CN113705123B - 外来颗粒损害油气层建模方法、损害程度时空演化4d定量与智能诊断方法及其系统 - Google Patents

外来颗粒损害油气层建模方法、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，公开一种外来固相颗粒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：确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度；建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；以及根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程。本发明可定量模拟由外来固相颗粒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

外来颗粒损害油气层建模方法、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，具体地涉及一种外来固相颗粒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
本发明实施例的目的是提供一种外来固相颗粒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，其可定量模拟由外来固相颗粒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，本发明第一方面提供一种外来固相颗粒损害储层的建模方法，所述建模方法包括：确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；以及根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
可选的，所述确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度包括：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，确定所述流体的速度。
可选的，所述建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程包括：基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式表示的所述质量平衡方程，
Figure BDA0003232381060000031
其中，ρ为所述流体的密度；φ为所述储层的孔隙度；
Figure BDA0003232381060000032
为所述流动颗粒的质量分数；u为达西表观速度；
Figure BDA0003232381060000033
为扩散流量，
Figure BDA0003232381060000034
其中ρL为所述流体的密度，
Figure BDA0003232381060000035
为扩散系数，
Figure BDA0003232381060000036
α为垂直扩散率，
Figure BDA0003232381060000037
为所述流体的速度；
Figure BDA0003232381060000038
Figure BDA0003232381060000039
为单位时间内的所述沉积颗粒的累积质量；t为时间。
可选的，所述建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程包括：基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式表示的所述连接条件方程，
Figure BDA00032323810600000310
其中，ρp为颗粒密度；
Figure BDA00032323810600000311
为所述沉积颗粒的体积浓度；
Figure BDA00032323810600000312
其中k0为原始滤失系数，G1(Cd)为与Cd相关的幂律指数函数；以及F1(T)为与温度相关的指数函数。
可选的，所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系为
Figure BDA00032323810600000313
其中，ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure BDA00032323810600000314
为所述流动颗粒的体积浓度。
可选的，所述确定所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程包括：根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度及所述质量平衡方程，确定由下式表示的所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程：
Figure BDA0003232381060000041
以及
Figure BDA0003232381060000042
其中，
Figure BDA0003232381060000043
为所述流动颗粒的体积浓度；
Figure BDA0003232381060000044
为所述流体的速度；τ为所述储层的迂曲度；ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure BDA0003232381060000045
Figure BDA0003232381060000046
所述储层的滤失系数的初始值，
Figure BDA0003232381060000047
为所述沉积颗粒的体积浓度，Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度，mk为第一经验值；α为垂直扩散率；以及φ为所述储层的孔隙度。
通过上述技术方案，本发明创造性地建立含有流动颗粒的流体与储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒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。
本发明第二方面还提供一种确定储层损害程度的方法，所述方法包括：基于所述的外来固相颗粒损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述沉积颗粒的体积浓度；以及基于所述沉积颗粒的体积浓度，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。
可选的，所述特征参数为所述储层的渗透率和/或所述储层的滤失系数，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：基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000051
及公式
Figure BDA0003232381060000052
确定所述储层的渗透率
Figure BDA0003232381060000053
和/或基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000054
及公式
Figure BDA0003232381060000055
确定所述储层的滤失系数
Figure BDA0003232381060000056
其中，φ0为孔隙度的初始值；Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度；mk与mK分别为第一经验值与第二经验值；
Figure BDA0003232381060000057
为所述储层的渗透率的初始值；以及
Figure BDA0003232381060000058
所述储层的滤失系数的初始值。
可选的，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：基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000059
及公式
Figure BDA00032323810600000510
确定所述储层的渗透率
Figure BDA00032323810600000511
以及基于所述储层的渗透率
Figure BDA00032323810600000512
及公式
Figure BDA00032323810600000513
确定所述储层的表皮系数
Figure BDA00032323810600000514
其中，
