[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

说明书

本发明涉及一种双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法，属于油气田储层改造数值模拟领域，包括以下步骤：（1）简化储层岩石中矿物分布，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，求各矿物等效孔隙度；（2）建立双矿物组分碳酸盐岩储层酸化双尺度连续介质模型；（3）建立几何模型，并利用Delaunay法对其划分三角形网格，在几何模型上设置初始和边界条件；（4）获取储层及酸液参数，输入模型，通过有限元方法联合求解偏微分方程组，获得酸化数值模拟结果。本方法考虑了碳酸盐岩矿物组成的复杂性，实现了不同矿物组分碳酸盐岩酸化数值模型的统一，对碳酸盐岩储层酸化施工设计及优化具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法，属于油气田储层改造数值模拟技术领域。

背景技术

碳酸盐岩油气藏储量占全球储量的近六成以上，是重要的油气来源之一。酸化是碳酸盐岩储层增产改造常用的手段之一。酸化工艺的原理主要是在低于地层破裂压力的条件下注入酸液，通过溶解碳酸盐岩胶结物及岩石颗粒提高储层渗透率，降低渗流阻力，从而提高油气采收率。酸化施工成功的关键在于是否形成蚓孔溶蚀形态，但目前由于技术限制的原因，油田现场往往无法得到地下酸蚀形态的准确信息，因此对碳酸盐岩储层酸化中酸蚀形态的预测往往采用数值模拟方法。

目前已提出的酸化模型将碳酸盐岩看作一个整体，以地下取心岩石的酸岩反应速率作为整个储层的平均酸岩反应速率，没有考虑碳酸盐岩中矿物含量及分布的非均质性。然而，碳酸盐岩两大主要矿物成分为方解石和白云石，两者与酸液的反应速率相差较大，石灰岩（方解石含量较高）的酸岩反应速率比白云岩（白云石含量较高）高一个数量级。忽略不同矿物反应速率的差异性，极大地降低了酸蚀形态预测的准确性。不同酸岩反应速率的差异对酸化模拟结果的影响主要表现在两个方面：一方面，酸岩反应过程中，酸液对岩石基质的溶解，孔隙度逐步增大，但由于不同矿物的反应速率的差异，孔隙度的增大范围与速率也不相同，不同的孔隙度分布，将会造成溶蚀形态的差异；另一方面，蚓孔酸蚀形态的形成需要保证传质速度和反应速度接近，该条件下的注入速度为最优注入速度，而不同矿物的反应速度相差甚大，不考虑矿物组成和分布的差异可能会造成传质速度随反应速度的变化而变化，最终影响最优注入速度的判断。

目前的酸化模型均不能精确预测不同矿物组成碳酸盐岩储层酸化的酸蚀形态，因此，如何综合考虑碳酸盐岩矿物组成和分布的复杂性，对不同矿物组成碳酸盐岩的矿物和孔隙进行简化和假设，并提出适用于不同矿物组成碳酸盐岩储层酸化的数值模型和数值模拟方法，实现不同矿物组分碳酸盐岩酸化数值模型的统一，对碳酸盐岩储层酸化施工设计及优化具有重大意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法。

本发明的技术方案如下：

一种双矿物组分碳酸盐岩储层酸化数值模拟方法，包括步骤如下：

（1）简化储层岩石中的矿物分布，假设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：