一种循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法与流程

1.本发明涉及缝洞型油藏的开发技术领域，尤其涉及一种循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法。


背景技术：

2.在我国油气资源较为丰富，且大部分都储集在碳酸盐岩储层中。碳酸盐岩储层比较突出的特征就是发育有大量的天然裂缝、溶洞，勘探开发实践表明溶洞是油气资源的储集空间，而天然裂缝则是油气的主要渗流通道。对于缝洞型油气藏，储层改造成败的关键就在于裂缝能否与溶洞储集体沟通，而数值模拟是一种研究缝洞沟通的有效手段。
3.目前已经有大量关于缝洞型碳酸盐岩储层酸压数值模拟的研究，但一般都是针对单缝单洞进行机理研究，不适用于实际工程情况。同时，酸压数值模拟结果准确性一般用微地震的方法判断，即实际施工后通过微地震信号判断裂缝是否与溶洞沟通，微地震信号受缝、洞等储层非均质性结构的影响非常大，往往不能准确表征实际的沟通情况，所以此种准确性评价方法的评价结果严重受限于微地震信号的接收与处理精度，且此种评价方法成本较高。
4.因此，有必要针对缝洞型碳酸盐岩储层循缝找洞提出一种全新的数值模拟结果评价方法。


技术实现要素：

5.本发明提供一种循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法，用于碳酸盐岩储层的酸压数值模拟结果评价，通过将理论稳定供液时间与实际稳定供液时间进行对比，使得循缝找洞酸压数值模拟的准确性从定性上升到了定量，进而提高循缝找洞酸压数值模拟的准确性。
6.本发明技术方案如下：
7.一种循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法，包括以下步骤：
8.s1，在有限元处理软件中，建立目标缝洞型油气藏储层的三维地质模型；
9.s2，根据收集的目标缝洞型油气藏储层的地应力场数据，在有限元处理软件中建立目标缝洞型油气藏储层基于所述三维地质模型的三维应力场分布模型；
10.s3，在所述三维应力场分布模型中，标记目标缝洞型油气藏储层的溶洞位置和油气井位置，形成含天然裂缝及溶洞的三维应力场分布模型，并将包括达西尺度模型和孔隙尺度模型的多尺度数学模型赋予所述含天然裂缝及溶洞的三维应力场分布模型，形成能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型；
11.s4，计算或获取指定产量下的实际稳定供液时间；
12.s5，在所述能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型中，进行在s4中指定产量下的实际稳定供液时间的生产施工条件相同的条件进行循缝找洞酸压数值模拟计算，并确定指定产量下的理论稳定供液时间；
13.s6,判断循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性；若理论稳定供液时间和实际稳定供液时间的相对误差绝对值在5％之内，则数值模拟结果准确；若该相对误差绝对值大于5％，则数值模拟结果不准确。
14.作为优选，所述s4中，进行不同生产施工条件下的循缝找洞酸压数值模拟计算时，输入实际生产施工条件下的对应数值后，所述能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型形成主裂缝并开启天然裂缝，且主裂缝和开启的天然裂缝沟通溶洞，循缝找洞酸压数值模拟计算结束后，最终确定能够沟通的溶洞。
15.作为优选，所述理论稳定供液时间为酸压数值模拟计算中沟通的所有溶洞的总体积与指定产量的比值。
16.作为优选，所述指定产量下的实际稳定供液时间，是指在与所述酸压数值模拟计算条件相同的实际生产施工条件下，按照指定产量进行实际生产时，保持该指定产量恒定的时间。
17.作为优选，所述理论稳定供液时间和实际稳定供液时间的相对误差为，所述理论稳定供液时间和所述实际稳定供液时间的差值的绝对值与所述实际稳定供液时间的比值。
18.作为优选，所述s3中，将包括达西尺度模型和孔隙尺度模型的多尺度数学模型赋予所述三维应力场分布模型，形成能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型，包括如下步骤：s3.1建立达西尺度模型：达西尺度模型用于描述厘米级至微米级多孔介质的模型，酸液在厘米级至微米级多孔介质内为达西渗流；
19.(1)基质中的酸液流动
20.酸液以一定速度注入地层，酸液中的氢离子在流体中的宏观运动(对流作用)和浓度梯度(扩散作用)下，由孔隙介质流体中传质到碳酸盐岩表面发生反应，进而改变地层孔隙度和渗透率。酸液在基质地层中的流动由达西定律控制：
[0021][0022]
流体压力分布由不可压缩流体的连续性方程控制：
[0023][0024]