Figure BDA00032323810600000515
为所述储层的渗透率的初始值，以及
Figure BDA00032323810600000516
通过上述技术方案，通过所确定的时空演化模拟方程可确定所述沉积颗粒的体积浓度，再根据所述沉积颗粒的体积浓度可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)，由此可定量模拟由外来固相颗粒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外来固相颗粒损害储层的建模系统，所述建模系统包括：速度确定装置，用于确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；第一建立装置，用于建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；第二建立装置，用于建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；以及模拟方程确定装置，用于根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
所述外来固相颗粒损害储层的建模系统与上述外来固相颗粒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：浓度确定装置，用于基于所述的外来固相颗粒损害储层的建模系统建立的时空演化模拟方程，确定所述沉积颗粒的体积浓度；以及特征参数确定装置，用于基于所述沉积颗粒的体积浓度，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，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外来固相颗粒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外来固相颗粒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外来固相颗粒损害储层的建模系统的结构图；以及
图4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。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。
外来固相颗粒侵入储层并产生堵塞的本质是外源性固相颗粒侵入介质之后的运移和沉积。因此，本发明各实施例的核心是要建立固相颗粒运移和沉积的动力学模型。具体地，基于质量守恒、扩散关系等建立外来固相颗粒在待诊断井周围的储层中的浓度分布的时空演化控制唯象模型(该模型包含流动颗粒的浓度C和沉积颗粒的浓度Cd)，再结合沉积浓度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 BDA0003232381060000081
例如
Figure BDA0003232381060000082
可简写为K。
图1是本发明一实施例提供的外来固相颗粒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，确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度。
其中，所述储层位于待诊断井(例如，注水井、采油井等)的预设区域内。
对于步骤S101，所述确定储层中的含有流动颗粒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，确定所述流体的速度。
具体地，压力是驱动固-液混合液(即含有流动颗粒的流体)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 BDA0003232381060000083
再根据公式(1)及达西公式(如下式(2))可确定所述流体的速度，
Figure BDA0003232381060000084
其中，
Figure BDA0003232381060000085
为所述流体的压力；φ为所述储层的孔隙度；μ为流体粘度；ct为流体-岩石综合压缩系数；
Figure BDA0003232381060000086
为所述储层的渗透率；以及τ为所述储层的迂曲度。
步骤S102，基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程。
根据质量守恒，所述流体的质量的变化等于沉积颗粒的质量的负变化。对于步骤S102，所述建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程可包括：基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式(3)表示的所述质量平衡方程，
Figure BDA0003232381060000091
其中，ρ为所述流体的密度；φ为所述储层的孔隙度；
Figure BDA0003232381060000092
为所述流动颗粒的质量分数(也可称为质量浓度)；u为达西表观速度；
Figure BDA0003232381060000093
为扩散流量，
Figure BDA0003232381060000094
其中ρL为所述流体的密度，
Figure BDA0003232381060000095
为扩散系数，
Figure BDA0003232381060000096
α为垂直扩散率，
Figure BDA0003232381060000097
为所述流体的速度；
Figure BDA0003232381060000098
Figure BDA0003232381060000099
Figure BDA00032323810600000910
为单位时间内的所述沉积颗粒的累积质量；t为时间。
步骤S103，基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程。
对于步骤S103，所述建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程可包括：基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式(4)表示的所述连接条件方程，
Figure BDA00032323810600000911
其中，ρp为颗粒密度；
Figure BDA00032323810600000912
为所述沉积颗粒的体积浓度；
Figure BDA00032323810600000913
其中k0为原始滤失系数，
Figure BDA00032323810600000914
以及
Figure BDA00032323810600000915
Figure BDA00032323810600000916
由于F1(T)和温度的相关性是由exp(1/T)来度量的，在常见的温度范围(比如300K～400K)内，这个函数的变化其实是很缓慢的，实际上接近等温过程，故
Figure BDA0003232381060000101
其中
Figure BDA0003232381060000102
为所述沉积颗粒的体积浓度，Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度，以及mk为第一经验值。上述所有参数都既可以是常数，也可以是随空间变化的参数，即非均质的情况。
步骤S104，根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
其中，所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系可为
Figure BDA0003232381060000103
其中ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure BDA0003232381060000104
为所述流动颗粒的体积浓度。所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程可包括：公式(5)所示的颗粒运移损害储层的时空演化模拟方程，以及公式(6)所示的颗粒沉积损害储层的时空演化模拟方程。
对于步骤S104，所述确定所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程可包括：根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度及公式(3)所示的质量平衡方程，确定由下式(5)所示的颗粒运移损害储层的时空演化模拟方程：
Figure BDA0003232381060000105
