CN112326512B - 流体流动弥散的模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种流体流动弥散的模拟方法，属于示踪剂技术领域。模拟方法包括：获取岩样的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数；根据孔隙结构特征参数，构建网络模型，网络模型为周期性网络模型；确定网络模型的驱动压力；根据驱动压力，调整得到网络模型中每个喉道的单道流速；基于网络模型模拟示踪剂的运移，以根据单道流速和孔隙结构特征参数，确定在设定时刻时，示踪剂在网络模型中的空间位置分布；根据在设定时刻时，示踪剂在网络模型重的空间位置分布，利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数。本公开可以模拟示踪剂在流体介质中运移时的弥散。
Description
技术领域
本公开属于示踪剂技术领域，特别涉及一种流体流动弥散的模拟方法。
背景技术
在油藏注水开发过程中，示踪剂技术常被用于研究油水井连通性、注入水驱替速度、波及面积、储层非均质性和剩余油饱和度分布等。流体动力弥散是示踪剂运移过程中的重要现象，认清流体动力弥散能进一步掌握示踪剂在流体介质中的运移规律，从而指导油井开采的设计和油田开发中后期的制度调整。
发明内容
本公开实施例提供了一种流体流动弥散的模拟方法，可以模拟示踪剂在流体介质中运移时的弥散。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种流体流动弥散的模拟方法，所述模拟方法包括：
获取岩样的孔隙结构特征参数，所述孔隙结构特征参数包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数；
根据所述孔隙结构特征参数，构建网络模型，所述网络模型为周期性网络模型；
确定所述网络模型的驱动压力，所述驱动压力为所述网络模型的入口端和出口端之间的压差；
根据所述驱动压力，调整得到所述网络模型中每个喉道的单道流速；
基于所述网络模型模拟示踪剂的运移，以根据所述单道流速和所述孔隙结构特征参数，确定在设定时刻时，所述示踪剂在所述网络模型中的空间位置分布；
根据在所述设定时刻时，所述示踪剂在所述网络模型重的空间位置分布，利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数。
可选地，获取岩样的孔隙结构特征参数，包括：
将所述岩样分割为两部分；
对一部分所述岩样进行核磁共振实验，以得到所述孔喉平均半径和所述孔喉半径变异系数；
对另一部分所述岩样进行扫描电镜实验，以得到所述配位数。
可选地，所述根据所述驱动压力，调整得到所述网络模型中每个喉道的单道流速之前，包括：
根据所述驱动压力，对所述网络模型进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到所述网络模型的模拟渗透率；
若所述模拟渗透率和所述岩样的渗透率之间的差值大于渗透率阈值，则调整所述网络模型的所述配位数，直至所述模拟渗透率和所述岩样的渗透率之间的差值不大于所述渗透率阈值。
可选地，所述根据所述驱动压力，调整得到所述网络模型中每个喉道的单道流速，包括：
根据所述驱动压力，对所述网络模型进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到每个所述喉道的模拟单道流速；
根据所有所述模拟单道流速，计算得到所述网络模型的模拟平均流速；
根据所述模拟单道流速以及设定平均流速和所述模拟平均流速之间的比值，调整得到每个所述单道流速。
可选地，所述基于所述网络模型模拟示踪剂的运移，包括：
将所述网络模型的入口端处的喉道设定为起始喉道；
确定每个所述起始喉道的进入权值；
根据每个所述起始喉道的进入权值，确定所述示踪剂进入的所述起始喉道；
根据所述单道流速和所述起始喉道对应的所述孔隙结构特征参数，计算得到所述示踪剂在所述起始喉道中的停留时间。
可选地，所述确定每个所述起始喉道的进入权值，包括：
确定每个所述起始喉道的截面面积和所有所述起始喉道的截面面积之和；
根据所述起始喉道的截面面积和所有所述起始喉道的截面面积之和，计算得到每个所述起始喉道的进入权值。
可选地，所述基于所述网络模型模拟示踪剂的运移，还包括：
将除所述网络模型的入口端处的喉道之外的所有喉道设定为中间喉道；
根据设定平均流速、所述中间喉道的长度和流体介质的分子扩散系数，计算得到无因次参数；
若所述无因次参数大于1，则所述示踪剂优先进入与流出的所述喉道相邻的另一所述中间喉道中；
若所述无因次参数小于1，则确定每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值；
根据每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值，确定所述示踪剂进入的所述中间喉道；
