CN113657054B - 乳化堵塞损害油气层的建模方法、损害程度时空演化4d定量与智能诊断方法及其系统 - Google Patents

乳化堵塞损害油气层的建模方法、损害程度时空演化4d定量与智能诊断方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油田勘探技术领域，公开了一种乳化堵塞损害储层的建模方法与系统以及确定储层损害程度的方法与系统。所述建模方法包括：确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；以及根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程。本发明可定量模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演。

Description

乳化堵塞损害油气层的建模方法、损害程度时空演化4D定量 与智能诊断方法及其系统
技术领域
本发明涉及油田勘探技术领域，具体地涉及一种乳化堵塞损害储层的建模方法与系统以及确定储层损害程度的方法与系统。
背景技术
油田勘探开发的各个时期，由于受到多种内外因素影响，会导致储层原有的物理、化学、热力学和水动力学平衡状态变化，不可避免的使储层近井壁区乃至远井壁区的储层内部渗透率降低，堵塞流体流动，造成储层损害和油井产量下降，甚至“枪毙”储层。造成储层损害的原因是多样的、复杂的，特别是在生产过程中，储层岩石储渗空间、表面润湿性、水动力学场、温度场、岩石种类等不断发生变化，使损害机理随时间而变，且损害周期长、范围宽，损害更具复杂性和叠加性。储层损害一旦发生，必须根据储层损害情况采取相应的解堵措施恢复流体流动通道，以便提高油井产量和水井注入能力。因此，厘清待解堵井储层损害究竟由哪些因素造成、各损害因素所占比例如何，以及储层损害的空间分布规律和随时间变化规律对解堵措施优化设计至关重要，并直接影响解堵和增产效果好坏。
目前，诊断储层损害的方法可分为矿场诊断法和室内评价法。其中，所述矿场诊断法包括试井法。虽然所述试井法可以定量给出表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的表皮系数、堵塞比、附加压降等重要参数，但由其表征的表皮系数与其它参数相互联系。也就是说，通过所述试井法得出的表皮系数并不仅仅反映真实储层损害特征，还是各个环节、多因素的综合表现(即其是真实损害表皮系数和由井斜表皮系数、储层形状表皮系数、打开储层不完善表皮系数、非达西流表皮系数、射孔表皮系数等组成的拟表皮系数之和)，必须进行表皮系数分解才能得到真实损害表皮系数。其中，所述室内评价法包括岩心流动实验法。所述岩心流动实验法是通过岩心驱替前后的渗透率变化来了解损害程度大小，虽然比较适合研究单因素储层损害，但难以反映较大尺度上储层损害规律。并且，因室内岩心实验条件比较理想化、评价用岩心都是原始状态岩心、无法考虑储层特性动态变化，使实验结果与井下储层真实损害出入较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种乳化堵塞损害储层的建模方法与系统以及确定储层损害程度的方法与系统，其可定量模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种乳化堵塞损害储层的建模方法，所述建模方法包括：确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；以及根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程，其中所述时空演化模拟方程用于模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
优选地，所述确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度包括：建立所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的达西表观速度。
优选地，所述确定所述油相的粘度包括：根据所述储层的温度场
Figure BDA0003232445290000031
及下式表示的所述油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度
Figure BDA0003232445290000032
其中，γAPI为所述油相的重力参数，a、b均为常数；以及
Figure BDA0003232445290000033
为所述储层内的任意点的空间位置。
优选地，在执行所述确定所述油相的粘度的步骤之前，所述建模方法还包括：根据所述流体的导热系数、所述储层的热扩散系数、外来流体的平均流速及所述储层的热平衡方程，确定所述储层的温度场。
优选地，所述流体的乳化条件为：
Figure BDA0003232445290000034
其中，μw为所述流体中的水相的粘度；μo为所述油相的粘度；Kw为事所述水相的渗透率；Ko为所述油相的渗透率；ρw为所述水相的密度；ρo为所述油相的密度；g为重力加速度；
Figure BDA0003232445290000035
为所述油相的粘度；
Figure BDA0003232445290000036
为所述流体的达西表观速度；以及
Figure BDA0003232445290000037
为所述储层内的任意点的空间位置。
优选地，所述确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径包括：
根据所述流体的达西表观速度
Figure BDA0003232445290000038
所述油相的粘度
Figure BDA0003232445290000039
及所述流体的乳化条件，确定下式表示的所述乳化液滴的半径：
Figure BDA00032324452900000310
其中，σ为油水界面张力；
Figure BDA0003232445290000041
