[发明专利]一种双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法

权利要求书

1.一种双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）简化储层岩石中的矿物分布，设定储层只含有白云石和方解石，，为白云石的体积分数；为方解石的体积分数；取碳酸盐岩局部孔隙分析，则单个单元内的孔隙度为孔隙体积与基质体积的比值；依据矿物组分含量，将该单元内的孔隙体积按初始矿物含量划分为对应矿物的等效孔隙体积，求各矿物对应的等效孔隙度：

（1）

（2）

式中，、分别为白云石和方解石等效孔隙度；、分别为某单元内白云石和方解石的体积，；、为某单元内白云石和方解石的等效孔隙体积，；

上述等效孔隙度和真实孔隙度之间满足以下关系：

（3）

白云石和方解石占岩石表面体积的体积分数分别为：

（4）

（5）

式中，、分别为当前的白云石和方解石占岩石表面体积的体积分数，对于同一碳酸盐岩，；、分别为白云石和方解石占岩石表面体积的体积分数的初始值；、分别为白云石和方解石等效孔隙度的初始值；

白云石和方解石的体积分数分别为：

（6）

（7）

式中，、分别为当前的白云石和方解石的体积分数，对于同一碳酸盐岩，；

设定矿物分布为均匀分布，其平均值不变，每个矿物组分的等效孔隙度的初始值和平均孔隙度的初始值分别为：

（8）

（9）

（10）

式中，、、均为满足均匀分布的随机分布函数，平均值均为1，其中，和其他分布函数之间没有直接的数学关系；是平均初始孔隙度；

均匀分布函数、的关系为：

（11）

（2）依据矿物和孔隙设定，建立双矿物组分碳酸盐岩储层酸化双尺度连续介质模型，包括孔隙尺度模型和达西尺度模型；孔隙尺度模型解释了渗透率、孔隙半径及比表面积和孔隙度之间的关系，达西尺度模型包括流动方程，连续性方程，对流-扩散-反应方程，白云石等效孔隙度变化方程和方解石等效孔隙度变化方程；

（3）建立长L，宽为W的二维几何模型，并利用Delaunay法对其划分三角形网格，在几何模型上设置初始及边界条件；

（4）根据油田现场资料，获取储层属性参数及酸液参数，并将其输入模型，通过有限元方法联合求解偏微分方程组，最终获得酸化数值模拟结果，包括压力分布，酸液浓度分布，孔隙度分布和矿物分布。

2.根据权利要求1所述的双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法，其特征在于，步骤（2）中，孔隙尺度模型解释了渗透率、孔隙半径及比表面积和孔隙度之间的关系：

（12）

（13）

（14）

式中，和是分别为当前孔隙度和初始孔隙度；和分别是当前渗透率和初始渗透率，mD；和分别是当前孔隙半径和初始孔隙半径，m；和分别是当前比表面积和初始比表面积，；是与孔隙结构有关的常数，此时孔渗关系可简化为Carman-Kozeny方程，即满足。

3.根据权利要求1所述的双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法，其特征在于，步骤（2）中，达西尺度模型包括流动方程，连续性方程，对流-扩散-反应方程，白云石等效孔隙度变化方程和方解石等效孔隙度变化方程，分别如下：

（15）

（16）

（17）

（18）

（19）

式中，为压力，Pa；为速度矢量，m/s；为酸液粘度，；为反应时间，s；为液体中的酸液浓度，；为氢离子的扩散张量，；为氢离子的传质系数，m/s；为白云石表面的酸液浓度，；为方解石表面的酸液浓度，；为单位摩尔的酸液所能溶蚀的白云石质量，kg/mol；为白云石的密度，；为单位摩尔的酸液所能溶蚀的方解石质量，kg/mol；为方解石的密度，；

其中，传质系数，扩散张量在x，y轴方向上的分量、分别为

（20）

（21）

（22）

式中，为氢离子扩散系数，；Sh为舍伍德数；为渐近舍伍德数；为孔隙尺度雷诺数，；D表示酸液距离裂缝入口的距离，，m；Sc为施密特数，；代表酸液密度，；为水平扩散张量，；为垂向扩散张量，；是与孔隙结构相关的常数；和为系数，由盒围数法得到，，；为佩克莱特数，表示对流与扩散相对比例的无量纲数，。