根据所述单道流速和所述中间喉道对应的所述孔隙结构特征参数，计算得到所述示踪剂在所述中间喉道中的停留时间。
可选地，所述每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值，包括：
确定每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量和所有与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量之和；
根据每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量和所有与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量之和，计算得到每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值。
可选地，所述基于所述网络模型模拟示踪剂的运移，还包括：
若所述示踪剂所处的孔隙与死孔隙连通，则确定所述示踪剂在所述孔隙中的位移；
若所述示踪剂在所述孔隙中朝向所述死孔隙方向的位移大于所述孔隙的半径，则所述示踪剂进入所述死孔隙；
根据所述死孔隙对应的所述孔隙结构特征参数，计算得到所述示踪剂在所述死孔隙中的停留时间。
可选地，所述模拟方法，包括：
构建米级尺度的周期性网络模型。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过本公开实施例所提供的模拟方法，可以模拟示踪剂在流体介质中的弥散，首先，获取包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数的孔隙结构特征参数，以用于后续构建网络模型和以用于后续步骤中的相关计算。接着，根据孔隙结构特征参数，构建网络模型，且网络模型为周期性网络模型，这样可以实现了弥散的升尺度网络模拟。然后，确定网络模型的驱动压力，并根据驱动压力，调整得到网络模型中每个喉道的单道流速，以用于后续步骤中的相关计算。最后，基于网络模型模拟示踪剂的弥散，这样可以根据单道流速和孔隙结构特征参数，确定在设定时刻时，示踪剂在网络模型中的空间位置分布，进而利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数，实现了示踪剂在流体介质中的弥散研究。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种流体流动弥散的模拟方法；
图2是本公开实施例提供的另一种流体流动弥散的模拟方法；
图3是本公开实施例提供的示踪剂通过单根喉道的时间计算图；
图4是本公开实施例提供的示踪剂流线混合示意图；
图5是本公开实施例提供的示踪剂完全混合示意图；
图6是本公开实施例提供的示踪剂空间位置分布图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
本公开实施例提供了一种流体流动弥散的模拟方法，如图1所示，该模拟方法包括：
步骤101：获取岩样的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数。
需要说明的是，流体在岩样中的流动途径包括喉道和孔隙，一个孔隙可以连通有多个喉道，喉道可以视为各孔隙之间连通的通道。
步骤102：根据孔隙结构特征参数，构建网络模型，网络模型为周期性网络模型。
步骤103：确定网络模型的驱动压力，驱动压力为网络模型的入口端和出口端之间的压差；
步骤104：根据驱动压力，调整得到网络模型中每个喉道的单道流速；
步骤105：基于网络模型模拟示踪剂的运移，以根据单道流速和孔隙结构特征参数，确定在设定时刻时，示踪剂在网络模型中的空间位置分布。
步骤106：根据在设定时刻时，示踪剂在网络模型重的空间位置分布，利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数。
通过本公开实施例所提供的模拟方法，可以模拟示踪剂在流体介质中的弥散，首先，获取包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数的孔隙结构特征参数，以用于后续构建网络模型和以用于后续步骤中的相关计算。接着，根据孔隙结构特征参数，构建网络模型，且网络模型为周期性网络模型，这样可以实现了弥散的升尺度网络模拟。然后，确定网络模型的驱动压力，并根据驱动压力，调整得到网络模型中每个喉道的单道流速，以用于后续步骤中的相关计算。最后，基于网络模型模拟示踪剂的弥散，这样可以根据单道流速和孔隙结构特征参数，确定在设定时刻时，示踪剂在网络模型中的空间位置分布，进而利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数，实现了示踪剂在流体介质中的弥散研究。
图2是本公开实施例提供的另一种流体流动弥散的模拟方法，该模拟方法包括：