为所述储层的孔径的均值；φ为所述储层的孔隙度；K为所述储层的渗透率；ρ为所述油相的密度；以及iΔt为第i个时间增量，i为非负整数。
优选地，所述确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程包括：根据所述储层的孔隙的孔径分布函数N(λ,μs,σs)及所述乳化液滴的半径
Figure BDA0003232445290000042
确定下式表示的所述乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程：
Figure BDA0003232445290000043
其中，
Figure BDA0003232445290000044
为所述储层的堵塞概率；μs、σs分别为第一孔径分布特征参数与第二孔径分布特征参数；iΔt为第i个时间增量，i为非负整数；以及
Figure BDA0003232445290000045
为所述储层内的任意点的空间位置。
通过上述技术方案，本发明创造性地确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；根据所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程。由此，通过所确定的时空演化模拟方程可定量模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
本发明第二方面提供一种确定储层损害程度的方法，所述方法包括：基于所述的乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述储层的堵塞概率；以及基于所确定的所述储层的堵塞概率，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
优选地，所述特征参数为所述储层的渗透率，相应地，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure BDA0003232445290000051
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000052
Figure BDA0003232445290000053
其中，
Figure BDA0003232445290000054
为所述储层的孔径的均值；
Figure BDA0003232445290000055
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；以及n为时间增量Δt的总个数。
优选地，所述特征参数为所述储层的表皮系数，相应地，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure BDA0003232445290000056
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000057
Figure BDA0003232445290000058
以及基于所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000059
及公式
Figure BDA00032324452900000510
计算所述储层的表皮系数
Figure BDA00032324452900000511
其中，
Figure BDA00032324452900000512
为所述储层的孔径的均值；
Figure BDA00032324452900000513
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；n为时间增量Δt的总个数；rw为所述待诊断井的井筒半径，以及rsw为所述储层的损害半径。
通过上述技术方案，通过所确定的时空演化模拟方程可计算储层的堵塞概率，然后根据所确定的堵塞概率确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数(例如所述储层的渗透率和/或表皮系数)，由此可定量模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
相应地，本发明第三方面还提供一种乳化堵塞损害储层的建模系统，所述建模系统包括：速度确定装置，用于确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；粘度确定装置，用于根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；半径确定装置，用于根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；以及模拟方程确定装置，用于根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程，其中所述时空演化模拟方程用于模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
所述乳化堵塞损害储层的建模系统与上述乳化堵塞损害储层的建模方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
相应地，本发明第四方面还提供一种确定储层损害程度的系统，所述系统包括：堵塞概率确定装置，用于基于所述的乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述储层的堵塞概率；以及特征参数确定装置，用于基于所确定的所述储层的堵塞概率，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
所述确定储层损害程度的系统与上述确定储层损害程度的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
