[发明专利]一种应力作用下多孔介质中颗粒封堵强度的计算方法

说明书

本发明提供一种应力作用下多孔介质中颗粒封堵强度的计算方法，步骤为：分别采集封堵颗粒及岩石颗粒的相关参数，获得采集数据；根据采集数据，构建多孔介质中第i个孔的初始孔隙半径的模型，并计算蒙特卡罗模拟确定的平均孔隙半径，根据平均孔隙半径确定多孔介质的孔隙总数；根据Hertz接触变形计算在有效应力作用下的孔隙半径，并利用多孔介质的孔隙总数及孔隙半径构建多孔介质中颗粒的平均封堵强度模型；根据单次收敛时的平均封堵强度计算颗粒在多孔介质中的平均封堵强度。本申请将多孔介质中颗粒的封堵强度与颗粒粒径、岩石粒径、颗粒和岩石颗粒的岩性参数、孔隙结构联系起来，考虑有效应力对孔隙压实的影响，封堵强度模型精度更高。

技术领域

本发明涉及一种多孔介质中颗粒封堵强度的计算方法，特别是一种应力作用下多孔介质中颗粒封堵强度的计算方法。

背景技术

油藏一次开采后通常采用注水补充地层能量，但长期注水会加剧储层非均质性，导致水窜；一旦水沿着高渗透通道或裂缝进入生产井，原油产量就会显著下降，引起腐蚀结垢、污染环境甚至关井。因此，降低油井产水量是油田开发中后期的重要目标之一。

目前，调剖堵水在降低油井产水量方面被广泛采用，主要分为机械方法和化学方法两种。一般来说，机械方法主要是钻多分支井和放置隔水板，但这些措施成本较高。因此主要考虑化学方法，包括注聚合物、凝胶体系、颗粒体系、泡沫等来堵水。对于注聚合物方法，由于用量大，不适用于非均质严重的油藏；对于注凝胶体系方法，由于胶凝时间和强度易受其组成、储层矿物和流体的影响，具有不确定性；而注入泡沫法，存在有效期较短的问题，限制了其应用；注入颗粒体系可以将上述问题最小化。

预交联凝胶颗粒、微凝胶和分散颗粒凝胶因其封堵性能好、成本低、有效性长等优点，成为目前许多油田普遍采用的调剖堵水颗粒体系；虽然它们具有不同的合成条件和合成过程，但调剖封堵高渗通道或裂缝的机理是相似的；评价不同颗粒体系的调剖能力及其对储层的适应性是颗粒体系应用前的主要工作；从封堵过程中的受力分析可知，当颗粒堵塞孔喉时，摩擦阻力与流体推力保持平衡。流体推力作用于颗粒的单位面积上，可以用封堵强度来描述，确定颗粒与高渗透通道(或裂缝)之间的尺寸关系，决定了颗粒体系的封堵强度。

现有研究人员虽然对颗粒封堵强度进行了一些讨论，但评价方法比较单一，多采用实验分析的方法。此外，研究的颗粒体系大多是单一的尺寸，缺乏针对不同粒径的封堵强度模型，因此，限制了颗粒体系在不同渗透率油田调剖堵水过程中的应用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种应力作用下多孔介质中颗粒封堵强度的计算方法，预测计算应力作用下多孔介质中颗粒的封堵强度。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，所述颗粒在所述多孔介质内的运移过程中，由于与储层岩石密切接触，当颗粒大小与孔隙空间大小相当时，发生颗粒堵塞，所述应力作用下多孔介质中颗粒封堵强度的方法具体步骤如下：

1)采集堵塞颗粒的半径R_p、弹性模量E_p、泊松比v_p，岩石颗粒的半径R、弹性模量E_f、泊松比v_f、岩石颗粒表面的参数β，以及多孔介质的初始孔隙度多孔介质的初始最小孔隙半径r_min0，多孔介质的初始最大孔隙半径r_max0，获得采集数据；

2)根据步骤1)的采集数据，构建多孔介质中第i个孔的初始孔隙半径r_i0的模型，并计算蒙特卡罗模拟确定的平均孔隙半径根据平均孔隙半径计算多孔介质的孔隙总数J；

3)根据Hertz接触变形及步骤1)中的采集数据，计算在有效应力p_eff作用下，应力相关的孔隙半径r，并利用步骤2)中的单次收敛时多孔介质的孔隙总数J及孔隙半径r构建基于蒙特卡罗模拟多孔介质中颗粒的平均封堵强度δ_a模型；