步骤201：获取岩样的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数。
可选地，岩样的孔隙结构特征参数，可以通过以下步骤获取：
步骤2011：将岩样分割为两部分。
步骤2012：对一部分岩样进行核磁共振实验，以得到孔喉平均半径和孔喉半径变异系数。
示例性地，按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6490-2014《岩样核磁共振参数实验室测量规范》对一部分岩样进行核磁共振实验，获取该部分岩样的T2谱。根据T2谱，获取孔隙和吼道半径频率分布图。根据孔隙和吼道半径频率分布图，获取孔喉平均半径和孔喉半径变异系数。
步骤2013：对另一部分岩样进行扫描电镜实验，以得到配位数。
示例性地，按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5162-2014《岩石样品扫描电子显微镜分析方法》对另一部分岩样进行扫描电镜实验，获取该部分岩样的扫描电镜图像。根据扫描电镜图像，分析岩样的连通情况，得到配位数。
需要说明的是，配位数是指连接每一个孔隙的喉道数量，在本实施例中为平均值。
步骤202：根据孔隙结构特征参数，构建网络模型，网络模型为周期性网络模型。
在上述实现方式中，周期性网络模型指的是具有多个相同的网格模型，首尾连接在一起，即一个网络模型的出口端与另一个网络模型的入口端连接，以此循环，实现了弥散的升尺度网络模拟。
示例性地，在步骤202中，可以构建米级尺度的周期性网络模型。
这样，可以更进一步的实现弥散的升尺度网络模拟，使模拟结果与实际更为接近。
步骤203：确定网络模型的驱动压力，驱动压力为网络模型的入口端和出口端之间的压差。
在上述实现方式中，驱动压力是人为设定值，可以为任意的压力值。
步骤204：验证网络模型。
可选地，网络模型的验证可以通过以下方式实现：
根据驱动压力，对网络模型进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到网络模型的模拟渗透率。
示例性地，可以利用多重网格法及GPU并行算法进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到网络模型的模拟渗透率。
需要说明的是，单相流体流动的网络模拟指的是，在驱动压力给定的情况下，流体在单个喉道中遵循Hagen-Poiseuille方程，孔隙服从质量守恒(Kirchoff定律)，根据上述两项原则就能确定网络模型中各孔隙的压力及各喉道的流量，然后根据达西定律确定网络模型的渗透率。
若模拟渗透率和岩样的渗透率之间的差值不大于渗透率阈值，则表示网络模型的准确度符合要求，可以直接使用，那么可以执行步骤205。
若模拟渗透率和岩样的渗透率之间的差值大于渗透率阈值，则表示网络模型的准确度不符合要求，不可以直接使用，需要调整网络模型的配位数，直至模拟渗透率和岩样的渗透率之间的差值不大于渗透率阈值。
需要说明的是，岩样的渗透率可以通过对岩样进行实验测量得到。
步骤205：根据驱动压力，调整得到网络模型中每个喉道的单道流速。
岩样可以视为特定多孔介质，在此情况下，弥散系数与网络模型的平均流速是一一对应的。但是，由于步骤203中的驱动压力是随意给定的，所以导致通过驱动压力直接计算得到的网络模型的平均流速，和设定平均流速是不同的，因此需要进行调整。又因为在短时间内，流体流动是稳定的，平均流速与驱动压力是成线性关系变化的，因此，可以通过调整驱动压力，实现平局流速的调整。
进一步说明的是，将网络模型的平均流速调整为设定平均流速，其目的是为了方便后续网络模型的计算值与实验值进行对比，及不同结构的多孔介质之间的弥散系数对比。
可选地，步骤205可以通过以下步骤实现：
步骤2051：根据驱动压力，对网络模型进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到每个喉道的模拟单道流速。
在上述实现方式中，对网络模型进行单相流体流动的网络模拟的方式，与步骤204中相同，在此不做赘述。
步骤2052：根据所有模拟单道流速，计算得到网络模型的模拟平均流速。
步骤2053：根据模拟单道流速以及设定平均流速和模拟平均流速之间的比值，调整得到每个单道流速。
在上述实现方式中，模拟单道流速，即根据驱动压力，基于网络模型模拟计算得到的每个喉道的流速。单道流速，即根据设定平均流速调整后的每个喉道的流速。
步骤206：计算得到示踪剂在起始喉道中的停留时间。
可选地，步骤206可以通过以下步骤实现：
步骤2061：将网络模型的入口端处的喉道设定为起始喉道。
步骤2062：确定每个起始喉道的进入权值。
示例性地，可以通过以下方式确定每个起始喉道的进入权值：
首先，确定每个起始喉道的截面面积和所有起始喉道的截面面积之和。
然后，根据起始喉道的截面面积和所有起始喉道的截面面积之和，计算得到每个起始喉道的进入权值。
可选地，可以通过以下公式计算得到每个起始喉道的进入权值：
其中，mi为起始喉道的进入权值，Ai为起始喉道的截面面积。
