酸压裂缝内酸液指进演化数值模拟研究

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碳酸盐岩储层是重要的油气资源产层之一,近年来产量已达到油气总产量一半以上。由于碳酸盐岩储层自身特点和酸化压裂的双重优点,酸压已成为高效开发碳酸盐岩油气藏的关键技术。而制约酸压效果的主要参数酸蚀裂缝导流能力和酸蚀缝长,都与裂缝内酸液流动反应情况密切相关。若酸液在缝内发生指进,一方面会加强酸液对裂缝壁面的非均匀刻蚀,另一方面会降低酸液滤失速度,延缓酸岩反应速率,从而改善酸压效果。然而,国内外学者所研究的指进现象大多数是发生在Hele-Shaw Cell和多孔介质中的,不同于酸压缝内的酸液指进,且关于酸液指进的研究甚少。鉴于此,本文将从指进力学机理分析入手,对酸液指进分别进行物理模拟和数值模拟,并全面分析各个影响因素对酸液指进演化特征的影响规律。主要完成内容有:(1)在前人对指进力学机理研究的基础上,构建出酸压缝内酸液指进的数学物理模型,进一步揭示出指进现象的实质。(2)以相似原理为指导,通过改进现有指进物理模拟装置,制备出大尺寸“三板双缝常压高温“可视化酸液指进物理模拟装置,并成功实施了12组高温下酸液指进模拟实验,重点考察了温度对指进形态特征的影响规律。(3)在系统分析界面追踪和多相流模拟方法的基础上,提出了一种基于VOF方法的酸液指进演化数值模拟方法,具有针对性强、经济、快速、准确、重复性好等优点。(4)首次使用"VOF模型+UDF”混合方法成功实现了缝内酸液指进数值模拟,并分析了重力、流体间黏度比、注入速率、密度差、裂缝壁面粗糙度、地层温度等对酸液指进形态特征的单因素和多因素综合影响,从中得到了酸液指进各影响因素的显著性排序及其效应曲线。综上所述,本文在前人研究的基础上,圆满完成了复杂酸液指进演化形态的高温物理及数值模拟,也全面深入分析了各影响因素对缝内酸液指进演化特征的影响规律。在此基础上,给出了实现酸液指进的酸压设计与施工优化的几点建议。
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