WO2022227822A1 - 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统 - Google Patents

一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2022227822A1
WO2022227822A1 PCT/CN2022/077240 CN2022077240W WO2022227822A1 WO 2022227822 A1 WO2022227822 A1 WO 2022227822A1 CN 2022077240 W CN2022077240 W CN 2022077240W WO 2022227822 A1 WO2022227822 A1 WO 2022227822A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rock
model
fluid
sample
porous
Prior art date
Application number
PCT/CN2022/077240
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
赵文韬
刘练波
荆铁亚
王金意
张健
张国祥
Original Assignee
中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 filed Critical 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
Publication of WO2022227822A1 publication Critical patent/WO2022227822A1/zh

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24Earth materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/088Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry
    • G01N15/0893Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry by measuring weight or volume of sorbed fluid, e.g. B.E.T. method
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Definitions

  • the present application relates to the technical field of geothermal exploration and development, and in particular, to a simulation method and system for porous permeable rocks.
  • Numerical simulation is one of the important means of predicting subsurface heat flow and water flow. It can be used to make a preliminary investigation of the local geological conditions before large-scale exploration is carried out. The simulation degree of the constructed numerical model is the key to determine whether the investigation is effective or not. one of the factors. There are two characteristics of underground rock at the same time: one is permeability, that is, the fluid has a certain fluidity in the rock; the other is porosity, that is, solid particles of a certain size can pass through the rock.
  • the model is integrated and improved to a certain extent, and the purpose of the present invention is to provide a simulation method and system of porous permeable rock, which solves the defect of low simulation accuracy of the current geothermal fluid-rock interaction.
  • the present invention provides a simulation method for porous permeable rock, including:
  • the real migration state of groundwater in the process of extraction and irrigation is simulated.
  • the obtaining the porosity, permeability and average pore size of the rock sample specifically includes:
  • the obtaining of the solid content ratio and the average particle size of the solid particles of the fluid sample specifically includes:
  • the pore-type rock model is constructed, and the pore-type rock model includes a matrix (1) on which a plurality of pores (2) arranged in a matrix are formed, and the pores (2) are arranged along the matrix (1). 1) is connected in any direction;
  • the permeability of the matrix (1) is determined from the permeability, the channel spacing and the average pore size of the rock sample.
  • the porous rock model is a cubic structure with a side length L, where L>10d, and the d is the average pore size of the rock sample.
  • the construction of a fluid model according to the solid content ratio of the fluid sample and the average particle size of the solid particles specifically includes:
  • the fluid model includes a solid phase flow (4) and a liquid phase flow (3), wherein the solid phase flow (4) includes several spherical models, each of the spherical
  • the particle size distribution law of the model is consistent with the particle size distribution law of the solid particles in the fluid sample, and the average particle diameter of the several spherical models is consistent with the average particle diameter of the solid particles in the fluid sample;
  • the parameters of the liquid phase flow (3) correspond to the parameters of the fluid sample.
  • the porous rock model and the fluid model are imported into fluid computing software to establish a geometric model, where the geometric model is the porous permeable rock model.
  • the present invention also provides a simulation system for porous permeable rock, the system can run the simulation method for porous permeable rock, including a data acquisition unit, a data processing unit, a Modular units and simulation units, where:
  • the modeling unit is specifically used to:
  • the pore-type rock model is constructed, and the pore-type rock model includes a matrix (1) on which a plurality of pores (2) arranged in a matrix are formed, and the pores (2) are arranged along the matrix (1). 1) is connected in any direction;
  • the permeability of the matrix (1) is determined from the permeability, the channel spacing and the average pore size of the rock sample.
  • the fluid model includes a solid phase flow (4) and a liquid phase flow (3), wherein the solid phase flow (4) includes several spherical models, each of the spherical
  • the particle size distribution law of the model is consistent with the particle size distribution law of the solid particles in the fluid sample, and the average particle diameter of the several spherical models is consistent with the average particle diameter of the solid particles in the fluid sample;
  • the proportion of the solid phase flow (4) is the same as the proportion of the solid component in the fluid sample;
  • the parameters of the liquid phase flow (3) correspond to the parameters of the fluid sample.
  • the invention provides a simulation method for porous permeable rock.
  • the rock samples and fluid samples corresponding to the rock formation in the research area are collected, and the relevant parameters of the rock samples and the fluid samples are respectively obtained.