步骤2063：根据每个起始喉道的进入权值，确定示踪剂进入的起始喉道。
步骤2064：根据单道流速和起始喉道对应的孔隙结构特征参数，计算得到示踪剂在起始喉道中的停留时间。
可选地，可以通过以下公式计算得到示踪剂在起始喉道中的停留时间：
其中，t为示踪剂在单根喉道中的停留时间(s)，erfc为互补误差函数，l为喉道的长度(m)，r为喉道的半径(m)，vi为单道流速(m/s)，Dm为流体介质的分子扩散系数(m2/s)。
需要说明的是，喉道的长度和半径均属于孔隙结构特征参数。当示踪剂进入喉道后，其运移遵循Taylor-Aris弥散，同时结合对流弥散方程，即可得到上述累积分布函数CDF。
在得到上述公式(2)后，可以计算得到累积分布函数CDF的拐点，以拐点为分界点将累积分布函数CDF分成两部分，分别利用100个离散点对每部分函数进行离散化处理。并且，给定[0,1]的任意数x0，找到x0相邻的两个离散点(t1，x1)和(t2，x2)，通过线性插值方法求取x0对应的时间t0，即为示踪剂通过单根喉道的时间(参见图3)。
步骤207：判断示踪剂所处的孔隙是否与死孔隙连通，若连通，则执行步骤208，若不连通，则执行步骤210。
需要说明的是，死孔隙为不与其余喉道连通的孔隙，其中的示踪剂不会流入其余的喉道，仅能在死孔隙中运移，或者返回流出的喉道中。
在上述实现方式中，若孔隙与死孔隙连通，则示踪剂有可能进入死孔隙中；若孔隙不与死孔隙连通，则示踪剂自然不可能进入死孔隙中。因此，示踪剂在死孔隙中的运移规律，与示踪剂在孔隙和喉道中的运移规律不同，需要分开讨论以提高模拟准确度。
步骤208：判断示踪剂在孔隙中朝向死孔隙方向的位移是否大于孔隙的半径，若是，则示踪剂进入死孔隙，并执行步骤209，若否，则示踪剂未进入死孔隙，并执行步骤210。
在上述实现方式中，示踪剂由喉道中流出后，将进入孔隙中。若示踪剂在孔隙中朝向死孔隙方向的位移大于孔隙的半径，则表示示踪剂在进入了死孔隙。在此情况下执行步骤209。若示踪剂在孔隙中朝向死孔隙方向的位移小于孔隙的半径，则表示示踪剂在孔隙的位移过程中，进入了其余的喉道，即示踪剂未进入死孔隙。在此情况下执行步骤210。
示例性地，孔隙的半径属于孔隙结构特征参数。而示踪剂在孔隙中的位移包括对流位移和扩散位移。可以通过以下公式进行计算：
ΔSa＝viΔt； (3)
其中，ΔSa为对流位移(m)，vi为单道流速(m/s)，Δt为位移时间(s)，ΔSd为扩散位移(m)，Dm为流体介质的分子扩散系数。
根据公式(3)和(4)即可计算得到示踪剂在孔隙中朝向死孔隙方向的位移。
需要说明的是，公式(3)和(4)中的vi，为示踪剂将要进入的流道所对应的单道流速。
步骤209：根据死孔隙对应的孔隙结构特征参数，计算得到示踪剂在死孔隙中的停留时间。
在上述实现方式中，示踪剂在死孔隙中的停留时间服从概率密度函数，且与死孔隙对应的孔隙结构特征参数有关，具体可见参考文献(Dagdug L,Berezhkovskii A M,Makhnovskii Y A,et al.Transient diffusion in a tube with dead ends[J].TheJournal of Chemical Physics,2007,127(22):224712.)。示踪剂在确定死孔隙中停留时间后，在孔隙中持续进行对流位移和扩散位移，直到进入流出的喉道中。
步骤210：确定示踪剂进入的中间喉道。
将除网络模型的入口端处的喉道之外的所有喉道设定为中间喉道。
根据设定平均流速、中间喉道的长度和流体介质的分子扩散系数，计算得到无因次参数。
在上述实现方式中，无因次参数可以通过以下公式计算得到：
其中，Pe为无因次参数，v为设定平均流速(m/s)，l为喉道的长度(m)，Dm为流体介质的分子扩散系数。
若无因次参数大于1，则示踪剂优先进入与流出的喉道相邻的另一中间喉道中。
在上述实现方式中，若无因次参数大于1，则表示示踪剂在孔隙100中发生了流线混合。流线混合指流速较高时，流体按着流线进行运移。在此情况下，由于流线不能交叉，所以示踪剂优先进入邻近中间喉道200(参见图4)。
若无因次参数小于1，则确定每个与流出的喉道相连的中间喉道的进入权值。
在上述实现方式中，若无因次参数小于1，则表示示踪剂在孔隙100中发生了完全混合。完全混合指流速较低时，流体在孔隙100中混合均匀后，再流入其他中间喉道200。在此情况下，示踪剂进入其他中间喉道200的概率与中间喉道200的体积流量有关(参见图5)。
可选地，每个与流出的喉道相连的中间喉道的进入权值，可以通过以下步骤确定：
确定每个与流出的喉道相连的中间喉道的体积流量和所有与流出的喉道相连的中间喉道的体积流量之和。
根据每个与流出的喉道相连的中间喉道的体积流量和所有与流出的喉道相连的中间喉道的体积流量之和，计算得到每个与流出的喉道相连的中间喉道的进入权值。
可选地，可以通过以下公式计算得到每个与流出的喉道相连的中间喉道的进入权值：
其中，pi为中间喉道的进入权值，qi为中间喉道的体积流量。
