【摘要】：碳酸鹽巖儲(chǔ)層基質(zhì)酸化中,天然裂縫對(duì)酸液流動(dòng)過程及蚓孔擴(kuò)展形態(tài)影響顯著。目前針對(duì)徑向條件下天然裂縫酸蝕蚓孔擴(kuò)展規(guī)律影響的研究較少,本論文對(duì)裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)層徑向條件下酸蝕蚓孔擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬研究。首先進(jìn)行天然裂縫孔隙空間分布研究,利用蒙特卡洛法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù),結(jié)合裂縫參數(shù)的概率分布函數(shù),模擬碳酸鹽巖儲(chǔ)層中的天然裂縫,用C++編程生成其分布;通過向量叉積法將天然裂縫投射到離散網(wǎng)格中,與基質(zhì)孔隙空間分布結(jié)合,形成裂縫型儲(chǔ)層孔隙空間分布。其次,建立徑向條件酸蝕蚓孔雙重尺度模型,以裂縫型儲(chǔ)層孔隙空間分布為基礎(chǔ),形成裂縫型儲(chǔ)層酸蝕蚓孔擴(kuò)展模型�；谠撃Ｐ�,進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,研究了裂縫型儲(chǔ)層酸蝕蚓孔形態(tài)及擴(kuò)展規(guī)律,對(duì)比了裂縫型儲(chǔ)層與非裂縫型儲(chǔ)層下酸蝕蚓孔擴(kuò)展規(guī)律,分析了天然裂縫參數(shù)(裂縫密度、長(zhǎng)度、方位角)、模擬尺度對(duì)酸蝕蚓孔擴(kuò)展規(guī)律的影響。最后基于模型預(yù)測(cè)了徑向條件下酸蝕蚓孔可能作用距離。研究結(jié)果表明,天然裂縫對(duì)蚓孔擴(kuò)展形態(tài)有決定性作用,存在天然裂縫的PV_(bt)普遍大幅低于基質(zhì)孔隙空間的PV_(bt)值(突破孔隙體積),基本為基質(zhì)孔隙空間的1/4左右。存在天然裂縫時(shí),仍得到面溶蝕、錐形孔、主蚓孔、分支蚓孔、均勻溶蝕。裂縫較短時(shí),蚓孔擴(kuò)展同時(shí)受到裂縫位置與基質(zhì)孔隙空間非均質(zhì)的影響;裂縫較長(zhǎng)時(shí),蚓孔主要受裂縫影響,蚓孔分支較少,不同注入速度下的PV_(bt)值隨裂縫長(zhǎng)度的增加而減小;裂縫方位角決定蚓孔擴(kuò)展的走向,但與不同注入速度的PV_(bt)無明顯關(guān)系;PV_(bt)隨著裂縫密度的增大而減小,但當(dāng)裂縫密度達(dá)到一定值后(本模擬中,1.6條/m~2),PV_(bt)值與裂縫密度沒有具體的相關(guān)性;模型尺寸的變化使得蚓孔擴(kuò)展形態(tài)明顯變化,不同注入速度的PV_(bt)隨著模型尺寸的增大而增大,徑向條件下,從井筒越往遠(yuǎn),蚓孔分支越多,擴(kuò)展速度越來越慢。有天然裂縫時(shí)的蚓孔長(zhǎng)度明顯長(zhǎng)于無天然裂縫時(shí)的蚓孔。該研究為碳酸鹽巖基質(zhì)酸化提供了理論支撐和優(yōu)化方法。
【圖文】：

于碳酸鹽巖基質(zhì)酸化中酸液溶蝕巖石礦物的過程。當(dāng)酸以較大孔隙、孔喉收到更大比例的酸液量，從而增加較大孔形成蚓孔。蚓孔并不是碳酸鹽巖酸化中必然形成的，蚓孔面反應(yīng)速度相近時(shí)形成。酸與碳酸鹽巖直接反應(yīng)，反應(yīng)速與碳酸鹽巖，石灰?guī)r（CaCO3）、白云巖（CaMg(CO3)2）的反1.1，反應(yīng)如圖 1.1。氫離子接觸碳酸鹽巖表面，H+會(huì)被快速2，H2O，因此與巖石接觸的 H+數(shù)量控制整個(gè)反應(yīng)速度。石灰石表面會(huì)形成邊界層，在邊界層內(nèi)，H+從酸液中轉(zhuǎn)移至巖 H+移動(dòng)至巖石壁面，從而進(jìn)行上述的化學(xué)反應(yīng)。邊界層的。注入速率越高，則邊界層越薄，進(jìn)而 H+運(yùn)移至表面的距越高。與砂巖酸化不同該過程的化學(xué)反應(yīng)受傳質(zhì)控制，因中流體的注入速率起到重要作用。除此之外，隨著酸化的架逐漸被酸溶解，留下部分空間與蚓孔連通，基質(zhì)骨架上眼可見的流動(dòng)通道[5]。

圖 1.2 注入速率與蚓孔突破體積倍數(shù)之間的關(guān)系Fig. 1.2 The relationship between injection velocity and the PVbt文獻(xiàn)中關(guān)于碳酸鹽巖的酸化模型參考了 Golfier 等(2002)[7]，Panga 等（2 Glasbergen 等(2009)[9]的研究成果。Fredd 和 Miller 等(2000)[10]依據(jù)酸蝕酸鹽巖酸化模型分成更為詳細(xì)的五類，并在之后由 Akanni[6]和 Nasr-EL-D至七類。這些類別分別是：毛細(xì)管模型，Damkohler 數(shù)模型，，孔隙理論，，Peclet 數(shù)模型，半經(jīng)驗(yàn)法，雙重尺度模型。其中 Damkohler 數(shù)模型、雙型引用較為廣泛。（1）毛細(xì)管模型蚓孔被假定是長(zhǎng)久存在、形態(tài)提前確定的細(xì)長(zhǎng)圓柱。早期的模型推導(dǎo)主影響，利用毛細(xì)管柱模擬并分析流體的濾失和蚓孔中的反應(yīng)機(jī)理。ScheGidley(1969)[12]考慮孔隙合并修正模型。Hung等(1997,1998)[2]和 Buijse(2基于此發(fā)展出各類模型。這類模型的限制：假設(shè)蚓孔早期形成、需要設(shè)數(shù)目和巖心注酸的位置。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE344

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本文編號(hào)：2650512