  • the measured rock parameters and fluid parameters are used to determine model parameters such as pore channel spacing and matrix permeability, respectively construct rock models and fluid models, and then construct a porous permeable rock model according to the rock model and fluid model;
  • the rock model involved in the present invention It is a "honeycomb" rock model that considers the properties of matrix seepage and pore blockage at the same time; the fluid model involved includes two different phases, liquid phase and solid phase; at the same time, the rock model and fluid model are unified, which can be highly simulated It simulates the real migration state of groundwater in the process of extraction and irrigation, provides data support and technical reserve for further research on underground fluids, and has good promotion significance in the field of exploration and development in the analysis stage of geothermal extraction and irrigation.
  • Fig. 1 is a kind of structural representation provided by the present invention
  • FIG. 2 is a schematic flow chart provided by the present invention.
  • model parameters such as pore-channel spacing l, matrix permeability km, etc. are determined, and rock model and fluid model are constructed. Finally, the rock model and fluid model are imported into the fluid calculation software, and subsequent operations are performed to provide data support and technical reserves for the analysis of the migration state of underground fluids under actual geological conditions.
  • FIG. 1 and FIG. 2 the embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings and examples.
  • a simulation method for porous permeable rock of the present invention includes the following operation steps:
  • Step 1 determine the research object, collect rock samples and fluid samples.
  • rock samples After determining a certain research area and rock formation as the research object, collect rock samples from the corresponding area and rock formation. When collecting samples, try to select rock samples with regional representation, which can reflect the overall level of lithology, microstructure, and physical parameters in a certain area.
  • the size of the rock sample should be at least 5cm x 5cm x 10cm for subsequent relevant testing and analysis.
  • fluid samples near the rock should also be collected, and the fluid sample collection volume should be at least 100ml, and ensure that no significant component contamination occurs during transportation.
  • Step 2 obtain the basic parameters of the rock and surrounding fluid.
  • step 3 a rock model is established according to the rock parameters.
  • a "honeycomb" model can be established, in which the channel 2 allows the fluid to pass freely, but restricts the passage of solid particles in the fluid to a certain extent, while the matrix 1 has a certain degree of Percolation ability, which allows fluids to pass through according to Darcy's law, but prevents solid particles from passing through.
  • the rock model is a cube of L ⁇ L ⁇ L (L is a certain length > 10d), and a through hole is set in a certain direction in the cube, and the size of the hole is The channel spacing is l.