以及根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度及公式(4)所示的连接条件方程，确定由公式(6)所示的颗粒沉积损害储层的时空演化模拟方程：
Figure BDA0003232381060000111
其中，
Figure BDA0003232381060000112
为所述流动颗粒的体积浓度；
Figure BDA0003232381060000113
为所述流体的速度；τ为所述储层的迂曲度；ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure BDA0003232381060000114
Figure BDA0003232381060000115
所述储层的滤失系数的初始值；
Figure BDA0003232381060000116
为所述沉积颗粒的体积浓度；Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度；mk为第一经验值；α为垂直扩散率；以及φ为所述储层的孔隙度。其中
Figure BDA0003232381060000117
，其中NR、NPe、NA、NDL、NE1、NE2、NG、NLo、NvdW、ζp(g)分别位半径数、皮克雷数、吸引数、双电层数、第一电位力数、第二电位力数、重力数、伦敦力数、范德瓦尔斯力数及流动颗粒和基质颗粒的电势(各个参数的相关表达式详见表1)；
表1包含固相沉积驱动因素的无量纲参数表及其表达式
Figure BDA0003232381060000118
注：D∞为颗粒自由扩散率。H为Hamaker数。Dp、Dg分别为流动颗粒直径与基质颗粒直径。μ为流体粘度。kB为Boltzmann常数。ζp、ζg分别为流动颗粒与基质颗粒的电势。
综上所述，本发明创造性地建立含有流动颗粒的流体与储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而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，基于所述的外来固相颗粒损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述沉积颗粒的体积浓度。
对于上述公式(5)所示的颗粒运移损害储层的时空演化模拟方程，在一维情形下，该类方程可以整理为以下的一般形式：
Figure BDA0003232381060000121
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、应力等。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 BDA0003232381060000122
其中，i＝1,2,3...Ni，
Figure BDA0003232381060000123
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fi n|n＝0＝fi 0，i＝1，2，3...，Ni和边界条件(fi n|i＝1＝f0,n＝1,2,3...(井壁处)以及
Figure BDA0003232381060000131
(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 BDA0003232381060000132
其中，A1i，A2i，A3i分别为，
Figure BDA0003232381060000133
同时，据公式(5)可知：
Figure BDA0003232381060000134
将公式(11)代入公式(10)可得到迭代关系式(9)的具体表现形式，由于该迭代关系式(9)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(9)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 (12)
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 BDA0003232381060000141
知
Figure BDA0003232381060000142
将其代入式(9)可知：
Figure BDA0003232381060000143
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 BDA0003232381060000144
需要变换为
Figure BDA0003232381060000145
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 BDA0003232381060000146
如果将
Figure BDA0003232381060000147
和
Figure BDA0003232381060000148
作为新的方程系数，则上式和
Figure BDA0003232381060000149
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)。
通过上述外来固相颗粒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固相颗粒侵入储层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求解得到的沉积颗粒的体积浓度非常精确。
步骤S202，基于所述沉积颗粒的体积浓度，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和/或所述储层的滤失系数。
在一实施例中，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：基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000151
及公式(15)，确定所述储层的渗透率
Figure BDA0003232381060000152
Figure BDA0003232381060000153
在一实施例中，所述特征参数可为所述储层的滤失系数。
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：基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000154
及公式(16)，确定所述储层的滤失系数
Figure BDA0003232381060000155
Figure BDA0003232381060000156
其中，φ0为孔隙度的初始值；Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度；mk与mK分别为第一经验值与第二经验值；
Figure BDA0003232381060000157
为所述储层的渗透率的初始值；以及
Figure BDA0003232381060000158
所述储层的滤失系数的初始值。
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：基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000159
及公式
Figure BDA00032323810600001510
确定所述储层的渗透率
Figure BDA00032323810600001511
以及基于所述储层的渗透率
Figure BDA00032323810600001512
及公式(17)，确定所述储层的表皮系数
Figure BDA00032323810600001513
Figure BDA0003232381060000161
其中，
Figure BDA0003232381060000162
为所述储层的渗透率的初始值；以及
Figure BDA0003232381060000163
通过该步骤S202得到的特征参数(例如所述储层的渗透率
Figure BDA0003232381060000164
与表皮系数
Figure BDA0003232381060000165
)是时空演化4D定量模拟的结果，可根据其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，通过所确定的时空演化模拟方程可确定所述沉积颗粒的体积浓度，再根据所述沉积颗粒的体积浓度可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)，由此可定量模拟由外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程，从而对已发生储层损害的井，利用历史参数实现储层损害定量模拟和时空演化，为解堵措施优化设计和提高油藏数值模拟精度具有重要意义；对未发生储层损害的井，利用物性参数和将实施的工程参数，可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。
