[发明专利]一种岩溶储层演化数值模拟方法

权利要求书

1.一种岩溶储层演化数值模拟方法，包括以下步骤：

步骤1、建立裂缝与基质耦合地质模型；

步骤2、建立多类型储层流-固-化耦合数学模型；

步骤3、形成快速、稳定的全耦数值求解算法。

2.根据权利要求1所述的岩溶储层演化数值模拟方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤：

步骤1.1、根据模拟区域几何边界数据和各天然裂缝的顶点数据，对基质和裂缝进行网格剖分；

步骤1.2、建立基质与裂缝、裂缝与裂缝之间的几何连接关系；

步骤1.3、计算裂缝与裂缝的交线长度、裂缝与基质的相交面积以及相应的等效距离，并结合裂缝和基质的渗透率计算传导率系数；

步骤1.4、建立联通表，包括基质与基质、基质与裂缝及裂缝与裂缝三种连接关系，得到裂缝与基质耦合地质模型。

3.根据权利要求2所述的岩溶储层演化数值模拟方法，其特征在于，所述步骤1.1中采用笛卡尔正交网格或角点网格进行网格剖分。

4.根据权利要求1所述的岩溶储层演化数值模拟方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤：

步骤2.1、根据岩溶演化的主要物理、化学过程及其耦合关系，推导得到流-固-化耦合系统的控制方程；

步骤2.2、根据步骤2.1中的所述控制方程，结合不同类型储层的化学反应动力学方程，建立多类型储层流-固-化耦合数学模型。

5.根据权利要求4所述的岩溶储层演化数值模拟方法，其特征在于，所述流-固-化耦合系统的控制方程包括：式(1)所示的流体质量守恒方程，式(2)所示的带有化学反应的溶质对流-扩散方程，和式(3)所示的力学平衡方程，

其中，式(2)中的孔隙度由式(4)演化得到，

式中：p为流体压力，ε为应变张量，D为四阶弹性矩阵张量，δ为克罗内克张量，ρ_f和ρ_b分别为流体密度和岩石骨架与孔隙内流体体积平均密度，为达西流速，C_f和C_s分别为孔隙内的钙离子浓度和固-液交界面上的钙离子浓度，D_e为弥散系数张量，k_c为局部质量交换系数，a_v为单位体积中用于化学反应的表面积，ε_V为体应变，g重力加速度，b为比奥系数，K_s为基质颗粒体积模量，μ为粘度，k为渗透率，B为流体体积系数，φ和φ₀分为当前孔隙度和初始孔隙度，t为模拟时间，q_f为质量源/汇项。

6.根据权利要求5所述的岩溶储层演化数值模拟方法，其特征在于，步骤3包括以下子步骤：

步骤3.1、对步骤2中所述的多类型储层流-固-化耦合数学模型进行数值离散；

步骤3.2、基于步骤1.4中所述的联通表构建雅克比矩阵结构，形成非线性/线性矩阵求解格式；

步骤3.3、采用有限体积和有限元的方法对多类型储层流-固-化耦合数学模型进行离散求解。

7.根据权利要求6所述的岩溶储层演化数值模拟方法，其特征在于，所述有限体积方法用于求解流体压力和溶质浓度，所述有限元方法用于求解应力、应变和位移。