相应地，本发明第五方面还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的乳化堵塞损害储层的建模方法和/或所述的确定储层损害程度的方法。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的乳化堵塞损害储层的建模方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的方法的流程图；
图3是本发明一实施例提供的表皮系数随时间演化的示意图；
图4是本发明一实施例提供的由储层渗透率表征的在第40天乳化堵塞损害储层的半径的示意图；
图5是本发明一实施例提供的乳化堵塞损害储层的建模系统的结构图；以及
图6是本发明一实施例提供的乳化堵塞损害储层的建模系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在储层中的多孔介质中，油、水两相间的低界面张力和高机械剪切力是引起乳状液形成的主要因素。因此，基于储层温度场对油相粘度的影响和流体的乳化条件，确定形成的乳化液滴的半径；然后基于储层的孔径分布函数与所述乳化液滴的半径，确定堵塞概率的时空演化控制唯象模型；接着，再结合堵塞概率和渗透率等储层损害特征参数间的关系，就可诊断渗透率等储层损害特征参数的时空场分布。
需要说明的是，为了简单描述起见，在本发明的各个实施例中的随时空演化的物理量、化学量可省略变量
Figure BDA0003232445290000071
例如
Figure BDA0003232445290000072
可简写为T。
图1是本发明一实施例提供的乳化堵塞损害储层的建模方法的流程图。所述建模方法可包括步骤S101-S104。
步骤S101，确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度。
其中，所述待诊断井可例如为采油井。
对于步骤S101，所述确定储层中的流体的速度可包括：建立所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的达西表观速度。
具体地，压力是驱动固-液混合液从注水井的井筒持续侵入待诊断井周围的储层的动力，由此可建立如公式(1)的所述流体进入储层的压力传导方程：
Figure BDA0003232445290000081
再根据公式(1)及达西公式(如下式(2))可确定所述流体的达西表观速度，
Figure BDA0003232445290000082
其中，
Figure BDA0003232445290000083
为所述流体的压力；φ0为所述储层的孔隙度的初始值；μ为流体粘度；ct为流体-岩石综合压缩系数以及
Figure BDA0003232445290000084
为所述储层的渗透率。
步骤S102，根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度。
在执行步骤S102之前，所述建模方法还可包括：根据所述流体的导热系数、所述储层的热扩散系数、外来流体的平均流速及所述储层的热平衡方程，确定所述储层的温度场。
具体地，根据所述流体的导热系数Df、所述储层的热扩散系数Dl、外来流体的平均流速um及下式(3)表示的所述储层的热平衡方程，确定所述储层的温度场
Figure BDA0003232445290000091
Figure BDA0003232445290000092
结合初始条件以及边界条件，通过该公式(3)可以计算所述储层的不同时间-空间下的温度分布(即温度场)，具体计算过程可详见下文描述。
对于步骤S102，根据所述储层的温度场
Figure BDA0003232445290000093
及下式(4)表示的所述油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度
Figure BDA0003232445290000094
Figure BDA0003232445290000095
其中，γAPI为所述油相的重力参数，a、b均为常数；以及
Figure BDA0003232445290000096
为所述储层内的任意点的空间位置。可根据公式(3)与(4)计算得到所述储层的不同时间-空间条件下的油相的粘度分布。由于油相的粘度分布受储层的温度分布的影响较大，故考虑了储层的温度场的油相粘度的计算结果更为准确，根据该油相粘度可更精确地模拟乳化堵塞对储层造成的损害。
步骤S103，根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径。
其中，所述流体的乳化条件可为下式(5)表示的临界条件：
Figure BDA0003232445290000097
其中，μw为所述流体中的水相的粘度；μo为所述油相的粘度；Kw为事所述水相的渗透率；Ko为所述油相的渗透率；ρw为所述水相的密度；ρo为所述油相的密度；g为重力加速度；
Figure BDA0003232445290000098
为所述油相的粘度；
Figure BDA0003232445290000099
为所述流体的达西表观速度；以及
Figure BDA00032324452900000910
为所述储层内的任意点的空间位置。
也就是说，如果不等式(5)成立，则说明储层中发生了油水乳化。
对于步骤S103，所述确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径可包括：根据所述流体的达西表观速度
Figure BDA00032324452900000911
所述油相的粘度
Figure BDA00032324452900000912
及所述流体的乳化条件，确定下式(6)表示的所述乳化液滴的半径：
Figure BDA0003232445290000101
其中，σ为油水界面张力；
Figure BDA0003232445290000102
为所述储层的孔径的均值；φ为所述储层的孔隙度；K为所述储层的渗透率；ρ为所述油相的密度；以及iΔt为第i个时间增量，i为非负整数。