  • Matrix model porosity is 0, the permeability is km ; the channel is a blank model.
  • Step 4 establish a fluid model according to the fluid parameters.
  • the invention makes up for the lack of effective modeling methods for porous permeable rocks, can provide a "honeycomb" rock model that considers both matrix seepage characteristics and pore blockage, and can convert actual rock parameters into a "honeycomb” rock model It can also provide a fluid model that considers two different phases, liquid phase and solid phase, and unify the rock model and fluid model to simulate the real migration state of groundwater in the process of extraction and irrigation with high simulation. Further research on underground fluids provides data support and technical reserves, and has good promotion significance in the field of exploration and development in the analysis stage of geothermal production and irrigation.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统,模拟方法包括:采集研究地区对应岩层的岩石样品和流体样品;获取岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径;获取流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径;根据岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型;根据流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径构建流体模型;根据孔隙型岩石模型和流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型;根据孔隙型可渗透岩石模型,仿真模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态。该模拟方法及系统能高仿真地模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态,为进一步的地下流体研究提供数据支撑和技术储备,在地热采灌分析阶段的勘探开发领域有较好的推广意义。

Description

一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统
本申请要求于2021年04月29日提交中国国家知识产权局、申请号为202110477766.9、发明名称为“一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及地热勘探开发技术领域,特别涉及一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统。
背景技术
地热资源是一种储量大、稳定性好的清洁可再生能源,对于节能减排、应对全球变暖、治理雾霾具有重大意义。然而,由于地热资源分布和地下水运移情况的不确定性,在进行地热资源开发利用之前,需对当地地下热流和水流情况进行有效分析和预测,以提高勘测精度、降低开发风险,从而降低地热开发利用全流程的时间投入和资金投入。
数值模拟是对地下热流和水流进行预测的重要手段之一,可用于在未进行大规模勘探之前对当地的地质情况进行初步摸底,所构建数值模型的仿真程度是决定摸底情况有效与否的关键因素之一。地下岩石同时存在两种特性:一种是渗透性,即流体在岩石中存在一定的流动性;另一种是孔隙性,即一定粒径的固体颗粒可在岩石中穿过。然而,目前在建模时,对地下岩石的处理方式主要有两种:一种是将岩石模型简化为具有一定孔隙度和渗透率的模型,但仅可通过流体,不可通过固体颗粒;另一种是将岩石模型简化为带有一系列孔道的固体密实模型,除孔道外均为不具备孔隙度和渗透率的实体,实体不可通过任何流体和固体颗粒。可见,以上两种模型仅能表征地下液-固物理作用的单一方面特性,在仿真程度上仍具有一定缺陷。
发明内容
为了更真实地反映地下流体的运移特性,充分表征地下岩石既具有孔隙度(可通过某些固体颗粒)、又具有渗透率(可一定速率地通过流体)的物理属性,有必要对现有模型进行一定程度地融合与改进,本发明的目的在于提供一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统,解决了目前地热流体-岩石作用仿真模拟精度低的缺陷。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
第一方面,本发明提供的一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,包括:
采集研究地区对应岩层的岩石样品和流体样品;
获取所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径;获取所述流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径;
根据所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型;根据所述流体样品的所述固体成分占比和所述固体颗粒的平均粒径构建流体模型;
根据所述孔隙型岩石模型和所述流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型;
根据所述孔隙型可渗透岩石模型,仿真模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态。
在一种可能的实现方式中,所述获取所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径,具 体包括:
对所述岩石样品进行孔渗测试分析,获取所述岩石样品的孔隙度和渗透率;
利用气体吸附分析法获取所述岩石样品的孔径分布特征曲线,根据所述孔径分布特征曲线确定所述岩石样品的平均孔径。
在一种可能的实现方式中,所述获取所述流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径,具体包括:
对所述流体样品进行成分分析,获得所述流体样品的所述固体成分占比;