氢离子在流体中的浓度分布由对流扩散方程控制，其中对流扩散方程分两种情况，情况一为酸液未将岩石完全溶蚀(ε《1)，情况二为酸液将岩石完全溶蚀(ε＝1)；
[0025]
酸液未将岩石完全溶蚀(ε《1)情况下的对流扩散方程，需考虑氢离子在岩石表面的消耗和孔隙度的改变：
[0026][0027]
酸液将岩石完全溶蚀(ε＝1)情况下的对流扩散方程，不需考虑氢离子在岩石表面的消耗和孔隙度的改变：
[0028][0029]
式中，为达西速度矢量，m/s；k为地层渗透率，m2；μ为酸液粘度，pa
·
s；p为酸液压力，pa；ε为地层孔隙度；t为反应时间，s；cf为岩石孔隙中的酸液浓度，mol/m3；de为酸液扩散张量，m2/s；kc为酸液局部传质系数，m/s；av为单位体积岩石具有的孔隙面积，m2/m3； cs为岩石表面的酸液浓度，mol/m3；α为单位摩尔的酸液所能溶蚀的岩石质量，kg/mol；ρs为岩石密度，kg/m3；
[0030]
(2)裂缝中的酸液流动
[0031]
酸液在天然裂缝中的流动与在基质中的流动对应着不同的机理，天然裂缝中流动为自由流，基质中的流动为达西定律控制的多孔介质渗流；酸液在天然裂缝中的流动根据等效渗透率的概念将天然裂缝看作渗透率较大的区域，利用上述数学模型，研究酸液在裂缝性地层中的溶蚀现象，并将对压力场影响较大的天然裂缝进行网格加密，加快计算速度并保证计算的收敛性；
[0032]
s3.2建立孔隙尺度模型，用于为所述达西尺度模型提供包括渗透率、孔隙半径、比表面积、孔隙度、扩散张量、传质系数的参数支持；
[0033]
s3.3，将构建的含天然裂缝及溶洞的三维应力场分布模型进行网格化，将所述多尺度数学模型计算得到的参数赋予所述含天然裂缝及溶洞的三维应力场分布模型的网格单元、节点上；得到网格化后及赋值属性参数后的能够进行酸化数值模拟的缝洞三维应力场地质模型。
[0034]
作为优选，在s3.2中孔隙尺度模型为所述达西尺度模型提供包括渗透率、孔隙半径、比表面积、孔隙度、扩散张量、传质系数的参数支持中，渗透率、孔隙半径、比表面积与孔隙度的关系包括：
[0035]
地层渗透率、孔隙半径、比表面积大小与孔隙度直接相关，采用经验公式描述地层渗透率、孔隙半径、比表面积与孔隙度之间的关系为：
[0036][0037]
式中，ε(0《ε《1)、k、r
p
、av分别是孔隙度、渗透率、孔隙半径、比表面积；ε0、k0、 r0、a0分别是初始的孔隙度、渗透率、孔隙半径、比表面积；β是与孔隙结构有关的常数，取β＝1；
[0038]
一般情况下，酸液在地层中的流动速度很小，可以看作是层流运动，可将裂缝看作
较细的圆管，利用圆管层流公式来考察流量；
[0039][0040]
式中，q为流量，cm3/s；δp为驱动压差，0.1mpa；d为裂缝直径，cm；a为截面积，cm2；μ为流体粘度，pa
·
s；l为裂缝长度，cm；
[0041]
利用达西公式计算得到的流量如下：
[0042][0043]
取缝宽为0.2cm时，基于公式(6)、公式(7)计算得到天然裂缝对应的等效渗透率为 k＝d2/32＝125
×
103μm2；令天然裂缝孔隙度ε
max
＝0.999(ε0＝0.05、k0＝0.32)，代入公式(5)得渗透率k：
[0044][0045]
k与k是同一个数量级，即从流动阻力的角度考虑，将宽度为0.2cm的天然裂缝等效为孔隙度为0.999的基质是合理的，对于缝宽超过0.2cm的天然裂缝，由于天然裂缝相对于基质其渗透率已相当高，此时缝宽不是限制裂缝导流能力(渗透率与缝宽的乘积)的因素，所以将天然裂缝等效为缝宽0.2cm的裂缝处理即可。
[0046]
作为优选，在s3.2中孔隙尺度模型为所述达西尺度模型提供包括渗透率、孔隙半径、比表面积、孔隙度、扩散张量、传质系数的参数支持中，由于地层的沉积压实作用使孔隙结构在横、纵方向上不同，所述扩散张量包括水平扩散张量d
ex
和垂向扩散张量d
et
；所述扩散张量与分子扩散系数dm、孔隙结构、流动速度等有关，其中佩克莱特数是表示对流与扩散比值的无量纲数；
[0047][0048]
扩散张量分为水平扩散张量d
ex
和垂向扩散张量d
et
的公式为：
[0049]dex
＝(α
os
λx
·
pe
p
)dm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0050]det
＝(α
os
λ
t
·
pe
p
)dm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0051]
式中，α
os
是与孔隙结构相关的常数，取α
os
＝0.5；由岩心扩散实验得到λx＝0.5，λ
t
＝0.1； dm是分子扩散系数；pe
p
是佩克莱特数。
[0052]
作为优选，在s3.2中孔隙尺度模型为所述达西尺度模型提供包括渗透率、孔隙半径、比表面积、孔隙度、扩散张量、传质系数的参数支持中，