步骤S104，根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程。
其中，所述时空演化模拟方程可用于模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
对于步骤S104，所述确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程可包括：根据所述储层的孔隙的孔径分布函数N(λ,μs,σs)及所述乳化液滴的半径
Figure BDA0003232445290000103
确定下式(7)表示的所述乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程：
Figure BDA0003232445290000104
其中，
Figure BDA0003232445290000105
为所述储层的堵塞概率；μs、σs分别为第一孔径分布特征参数与第二孔径分布特征参数；iΔt为第i个时间增量，i为非负整数；以及
Figure BDA0003232445290000106
为所述储层内的任意点的空间位置。
在一实施例中，可将所述储层中的孔隙的孔径分布函数N(λ)近似为下式(8)表示的log-normal函数：
Figure BDA0003232445290000111
关于上式中的μs、σs可具体通过以下过程进行计算：根据现场数据可计算得到孔径均值和标准差分别为
Figure BDA0003232445290000112
(即
Figure BDA0003232445290000113
)与
Figure BDA0003232445290000114
进而可根据孔径均值和标准差得到下式(9)表示的第一孔径分布特征参数μs、第二孔径分布特征参数σs的表达式：
Figure BDA0003232445290000115
由于孔径均值和标准差是已知量，故可得到相应的μs、σs，然后将μs、σs代入上式(8)可得出孔径分布函数的具体形式。
对于某一半径为λo的乳化液滴，只有分布函数中小于λo的那部分孔径才会被乳化液滴堵塞，因此，上式(7)中的堵塞概率β(即0到λo的累积分布)可具体表示为下式(10)：
Figure BDA0003232445290000116
其中，erfc()即为余误差函数：
Figure BDA0003232445290000117
综上所述，本发明创造性地确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；根据所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程。由此，通过所确定的时空演化模拟方程可定量模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
图2是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的方法的流程图。如图2所示，所述确定储层损害程度的方法可包括步骤S201-S202。
步骤S201，基于所述的乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述储层的堵塞概率。
对于上述公式(10)所示的乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程的求取，需要根据公式(3)计算得到
Figure BDA0003232445290000121
对于公式(3)而言，在一维情形下，该类方程可以整理为以下的一般形式：
Figure BDA0003232445290000122
其中，aa,bb,cc可为常数(如扩散系数)，也可为函数(如所述流体的速度)；f可为压力、物质浓度(例如体积分数)、应力、温度等。对时间采用向后差分，空间采用中心差分。则上述方程可以有如下差分格式：
Figure BDA0003232445290000123
其中，i＝1,2,3...Ni，
Figure BDA0003232445290000124
n＝1,2,3...，t＝nΔt，Ni为离散空间点个数。
求解区间为x∈(0,xmax)，Δx、Δt为空间、时间步长。同时，考虑初始条件
Figure BDA0003232445290000126
和边界条件(fi n|i＝1＝f0,n＝1,2,3...(井壁处)以及
Figure BDA0003232445290000125
)(构造了一个虚拟网格i+1，预设范围的边界处或距井壁数米处)。
首先，对于i＝2,3,...,Ni-1整理上述差分格式有：
Figure BDA0003232445290000131
Figure BDA0003232445290000132
Figure BDA0003232445290000133
Figure BDA0003232445290000134
其中，A1i，A2i，A3i分别为，
Figure BDA0003232445290000135
同时，据公式(3)可确定ai、bi与ci。并将所确定的ai、bi与ci代入公式(14)可得到迭代关系式(13)的具体表现形式，由于该迭代关系式(13)的具体表现形式复杂，故在此不对其进行列出。然后，利用初始条件和边界条件进行迭代计算就可得到场f的值。
接着，对说明边界条件的差分求解过程进行说明。
上述迭代关系式(13)适用于非边界网格。而对于i＝1(井壁处)而言，因为采用的是点中心网格，且其为狄利克雷(Dirichlet)边界条件，故直接可得到以下关系式：
f1 n＝f0(常数)，i＝1 (15)
对于i＝N(预设范围的边界处距井壁数米处)而言，其为诺伊曼或第二类(Neumann)边界条件，增加一个虚拟网格i＝Ni+1，由
Figure BDA0003232445290000136
知
Figure BDA0003232445290000137
将其代入式(13)可知：
Figure BDA0003232445290000138
