[发明专利]一种基于孔隙网络模型的致密油流动模拟及渗透率预测方法

说明书

本发明涉及一种基于孔隙网络模型的致密油流动模拟及渗透率预测方法，包括步骤如下：(1)对致密岩心扫描，得到二维电镜图片，获取多孔介质孔隙空间几何信息：(2)重构数字岩心，获得数字岩心的几何结构数据文件；(3)提取数字岩心的孔隙网络模型，获得致密岩心孔隙网络模型数据文件；(4)获得每个孔隙处的压力以及每个孔喉处体积流量，从而获得流体在纳米级孔隙网络模型中的流动情况；(5)获得孔隙网络模型出口端的流体体积流量Q，根据达西定律计算孔隙网络模型的表观渗透率。本发明全新开发的孔隙网络模型克服了传统孔隙网络模型无法考虑流体在纳米孔隙中流动时边界滑移及流体有效粘度变化等特性。

技术领域

本发明涉及一种基于孔隙网络模型的致密油流动模拟及渗透率预测方法，属于油气田开发工程数值模拟的技术领域。

背景技术

随着各种显微技术(扫描电镜、CT等)和计算机技术的迅速发展，建立与储层岩石内部特征吻合度较好的模型，并采用数值模拟方法来研究流体在多孔介质中的流动成为了可能。孔隙网络模型是微观层面研究多孔介质中流体流动的有效方法，为模拟流体在岩心内部的流动提供了重要研究平台。相比于物理岩心实验，具有实验成本低、操作简单且实验周期短的优势。相比于数字岩心，孔隙网络模型具有计算效率高的特点，计算时孔隙仅作为流体的储存空间而不作为流动空间，孔喉内的流动直接根据现有的流量公式计算而无需模拟具体的流动细节。

孔隙网络模型是利用简单的几何体(如圆形、任意三角形或者正方形柱状体)代替岩心中的孔隙和喉道，并用它们组成的空间网络来代表岩石的复杂孔隙空间。目前很多研究已证明在特定情况下孔隙网络模型可以定量预测流体在多孔介质中的流动。但前提是孔隙网络模型必须在物理上真实反映它们所代表岩石的孔隙结构，以及输入的第一流动方程(孔喉传导率方程)必须能正确描述流体在每个孔喉中的流动。

致密油的一大标志即储集层存在大量百纳米级别的孔隙，这使得孔隙壁面与流体分子的相互作用比常规储层更加重要。大量实验显示纳米通道中的流体流动规律显著偏离宏观流动方程，如纳米圆管中的水的流量显著高于Hagen-Poiseuille方程所预测的体积流量。纳米尺度流体流动与宏观流体流动的两个显著的区别是固—液界面上的速度滑移和由于界面层的存在所导致的流体有效粘度的变化，模拟流体在致密储层纳米级孔隙网络中的流动时，则还需要考虑多种多样的孔喉形状。

传统的孔隙网络模型在计算流体在孔喉处流动的传导率时，采用有限元方法求解无滑移边界条件的N-S方程得到单管的流体流量，从而获得孔喉处的传导率(赵秀才.数字岩心及孔隙网络模型重构方法研究[D].)，并没有考虑流体在纳米通道中流动的特点，依靠其开发的孔隙网络模型并不能准确描述流体在纳米多孔介质中的流动。

发明内容

本发明提供了一种基于孔隙网络模型的致密油流动模拟及渗透率预测方法，克服了传统孔隙网络模型无法考虑流体在纳米孔隙中流动时边界滑移及流体有效粘度变化等特性；

本发明通过计算流体动力学建模分析给出了不同截面形状的单管在纳米尺度条件下的传导率计算公式，考虑了流体在固液界面的速度滑移以及流体有效粘度的变化。并将其应用于孔隙网络建模分析。

术语解释：

1、传导率：流体沿毛细管流动时，单位压力梯度下的体积流量。

2、形状因子：用以表征孔隙网络模型中孔隙和喉道的截面形状，表达式为：

式中，P为截面周长，A为截面积。

3、滑移长度：速度矢量的切向分量为0时的外推长度，是表征滑移效应对管中流体流动影响的一个度量，用L_s表示。

4、无量纲滑移长度：滑移长度与通道横截面积的1/2次方的比值，表达式为：

本发明的技术方案为：