根据每个与流出的喉道相连的中间喉道的进入权值，确定示踪剂进入的中间喉道。
步骤211：根据示踪剂进入的中间喉道，确定示踪剂在中间喉道中的停留时间。
在上述实现方式中，可以根据公式(2)计算得到示踪剂在中间喉道中的停留时间。
需要说明的是，若孔隙不与死孔隙连通，则可以将中间喉道的长度和与其连通的孔隙的半径之和，作为公式(2)中的l进行计算，如此可以提高计算效率。
步骤212：确定在设定时刻时，示踪剂在网络模型中的空间位置分布。
在上述实现方式中，由步骤206可以得到示踪剂在起始喉道中的停留时间，由步骤209可以得到示踪剂在死孔隙中的停留时间，由步骤211可以得到示踪剂在中间喉道中的停留时间。如此一来，即可以确定示踪剂在任一时刻所处的大致位置，即示踪剂处于起始喉道、中间喉道、非死孔隙或者死孔隙中。在确定了示踪剂在任一时刻所处的大致位置后，可以基于模拟的示踪剂的运移轨迹，结合孔隙结构特征参数，确定示踪剂在该时刻处于网络模型的位置。
需要说明的是，由于同时会在网络模型300的入口端释放多个示踪剂400，所以随着各示踪剂400的位移，在设定时刻时，可以得到各示踪剂400在网络模型300中的空间位置分布(参见图6)。
步骤213：根据在设定时刻时，示踪剂在网络模型重的空间位置分布，利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数。
下面，结合具体的示例，来对本公开提供的模拟方法进行描述：
(1)对岩石样品进行选取、制备，测量得到岩样的渗透率为262mD，并切割为A段和B段，对A段进行核磁共振实验，获取岩样的T2谱，将其转化为孔隙和吼道半径频率分布图；对B段进行扫描电镜实验，获取扫描电镜图像，分析岩样的连通情况，大致确定配位数为4。
(2)构建与岩样孔喉半径分布一致、配位数为4的米级尺度网络模型，进行单相流体流动的网络模拟，模拟得到网络模型的模拟渗透率为287mD。将其与岩样的渗透率进行对比，得到差值大于渗透率阈值。那么，调整模型配位数为3.9，再次进行单相流体流动的网络模拟，模拟得到网络模型的模拟渗透率为255mD，其与岩样的渗透率之差不大于渗透率阈值，即网络模型的模拟结果与岩样的实验测试结果吻合，可认为岩样配位数为3.9。
(3)确定驱动压力，并根据驱动压力，计算得到模拟单道流速vi及模拟平均流速v1。将vi乘以0.0001/v1，调整得到模型平均流速为0.0001m/s。
(4)在周期性边界条件下，模拟大量示踪剂的运移过程，记录示踪剂在五个固定时间(10000s,20000s,40000s,80000s,160000s，320000s)的空间位置分布(Xi,Yi,Zi)，即图6中所示的六处示踪剂400。
(5)利用矩分析法计算得到平均流速为0.0001m/s时的纵向弥散系数为5.1×10- 8m2/s，横向弥散系数为4.8×10-9m2/s。
以上仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种流体流动弥散的模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括：
获取岩样的孔隙结构特征参数，所述孔隙结构特征参数包括孔喉平均半径、孔喉半径变异系数和配位数；
根据所述孔隙结构特征参数，构建网络模型，所述网络模型为周期性网络模型；
确定所述网络模型的驱动压力，所述驱动压力为所述网络模型的入口端和出口端之间的压差；
根据所述驱动压力，调整得到所述网络模型中每个喉道的单道流速；
所述根据所述驱动压力，调整得到所述网络模型中每个喉道的单道流速，包括：根据所述驱动压力，对所述网络模型进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到每个所述喉道的模拟单道流速；根据所有所述模拟单道流速，计算得到所述网络模型的模拟平均流速；根据所述模拟单道流速以及设定平均流速和所述模拟平均流速之间的比值，调整得到每个所述单道流速；
基于所述网络模型模拟示踪剂的运移，以根据所述单道流速和所述孔隙结构特征参数，确定在设定时刻时，所述示踪剂在所述网络模型中的空间位置分布；
所述基于所述网络模型模拟示踪剂的运移，包括：将所述网络模型的入口端处的喉道设定为起始喉道；确定每个所述起始喉道的进入权值；根据每个所述起始喉道的进入权值，确定所述示踪剂进入的所述起始喉道；根据所述单道流速、流体介质的分子扩散系数和所述起始喉道对应的所述孔隙结构特征参数，计算得到所述示踪剂在所述起始喉道中的停留时间；
将除所述网络模型的入口端处的喉道之外的所有喉道设定为中间喉道；根据设定平均流速、所述中间喉道的长度和流体介质的分子扩散系数，计算得到无因次参数；若所述无因次参数大于1，则所述示踪剂优先进入与流出的所述喉道相邻的另一所述中间喉道中；若所述无因次参数小于1，则确定每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值；根据每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值，确定所述示踪剂进入的所述中间喉道；根据所述单道流速、流体介质的分子扩散系数和所述中间喉道对应的所述孔隙结构特征参数，计算得到所述示踪剂在所述中间喉道中的停留时间；