根据上述过程可求解出场函数f的时空变化情况。由于上述数值模型是针对待诊断井(注水井)的井筒附近储层建立的，在求解某物理量f在井周的分布时，需要采用柱坐标系。由此，式
Figure BDA0003232445290000141
需要变换为
Figure BDA0003232445290000142
这种形式不利于等距差分，可以引入坐标变换：r＝rwex′，其中，rw为井筒半径，x′为一个无量纲的空间坐标。将这个变换代入一般方程中，可以得到关于x′的方程：
Figure BDA0003232445290000143
如果将
Figure BDA0003232445290000144
和
Figure BDA0003232445290000145
作为新的方程系数，则上式和
Figure BDA0003232445290000146
相比，本质上是一样的。因此，便可以在x′坐标进行等距差分并沿用前述的迭代格式。计算完f的值后，再将空间坐标从x′映射回r即可得到f(r,t)。
在通过上述方法计算得到所述储层的温度场
Figure BDA0003232445290000147
之后，再根据上述公式(4)、(6)、(10)可计算得到所述储层的堵塞概率，由此通过上述乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程综合考虑了乳化堵塞时多种物理化学因素对储层损害的影响，由此通过该步骤S201求解得到的储层的堵塞概率非常精确。
步骤S202，基于所确定的所述储层的堵塞概率，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
其中，所述特征参数可为所述储层的渗透率。
对于步骤S202，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数可包括：基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure BDA0003232445290000148
及下式(18)，计算所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000149
Figure BDA0003232445290000151
其中，μs为第一孔径分布特征参数；
Figure BDA0003232445290000152
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；以及n为时间增量Δt的总个数。
其中，所述特征参数可为所述储层的表皮系数。
对于步骤S202，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数可包括：基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure BDA0003232445290000153
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000154
以及基于所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000155
及公式(19)，计算所述储层的表皮系数
Figure BDA0003232445290000156
Figure BDA0003232445290000157
其中，μs为第一孔径分布特征参数；
Figure BDA0003232445290000158
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；n为时间增量Δt的总个数；rw为所述待诊断井的井筒半径，以及rsw为所述储层的损害半径。
通过该步骤S202得到的特征参数(例如所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000159
与表皮系数
Figure BDA00032324452900001510
)是时空演化4D定量模拟的结果(如图3所示)。更具体地，图4示出了由储层渗透率损害率(基于所述储层的渗透率
Figure BDA00032324452900001511
及公式
Figure BDA00032324452900001512
确定所述储层的渗透率损害率I(ri,t)，其中
Figure BDA00032324452900001513
为
Figure BDA00032324452900001514
的最大值)表征的在第40天乳化损害储层的半径的示意图(如箭头所指示的半径)，相关工作人员可通过该图4直观地确认储层被损害的程度。因此，可根据渗透率或表皮系数的演化特点进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义。
综上所述，本发明创造性地通过所确定的时空演化模拟方程可计算储层的堵塞概率，然后根据所确定的堵塞概率确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数(例如所述储层的渗透率和/或表皮系数)，由此可定量模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对未发生储层损害的井进行储层损害定量预测和损害规律时空推演，为预防或避免储层损害、制定油藏的开发方案以及之后增产措施具有科学指导意义，以及对已损害井优化设计解堵措施、提高或恢复油井产量和水井注水能力，以及提高油藏数值模拟精度都具有十分重大意义。
图5是本发明一实施例提供的乳化堵塞损害储层的建模系统的结构图。如图5所示，所述建模系统包括：速度确定装置10，用于确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；粘度确定装置20，用于根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；半径确定装置30，用于根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；以及模拟方程确定装置40，用于根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程，其中所述时空演化模拟方程用于模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