[0053]
传质系数kc的计算方法为：
[0054][0055]
式中，sh
∞
为渐进sherwood数；re
p
为孔隙尺度雷诺数，sc为施密特数，
[0056]
本发明相对于现有技术优势在于：本发明所述的循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法，用于碳酸盐岩储层的循缝找洞酸压数值模拟结果的评估，通过将理论稳定供液时间与实际稳定供液时间进行对比，使得循缝找洞酸压数值模拟的准确性从定性上升到了定量，进而提高循缝找洞酸压数值模拟结果评判的准确性同时，本发明所述循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法，基于已有的实际生产施工条件下，按照指定产量进行实际生产的条件数据赋值给所述能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型，进行循缝找洞酸压数值模拟计算，极大地降低了成本，具有较大的应用前景。所述能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型通过给含随机天然裂缝和溶洞的地质模型赋予能够描述厘米级至微米级尺度的多孔介质双尺度数学模型，构建能够进行酸化数值模拟的缝洞型碳酸盐岩地质模型，模拟出酸液激活天然裂缝，沟通溶洞的过程，计算出酸蚀裂缝的延伸方向和条数，以及酸液循缝沟通溶洞的方位和数量，便于判断酸蚀裂缝沟通井周潜在储集体的能力，为现场施工设计提供依据
附图说明
[0057]
图1是本发明循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法的流程图；
[0058]
图2是本发明循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法模拟出的缝洞沟通情况示意图；
[0059]
图3是本发明循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性评价方法中实际酸压施工后的稳定供液示意图。
具体实施方式
[0060]
为了便于理解本发明，下面结合具体实施例和对比例，对本发明进行更详细的说明。
[0061]
s1，在有限元处理软件中，建立目标缝洞型碳酸盐岩油藏储层的三维地质模型；
[0062]
s2，根据收集的目标缝洞型碳酸盐岩油气藏储层的地应力场数据，在有限元处理软件中建立目标缝洞型碳酸盐岩油气藏储层基于所述三维地质模型的三维应力场分布模型；
[0063]
s3，在所述三维应力场分布模型中，标记目标缝洞型碳酸盐岩油气藏储层的溶洞位置和油气井位置，形成含天然裂缝及溶洞的三维应力场分布模型，并将包括达西尺度模型和孔隙尺度模型的多尺度数学模型赋予所述含天然裂缝及溶洞的三维应力场分布模型，形成能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型；根据测井等数据确定其能够进行
酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型如图2所示，目标油气藏储层为200m
×
200m的碳酸盐岩缝洞型油藏，且该区块内共发育有6个溶洞及多条天然裂缝。各溶洞半径如下：溶洞1(7.3m)、溶洞2(4.1m)、溶洞3(6.9m)、溶洞4(3.2m)、溶洞5(3.1m)、溶洞6(6.5m)。
[0064]
s4，计算或获取指定产量下的实际稳定供液时间；所述指定产量下的实际稳定供液时间，是指在与所述酸压数值模拟计算条件相同的实际生产施工条件下，按照指定产量进行实际生产时，保持该指定产量恒定的时间。根据与所述酸压数值模拟计算条件相同的实际施工下获得的已有的数据，确定指定产量为30m3/d时的实际稳定供液时间如图2所示，为93d；
[0065]
s5，在如图2所示所述能够进行酸压数值模拟的缝洞三维应力场地质模型中，根据合适的循缝找洞酸压工艺，进行在s4中指定产量为30m3/d时的实际稳定供液时间的生产施工条件相同的条件进行循缝找洞酸压数值模拟计算，通过酸压数值模拟计算形成主裂缝并开启天然裂缝，使主裂缝和开启的天然裂缝沟通溶洞，最终确定能够沟通的溶洞为溶洞1、溶洞5、溶洞6；
[0066]
通过沟通到的溶洞1、溶洞5、溶洞6，的体积，明确指定产量为30m3/d时的理论稳定供液时间，由于溶洞1、溶洞5、溶洞6的总体积约为2905m3，故而理论稳定供液时间＝2905m3/30m3/d，约为97d；
[0067]
s6，判断循缝找洞的酸压数值模拟结果准确性；理论稳定供液时间和实际稳定供液时间的相对误差＝(97d-93d)/93d≈4.3％。由于相对误差小于5％，故循缝找洞的酸压数值模拟结果较为准确。
[0068]
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。