包括岩石渗透率K、孔隙度φ、岩石密度ρs、比表面积a0、岩石矿物组成及含量分布参数；步骤3：利用达西尺度模型构建酸液在碳酸盐岩储层多孔介质内的流动反应方程；流动反应方程包括酸液流动方向控制方程式2、酸岩化学反应对岩石孔隙度影响方程式3、酸岩反应动力学源项定义方程式4和酸液流动对岩石孔隙度影响方程式5； kcCf-Cs＝RCs3 式中，U是达西速度矢量；K是渗透率张量；P是压力，单位为Pa；ε是孔隙度；Cf是液相酸的浓度，单位为mol·L-1；Cs是液固界面酸液浓度，单位为mol·L-1；De是有效扩散张量；kc是局部传质系数，单位为m·s-1；av为每单位体积介质可参与反应的界面面积m2·m-3；ρs是固相的密度，单位为kg·m-3；α是酸的溶解能力，定义为每摩尔反应酸溶解的固体克数，单位为g·mol-1，反应动力学函数用RCs表示，对于一级反应，RCs的值取决于ksCs，其中ks是表面反应速率常数，m·s-1；步骤4：构建多级酸岩反应方程，多级酸岩反应方程修正对象为反应级数m≠1情况下，经典双尺度模型的反应动力学函数RCs＝ksCsm计算出的理论RCs值与实际RCs值之间的误差；对于液固界面酸液浓度0＜Cs≤1molL范围内的酸岩反应，仍使用经典双尺度模型；对于Cs＞1molL范围内的酸岩反应，选择回归拟合方法获取修正函数表达式；Cs＞1molL范围内的酸岩反应函数曲线近似于线性函数，所以，假设Cs＞1molL范围的反应表达式如式6所示R′nCs＝k′snCs+Rn6式中，R′nCs为反应级数为n时的修正反应动力学函数；k′sn为反应级数为n时的修正酸岩反应速率常数，单位为m·s-1；Rn为反应速率误差修正常数，单位为mol·m-2·s-1；根据最小二乘法，可以得知式6中k′sn表达式为 式中，R′niCs为反应级数为n时的第i个修正反应动力学函数数据点，i＝1,2,3,…；为数据点相内酸液浓度的总体平均值，mol·m-3；为反应级数为n时的修正反应动力学函数数据点总体平均值；求得k′sn后，根据待定系数法，由式8得到Rn值， 在得到最终表达式前，还需确定分段函数分段点Cseg，考虑到函数连续性，取两段曲线交点作为函数分段点，由此得知修正后的酸岩反应动力学表达式 利用公式RCs＝kcCf-Cs进行等式联立，可求得修正的多级反应Cf-Cs关系式为 由此得到修正的多级酸岩反应双尺度连续介质模型表达式为 其中，源项source表达式为 以11式替换经典双尺度模型中的5式，由此，仅需酸岩反应级数及反应速率即可得到任意反应级数下的修正酸岩反应动力学模型；步骤5：构建酸蚀过程中碳酸盐岩储层结构变化方程，为表征储层结构物性，引入孔隙尺度模型，孔隙尺度模型使用与局部孔隙度相关的半经验关系来表征渗透率、孔隙度、界面反应面积与其初始值的内在联系；步骤6：对不同级数碳酸盐岩酸岩反应进行数值模拟，通过设置不同的酸液注入速度U0、H+扩散系数Dm和酸液浓度C0模拟不同酸化条件下的碳酸盐岩酸化反应进程。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油大学(华东) 一种基于改进双尺度模型的碳酸盐岩酸化模拟方法

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