优选地，所述速度确定装置10用于确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度包括：建立所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的达西表观速度。
优选地，所述粘度确定装置20用于确定所述油相的粘度包括：根据所述储层的温度场
Figure BDA0003232445290000171
及下式表示的所述油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度
Figure BDA0003232445290000172
其中，γAPI为所述油相的重力参数，a、b均为常数；以及r为所述储层内的任意点的空间位置。
优选地，所述建模系统还包括：温度场确定装置(未示出)，用于根据所述流体的导热系数、所述储层的热扩散系数、外来流体的平均流速及所述储层的热平衡方程，确定所述储层的温度场。
优选地，所述流体的乳化条件为：
Figure BDA0003232445290000173
其中，μw为所述流体中的水相的粘度；μo为所述油相的粘度；Kw为事所述水相的渗透率；Ko为所述油相的渗透率；ρw为所述水相的密度；ρo为所述油相的密度；g为重力加速度；
Figure BDA0003232445290000174
为所述油相的粘度；
Figure BDA0003232445290000175
为所述流体的达西表观速度；以及
Figure BDA00032324452900001710
为所述储层内的任意点的空间位置。
优选地，所述半径确定装置30用于确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径包括：根据所述流体的达西表观速度
Figure BDA0003232445290000176
所述油相的粘度
Figure BDA0003232445290000177
及所述流体的乳化条件，确定下式表示的所述乳化液滴的半径：
Figure BDA0003232445290000178
其中，σ为油水界面张力；
Figure BDA0003232445290000179
为所述储层的孔径的均值；φ为所述储层的孔隙度；K为所述储层的渗透率；ρ为所述油相的密度；以及iΔt为第i个时间增量，i为非负整数。
优选地，所述模拟方程确定装置40用于确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程包括：根据所述储层的孔隙的孔径分布函数N(λ,μs,σs)及所述乳化液滴的半径
Figure BDA0003232445290000181
确定下式表示的所述乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程：
Figure BDA0003232445290000182
其中，
Figure BDA0003232445290000183
为所述储层的堵塞概率；μs、σs分别为第一孔径分布特征参数与第二孔径分布特征参数；iΔt为第i个时间增量，i为非负整数；以及
Figure BDA0003232445290000189
为所述储层内的任意点的空间位置。
所述乳化堵塞损害储层的建模系统与上述乳化堵塞损害储层的建模方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
图6是本发明一实施例提供的确定储层损害程度的系统的结构图。如图6所示，所述系统可包括：堵塞概率确定装置50，用于基于所述的乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述储层的堵塞概率；以及特征参数确定装置60，用于基于所确定的所述储层的堵塞概率，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
优选地，所述特征参数为所述储层的渗透率，相应地，所述特征参数确定装置60包括：渗透率确定模块(未示出)，用于基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure BDA0003232445290000184
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000185
Figure BDA0003232445290000186
其中，
Figure BDA0003232445290000187
为所述储层的孔径的均值；
Figure BDA0003232445290000188
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；以及n为时间增量Δt的总个数。
优选地，所述特征参数为所述储层的表皮系数，相应地，所述特征参数确定装置60包括：渗透率确定模块(未示出)，用于基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure BDA0003232445290000191
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000192
Figure BDA0003232445290000193
以及表皮系数确定模块(未示出)，用于基于所述储层的渗透率
Figure BDA0003232445290000194
及公式
Figure BDA0003232445290000195
计算所述储层的表皮系数
Figure BDA0003232445290000196
其中，
Figure BDA0003232445290000197
为所述储层的孔径的均值；
