[发明专利]一种碳酸盐岩酸化数值模拟方法

权利要求书

1.一种碳酸盐岩酸化数值模拟方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，选取碳酸盐岩目标区块，获取目标区块的区块概况，收集目标区块基础资料，包括地震资料、测井资料和取芯资料；

步骤2，基于MATLAB软件建立碳酸盐岩酸化模型，碳酸盐岩酸化模型设置有岩石体系、酸液体系，结合目标区块基础资料，确定碳酸盐岩酸化模型的计算范围，并对碳酸盐岩酸化模型的计算区域进行网格划分，设置碳酸盐岩酸化数值模拟时间t；

步骤3，基于目标区块的取芯资料，选取基质岩心进行岩石物理实验，获取目标区块内的基质岩心信息，包括基质岩心的密度、孔隙度、渗透率、成分组成、比表面积、含量以及分布情况，并根据基质岩心信息，设置碳酸盐岩酸化模型岩石体系中基质岩心参数的初始值；

步骤4，基于目标区块的取芯资料，选取基质岩心进行应力模拟实验，结合地震资料和测井资料，获取目标区块内的裂缝信息，包括裂缝的数量、方位、开度、粗糙度以及内部充填程度，设置岩石体系中裂缝参数的初始值；

步骤5，基于目标区块的区块概况，结合取芯资料和地震资料，获取目标区块内的溶洞信息，包括溶洞的数量、大小、形状以及内部填充程度，设置岩石体系中溶洞参数的初始值；

步骤6，结合目标区块的区块概况，进行目标区块酸化设计，确定碳酸盐岩酸化模型的酸液体系，包括酸液的流体组分、粘度、密度、浓度、扩散系数和含量，以及酸液与碳酸盐岩进行化学反应的本征速率和反应级数，并设置碳酸盐岩酸化模型中酸液体系参数的初始值；

步骤7，基于碳酸盐岩酸化模型，针对酸液体系和岩石体系建立控制方程和辅助方程，具体包括以下子步骤：

步骤7.1：建立孔隙度和渗透率辅助方程以及孔隙度和比表面积辅助方程；

利用孔隙度和渗透率辅助方程计算酸化过程中岩石的渗透率，公式如下所示：

式中，k₀表示酸化初始时刻岩石的渗透率，单位为m²；k表示酸化过程中岩石的渗透率，单位为m²；

利用孔隙度和比表面积辅助方程计算酸化过程中岩石的比表面积，公式如下所示：

式中，S₀表示酸化初始时刻岩石的比表面积，单位为m²；S表示酸化过程中岩石的比表面积，单位为m²；φ_0,fluid表示酸化初始时刻的流体含量，单位为％，包括酸化初始时刻基质岩心、裂缝和溶洞内部的流体含量；

步骤7.2：根据质量守恒定律，建立流体连续性方程计算流体的压力，公式如下所示：

式中，ρ_liquid表示流体密度，单位为kg/m³；

再根据动量守恒定律，建立Naier-Stokes-Darcy方程，将计算的酸化过程中流体的压力和岩石的渗透率代入Naier-Stokes-Darcy方程内，计算酸化过程中流体的速度，公式如下所示：

式中，p表示流体的压力，单位为MPa；μ表示流体的粘度，单位为mPa·s；k表示岩石的渗透率，单位为m²；u表示流体的速度，单位为m/s；

步骤7.3：根据质量守恒定律，建立酸液连续性方程，利用酸液连续性方程计算酸化过程中酸液的含量c_acid，公式如下所示：

式中，φ_fluid表示流体的含量，单位为％；c_acid表示酸液的含量，单位为mol/m³；D_acid表示酸液的扩散系数，单位为m²/s；

步骤7.4：根据质量守恒定律，建立岩石连续性方程，利用岩石连续性方程计算酸化过程中岩石的含量，公式如下所示：

其中，

式中，φ_solid表示岩石的含量，单位为％；ρ_solid表示岩石的密度，单位为kg/m³；t表示酸化数值模拟时间，单位为s；S表示岩石的比表面积，单位为1/m；M_solid表示岩石的摩尔质量，单位为g/mol；R_acid表示酸液体系中酸液的化学反应速率，单位为mol/(m²·s)；k_s表示酸液与碳酸盐岩进行化学反应的本征速率，单位为mol^1-n/(m^2-3n·s)；n表示酸液与碳酸盐岩进行化学反应的反应级数，单位为1；c_acid表示酸液的含量，单位为mol/m³；

步骤8，基于MATLAB软件，利用碳酸盐岩酸化模型进行碳酸盐岩酸化数值模拟，求解碳酸盐岩酸化模型中酸液体系、岩石体系的控制方程和辅助方程，模拟碳酸盐岩酸化全过程。