若所述示踪剂所处的孔隙与死孔隙连通，则确定所述示踪剂在所述孔隙中的位移；若所述示踪剂在所述孔隙中朝向所述死孔隙方向的位移大于所述孔隙的半径，则所述示踪剂进入所述死孔隙；根据所述死孔隙对应的所述孔隙结构特征参数，计算得到所述示踪剂在所述死孔隙中的停留时间；
根据在所述设定时刻时，所述示踪剂在所述网络模型中的空间位置分布，利用矩分析法计算得到纵向弥散系数和横向弥散系数。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，获取岩样的孔隙结构特征参数，包括：
将所述岩样分割为两部分；
对一部分所述岩样进行核磁共振实验，以得到所述孔喉平均半径和所述孔喉半径变异系数；
对另一部分所述岩样进行扫描电镜实验，以得到所述配位数。
3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述根据所述驱动压力，调整得到所述网络模型中每个喉道的单道流速之前，包括：
根据所述驱动压力，对所述网络模型进行单相流体流动的网络模拟，以模拟计算得到所述网络模型的模拟渗透率；
若所述模拟渗透率和所述岩样的渗透率之间的差值大于渗透率阈值，则调整所述网络模型的所述配位数，直至所述模拟渗透率和所述岩样的渗透率之间的差值不大于所述渗透率阈值。
4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述确定每个所述起始喉道的进入权值，包括：
确定每个所述起始喉道的截面面积和所有所述起始喉道的截面面积之和；
根据所述起始喉道的截面面积和所有所述起始喉道的截面面积之和，计算得到每个所述起始喉道的进入权值。
5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述确定每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值，包括：
确定每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量和所有与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量之和；
根据每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量和所有与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的体积流量之和，计算得到每个与流出的所述喉道相连的所述中间喉道的进入权值。
6.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述模拟方法，包括：
构建米级尺度的周期性网络模型。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102913233A (zh) * | 2012-11-03 | 2013-02-06 | 中国石油大学(华东) | 一种基于无因次对比图版的优势流动通道识别方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102913233A (zh) * | 2012-11-03 | 2013-02-06 | 中国石油大学(华东) | 一种基于无因次对比图版的优势流动通道识别方法 |
| CN108875096A (zh) * | 2017-05-09 | 2018-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 岩心尺度的仿真模型构建方法 |
| CN108729908A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-11-02 | 中国石油大学(华东) | 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 |
| CN108918388A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-30 | 武汉大学 | 地下水含水层溶质弥散系数及孔隙速率测定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 戚涛 等."基于逾渗网络模型的弥散系数与渗透率关系研究".《水动力学研究与进展》.2017,第32卷(第4期),第477-483页. * |
| 郝金克."利用无因次压力指数定性识别优势通道".《特种油气藏》.2014,第21卷(第4期),第123-125页. * |
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