Figure BDA0003232445290000198
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；n为时间增量Δt的总个数；rw为所述待诊断井的井筒半径，以及rsw为所述储层的损害半径。
所述确定储层损害程度的系统与上述确定储层损害程度的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
相应地，本发明一实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的乳化堵塞损害储层的建模方法和/或所述的确定储层损害程度的方法。
所述机器可读存储介质包括但不限于相变内存(相变随机存取存储器的简称，Phase Change Random Access Memory，PRAM，亦称为RCM/PCRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体(Flash Memory)或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备等各种可以存储程序代码的介质。
上述步骤S101-S104及步骤S201-202均可通过计算机来执行。并且，步骤S101-S104所涉及的各种物理化学量的处理过程实现了对乳化堵塞损害储层的时空演化场的模拟，以及步骤S201-S202所涉及的各种物理化学量的处理过程实现了对乳化堵塞损害储层的时空演化的预测。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种乳化堵塞损害储层的建模方法，其特征在于，所述建模方法包括：
确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；
根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；
根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；以及
根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程，其中所述时空演化模拟方程用于模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程,
其中，所述确定所述油相的粘度包括：
根据所述储层的温度场
Figure FDA0003641210570000011
及下式表示的所述油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度
Figure FDA0003641210570000012
Figure FDA0003641210570000013
其中，γAPI为所述油相的重力参数，a、b均为常数；以及
Figure FDA0003641210570000014
为所述储层内的任意点的空间位置，
所述流体的乳化条件为：
Figure FDA0003641210570000015
其中，μw为所述流体中的水相的粘度；μo为所述油相的粘度；Kw为事所述水相的渗透率；Ko为所述油相的渗透率；ρw为所述水相的密度；ρo为所述油相的密度；g为重力加速度；
Figure FDA0003641210570000016
为所述油相的粘度；
Figure FDA0003641210570000017
为所述流体的达西表观速度；以及
Figure FDA0003641210570000018
为所述储层内的任意点的空间位置，
所述确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程包括：
根据所述储层的孔隙的孔径分布函数N(λ,μs,σs)及所述乳化液滴的半径
Figure FDA0003641210570000021
确定下式表示的所述乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程：
Figure FDA0003641210570000022
其中，
Figure FDA0003641210570000023
为所述储层的堵塞概率；μs、σs分别为第一孔径分布特征参数与第二孔径分布特征参数；iΔt为第i个时间增量，i为非负整数；以及
Figure FDA0003641210570000024
为所述储层内的任意点的空间位置。
2.根据权利要求1所述的乳化堵塞损害储层的建模方法，其特征在于，所述确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度包括：
建立所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及
根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的达西表观速度。
3.根据权利要求1所述的乳化堵塞损害储层的建模方法，其特征在于，在执行所述确定所述油相的粘度的步骤之前，所述建模方法还包括：
根据所述流体的导热系数、所述储层的热扩散系数、外来流体的平均流速及所述储层的热平衡方程，确定所述储层的温度场。
4.根据权利要求1所述的乳化堵塞损害储层的建模方法，其特征在于，所述确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径包括：
根据所述流体的达西表观速度
Figure FDA0003641210570000025
所述油相的粘度
Figure FDA0003641210570000026
及所述流体的乳化条件，确定下式表示的所述乳化液滴的半径：
Figure FDA0003641210570000031
其中，σ为油水界面张力；
Figure FDA0003641210570000032
为所述储层的孔径的均值；φ为所述储层的孔隙度；K为所述储层的渗透率；ρ为所述油相的密度；以及iΔt为第i个时间增量，i为非负整数。