图3是本发明一实施例提供的外来固相颗粒损害储层的建模系统的结构图。如图3所示，所述建模系统可包括：速度确定装置10，用于确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；第一建立装置20，用于建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；第二建立装置30，用于建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；以及模拟方程确定装置40，用于根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程。
可选的，所述速度确定装置10包括：压力传导方程建立模块(未示出)，用于所述流体进入所述储层的压力传导方程；以及速度确定模块(未示出)，用于根据所述压力传导方程及达西公式，确定所述流体的速度。
所述外来固相颗粒损害储层的建模系统与上述外来固相颗粒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4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4所示，所述系统可包括：浓度确定装置50，用于基于所述的外来固相颗粒损害储层的建模系统建立的时空演化模拟方程，确定所述沉积颗粒的体积浓度；以及特征参数确定装置60，用于基于所述沉积颗粒的体积浓度，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。
可选的，所述特征参数为所述储层的渗透率和/或所述储层的滤失系数，相应地，所述特征参数确定装置60包括：渗透率计算模块(未示出)，用于基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000171
及公式
Figure BDA0003232381060000172
确定所述储层的渗透率
Figure BDA0003232381060000173
和/或滤失系数计算模块(未示出)，用于基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000174
及公式
Figure BDA0003232381060000175
确定所述储层的滤失系数
Figure BDA0003232381060000176
其中，φ0为孔隙度的初始值；Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度；mk与mK分别为第一经验值与第二经验值；
Figure BDA0003232381060000177
为所述储层的渗透率的初始值；以及
Figure BDA0003232381060000178
所述储层的滤失系数的初始值。
可选的，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：渗透率计算模块(未示出)，用于基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure BDA0003232381060000181
及公式
Figure BDA0003232381060000182
确定所述储层的渗透率
Figure BDA0003232381060000183
以及表皮系数计算模块(未示出)，用于基于所述储层的渗透率
Figure BDA0003232381060000184
及公式
Figure BDA0003232381060000185
确定所述储层的表皮系数
Figure BDA0003232381060000186
其中，
Figure BDA0003232381060000187
为所述储层的渗透率的初始值，以及
Figure BDA0003232381060000188
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外来固相颗粒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-S202均可通过计算机来执行，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颗粒沉积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颗粒沉积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 (9)

1.一种外来固相颗粒损害储层的建模方法，其特征在于，所述建模方法包括：
确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；
基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立所述流体与所述储层中的岩石上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；
基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；以及
根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程，
其中，所述建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程包括：
基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式表示的所述质量平衡方程，
Figure FDA0003695757590000011
φ为所述储层的孔隙度；
Figure FDA0003695757590000012
为所述流动颗粒的质量分数；u为达西表观速度；
Figure FDA0003695757590000013
为扩散流量，
Figure FDA0003695757590000014
其中ρL为所述流体的密度，
Figure FDA0003695757590000015
为扩散系数，
Figure FDA0003695757590000016
α为垂直扩散率，
Figure FDA0003695757590000017
为所述流体的速度；
Figure FDA0003695757590000018
Figure FDA0003695757590000019
为单位时间内的所述沉积颗粒的累积质量；t为时间；以及
Figure FDA00036957575900000110
为所述储层中的任意位置，
其中，所述建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程包括：
基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式表示的所述连接条件方程，
Figure FDA0003695757590000021
ρp为颗粒密度；
Figure FDA0003695757590000022
为所述沉积颗粒的体积浓度；
Figure FDA0003695757590000023
其中k0为原始滤失系数，G1(Cd)为与Cd相关的幂律指数函数；以及F1(T)为与温度相关的指数函数，以及
其中，所述确定所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程包括：
根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度及所述质量平衡方程，确定由下式表示的所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程：
Figure FDA0003695757590000024
以及
Figure FDA0003695757590000025
其中，
Figure FDA0003695757590000026
为所述流动颗粒的体积浓度；
Figure FDA0003695757590000027
为所述流体的速度；τ为所述储层的迂曲度；ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure FDA0003695757590000028
Figure FDA0003695757590000029
为所述储层的滤失系数的初始值，
Figure FDA00036957575900000210