5.一种确定储层损害程度的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述储层的堵塞概率；以及
基于所确定的所述储层的堵塞概率，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
6.根据权利要求5所述的确定储层损害程度的方法，其特征在于，所述特征参数为所述储层的渗透率，
相应地，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：
基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure FDA0003641210570000033
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure FDA0003641210570000034
Figure FDA0003641210570000035
其中，
Figure FDA0003641210570000041
为所述储层的孔径的均值；
Figure FDA0003641210570000042
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；以及n为时间增量Δt的总个数。
7.根据权利要求5所述的确定储层损害程度的方法，其特征在于，所述特征参数为所述储层的表皮系数，
相应地，所述确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数包括：
基于所确定的所述储层的堵塞概率
Figure FDA0003641210570000043
及下式，计算所述储层的渗透率
Figure FDA0003641210570000044
Figure FDA0003641210570000045
以及
基于所述储层的渗透率
Figure FDA0003641210570000046
及公式
Figure FDA0003641210570000047
计算所述储层的表皮系数
Figure FDA0003641210570000048
其中，
Figure FDA0003641210570000049
为所述储层的孔径的均值；
Figure FDA00036412105700000410
为所述乳化液滴的半径；mK为第一经验值；n为时间增量Δt的总个数；rw为所述待诊断井的井筒半径，以及rsw为所述储层的损害半径。
8.一种乳化堵塞损害储层的建模系统，其特征在于，所述建模系统包括：
速度确定装置，用于确定待诊断井的预设区域内的储层中的流体的达西表观速度；
粘度确定装置，用于根据所述储层的温度场与所述储层中的油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度；
半径确定装置，用于根据所述流体的达西表观速度、所述油相的粘度及所述流体的乳化条件，确定由所述流体乳化形成的乳化液滴的半径；以及
模拟方程确定装置，用于根据所述储层的孔隙的孔径分布函数及所述乳化液滴的半径，确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程，其中所述时空演化模拟方程用于模拟由乳化堵塞引起的储层损害特征的四维时空演化过程,
其中，所述确定所述油相的粘度包括：
根据所述储层的温度场
Figure FDA0003641210570000051
及下式表示的所述油相的粘度与温度之间的函数关系，确定所述油相的粘度
Figure FDA0003641210570000052
Figure FDA0003641210570000053
其中，γAPI为所述油相的重力参数，a、b均为常数；以及
Figure FDA0003641210570000054
为所述储层内的任意点的空间位置，
所述流体的乳化条件为：
Figure FDA0003641210570000055
其中，μw为所述流体中的水相的粘度；μo为所述油相的粘度；Kw为事所述水相的渗透率；Ko为所述油相的渗透率；ρw为所述水相的密度；ρo为所述油相的密度；g为重力加速度；
Figure FDA0003641210570000056
为所述油相的粘度；
Figure FDA0003641210570000057
为所述流体的达西表观速度；以及
Figure FDA0003641210570000058
为所述储层内的任意点的空间位置，
所述确定乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程包括：
根据所述储层的孔隙的孔径分布函数N(λ,μs,σs)及所述乳化液滴的半径
Figure FDA0003641210570000059
确定下式表示的所述乳化堵塞损害储层的时空演化模拟方程：
Figure FDA00036412105700000510
其中，
Figure FDA00036412105700000511
为所述储层的堵塞概率；μs、σs分别为第一孔径分布特征参数与第二孔径分布特征参数；iΔt为第i个时间增量，i为非负整数；以及
Figure FDA0003641210570000061
为所述储层内的任意点的空间位置。
9.一种确定储层损害程度的系统，其特征在于，所述系统包括：
堵塞概率确定装置，用于基于根据权利要求1-4中任一项所述的乳化堵塞损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述储层的堵塞概率；以及
特征参数确定装置，用于基于所确定的所述储层的堵塞概率，确定表征待诊断井的预设区域内的储层的损害程度的特征参数。
10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求1-4中任一项所述的乳化堵塞损害储层的建模方法和/或上述权利要求5-7中任一项所述的确定储层损害程度的方法。
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