为所述沉积颗粒的体积浓度，Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度，mk为第一经验值；α为垂直扩散率；以及φ为所述储层的孔隙度。
2.根据权利要求1所述的外来固相颗粒损害储层的建模方法，其特征在于，所述确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度包括：
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，确定所述流体的速度。
3.根据权利要求1所述的外来固相颗粒损害储层的建模方法，其特征在于，所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系为
Figure FDA0003695757590000031
其中，ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure FDA0003695757590000032
为所述流动颗粒的体积浓度。
4.一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1-3中任一项权利要求所述的外来固相颗粒损害储层的建模方法建立的时空演化模拟方程，确定所述沉积颗粒的体积浓度；以及
基于所述沉积颗粒的体积浓度，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。
5.根据权利要求4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和/或所述储层的滤失系数，
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：
基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure FDA0003695757590000033
及公式
Figure FDA0003695757590000034
确定所述储层的渗透率
Figure FDA0003695757590000035
和/或
基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure FDA0003695757590000036
及公式
Figure FDA0003695757590000037
确定所述储层的滤失系数
Figure FDA0003695757590000038
其中，φ0为孔隙度的初始值；Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度；mk与mK分别为第一经验值与第二经验值；
Figure FDA0003695757590000041
为所述储层的渗透率的初始值；
Figure FDA0003695757590000042
为所述储层的滤失系数的初始值；t为时间；以及
Figure FDA0003695757590000043
为所述储层中的任意位置。
6.根据权利要求4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：
基于所述沉积颗粒的体积浓度
Figure FDA0003695757590000044
及公式
Figure FDA0003695757590000045
确定所述储层的渗透率
Figure FDA0003695757590000046
以及
基于所述储层的渗透率
Figure FDA0003695757590000047
及公式
Figure FDA0003695757590000048
确定所述储层的表皮系数
Figure FDA0003695757590000049
其中，
Figure FDA00036957575900000410
为所述储层的渗透率的初始值，
Figure FDA00036957575900000411
rw为所述待诊断井的井筒半径，rsw为所述储层的损害半径，t为时间，以及
Figure FDA00036957575900000412
为所述储层中的任意位置。
7.一种外来固相颗粒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，用于确定储层中的含有流动颗粒的流体的速度，其中所述储层位于待诊断井的预设区域内；
第一建立装置，用于建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程；
第二建立装置，用于建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程；以及
模拟方程确定装置，用于根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度、所述质量平衡方程及所述连接条件方程，确定所述颗粒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外来固相颗粒引起的储层损害特征的四维时空演化过程，
其中，所述建立所述流体与所述储层上的沉积颗粒之间的质量平衡方程包括：
基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式表示的所述质量平衡方程，
Figure FDA0003695757590000051
φ为所述储层的孔隙度；
Figure FDA0003695757590000052
为所述流动颗粒的质量分数；u为达西表观速度；
Figure FDA0003695757590000053
为扩散流量，
Figure FDA0003695757590000054
其中ρL为所述流体的密度，
Figure FDA0003695757590000055
为扩散系数，
Figure FDA0003695757590000056
α为垂直扩散率，
Figure FDA0003695757590000057
为所述流体的速度；
Figure FDA0003695757590000058
Figure FDA0003695757590000059
为单位时间内的所述沉积颗粒的累积质量；t为时间；以及
Figure FDA00036957575900000510
为所述储层中的任意位置，
其中，所述建立所述沉积颗粒的体积浓度与所述流体的体积浓度之间的连接条件方程包括：
基于所述流体的对流参数与扩散参数，建立下式表示的所述连接条件方程，
Figure FDA00036957575900000511
ρp为颗粒密度；
Figure FDA0003695757590000061
为所述沉积颗粒的体积浓度；
Figure FDA0003695757590000062
其中k0为原始滤失系数，G1(Cd)为与Cd相关的幂律指数函数；以及F1(T)为与温度相关的指数函数，以及
其中，所述确定所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程包括：
根据所述流动颗粒的质量分数与所述流动颗粒的体积浓度之间的关系、所述流体的速度及所述质量平衡方程，确定由下式表示的所述颗粒损害储层的时空演化模拟方程：
Figure FDA0003695757590000063
以及
Figure FDA0003695757590000064
其中，
Figure FDA0003695757590000065
为所述流动颗粒的体积浓度；
Figure FDA0003695757590000066
为所述流体的速度；τ为所述储层的迂曲度；ρp为所述沉积颗粒的密度；ρL为所述流体的密度；
Figure FDA0003695757590000067
Figure FDA0003695757590000068
为所述储层的滤失系数的初始值，
Figure FDA0003695757590000069
为所述沉积颗粒的体积浓度，Cdmax为所述沉积颗粒的最大体积浓度，mk为第一经验值；α为垂直扩散率；以及φ为所述储层的孔隙度。
8.一种确定储层损害程度的系统，其特征在于，所述系统包括：
浓度确定装置，用于基于根据权利要求7所述的外来固相颗粒损害储层的建模系统建立的时空演化模拟方程，确定所述沉积颗粒的体积浓度；以及
特征参数确定装置，用于基于所述沉积颗粒的体积浓度，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。
9.一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1-3中任一项所述的外来固相颗粒损害储层的建模方法和/或上述权利要求4-6中任一项所述的确定储层损害程度的方法。
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