并利用固体颗粒粒级分析法,确定所述流体样品的所述固体颗粒的粒级分布规律,并根据所述固体颗粒的粒级分布规律,确定所述流体样品的所述固体颗粒的平均粒径。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型,具体包括:
构建所述孔隙型岩石模型,所述孔隙型岩石模型包括基质(1),所述基质(1)上开设有呈矩阵式布置的多个孔道(2),所述孔道(2)沿基质(1)的任意一方向贯通;
设定所述基质(1)的孔隙度为0,每个所述孔道(2)的孔道直径为所述岩石样品的所述平均孔径;
根据所述岩石样品的所述孔隙度和所述岩石样品的所述平均孔径,确定所述孔道(2)的孔道间距;
根据所述岩石样品的所述渗透率、所述孔道间距和所述平均孔径确定所述基质(1)的渗透率。
在一种可能的实现方式中,,所述孔隙型岩石模型为边长为L的立方体结构,其中,L>10d,所述d为所述岩石样品的所述平均孔径。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述流体样品的所述固体成分占比和所述固体颗粒的平均粒径构建流体模型,具体包括:
构建所述孔隙型岩石模型,所述流体模型包括固相流(4)和液相流(3),其中,所述固相流(4)包括若干个圆球模型,每个所述圆球模型的粒径分布规律与所述流体样品中的固体颗粒的粒级分布规律一致,且所述若干个圆球模型的平均粒径与所述流体样品中的固体颗粒的平均粒径一致;
所述固相流(4)的占比与所述流体样品中的所述固体成分占比相同;
所述液相流(3)的参数与所述流体样品的参数一致。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述孔隙型岩石模型和所述流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型,具体包括:
将所述孔隙型岩石模型和所述流体模型导入流体计算软件,建立几何模型,所述几何模型为所述孔隙型可渗透岩石模型。
第二方面,本发明还提供了一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟系统,该系统能够运行所述的一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,包括数据采集单元、数据处理单元、建模单元和仿真单元,其中:
数据采集单元用于采集研究地区对应岩层的岩石样品和流体样品;
数据处理单元用于获取岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径;获取流体样品的固体成分占比、固体颗粒的平均粒径;
建模单元根据所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型,根据所述流体样品的所述固体成分占比和所述固体颗粒的平均粒径构建流体模型,并根据所述孔隙型岩石模型和所述流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型;仿真单元,用于根据所述孔隙型可渗透岩石模型,仿真模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态。
在一种可能的实现方式中,建模单元具体用于:
构建所述孔隙型岩石模型,所述孔隙型岩石模型包括基质(1),所述基质(1)上开设有呈矩阵式布置的多个孔道(2),所述孔道(2)沿基质(1)的任意一方向贯通;
设定所述基质(1)的孔隙度为0,每个所述孔道(2)的孔道直径为所述岩石样品的所述平均孔径;
根据所述岩石样品的所述孔隙度和所述岩石样品的所述平均孔径,确定所述孔道(2)的孔道间距;
根据所述岩石样品的所述渗透率、所述孔道间距和所述平均孔径确定所述基质(1)的渗透率。
在一种可能的实现方式中,所述建模单元具体用于:
构建所述孔隙型岩石模型,所述流体模型包括固相流(4)和液相流(3),其中,所述固相流(4)包括若干个圆球模型,每个所述圆球模型的粒径分布规律与所述流体样品中的固体颗粒的粒级分布规律一致,且所述若干个圆球模型的平均粒径与所述流体样品中的固体颗粒的平均粒径一致;
所述固相流(4)的占比与所述流体样品中的所述固体成分占比相同;
所述液相流(3)的参数与所述流体样品的参数一致。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,在确定研究对象的基础上,采集该研究地区对应岩层的岩石样品和流体样品,并分别获取岩石样品和流体样品的相关参数,根据所测量的岩石参数和流体参数,确定孔道间距、基质渗透率等模型参数,分别构建岩石模型和流体模型,再根据岩石模型和流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型;本发明涉及的岩石模型是一种同时考虑基质渗流特性和孔道堵塞情况的“蜂窝”岩石模型;且涉及的流体模型包括液相和固相两种不同相态;同时,将岩石模型和流体模型进行统一,能够高仿真地模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态,为进一步的地下流体研究提供数据支撑和技术储备,在地热采灌分析阶段的勘探开发领域具有较好的推广意义。
附图说明
图1是本发明提供的一种结构示意图;
图2是本发明提供的一种流程示意图。
具体实施方式
为了弥补孔隙型可渗透岩石有效建模方法的缺乏,本发明的目的在于提供一种孔隙型 可渗透岩石的仿真模拟方法。本发明主要是在确定研究对象的基础上,采集对应地区和岩层的岩石样品和流体样品,岩石样品和流体样品应满足相关要求。其次,针对采集的岩石样品开展孔渗测试分析,获取岩石样品的孔隙度φ和渗透率k,并利用气体吸附分析手段,计算得到岩石的平均孔径d;针对采集的流体样品进行成分分析,确定固体成分占比a%,并利用固体颗粒粒级分析手段,确定其中固体颗粒的粒级分布规律。再次,根据所测量的岩石参数和流体参数,确定孔道间距l、基质渗透率k m等模型参数,构建岩石模型和流体模型。最后,将岩石模型和流体模型导入流体计算软件,进行后续运算,为实际地质条件下地下流体的运移状态分析提供数据支撑和技术储备。
如图1、图2所示,下面结合参考附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明的一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,包括以下操作步骤:
步骤1,确定研究对象,采集岩石样品和流体样品。
在确定某研究区和岩层为研究对象后,采集对应地区和岩层的岩石样品。采集样品时,尽量选取具有区域代表的岩石样品,可反映一定区域内岩性、微构造、物性参数等整体水平。岩石样品的尺寸应至少为5cm×5cm×10cm,以开展后续相关测试分析。同时,也应采集岩石附近的流体样品,流体样品采集量应至少为100ml,并确保在运输过程中不发生显著的成分污染。
步骤2,获取岩石和周围流体的基本参数。
对采集的岩石样品开展孔渗测试分析,获取岩石样品的孔隙度φ和渗透率k;并利用N 2/CO 2等气体吸附分析手段,分析岩石的孔径分布特征曲线,并据此计算得到岩石的平均孔径d。同时,对采集的流体样品进行成分分析,确定流体样品中的固体成分占比a%;并利用固体颗粒粒级分析手段,确定流体样品中的固体颗粒的粒级分布规律,并据此计算得到流体样品中的固体颗粒的平均粒径D。依次记录上述参数,为建立岩石模型和流体模型奠定数据基础。
步骤3,根据岩石参数建立岩石模型。
为了更好地描摹岩石可渗透和具备孔隙等两种特性,可建立“蜂窝”模型,其中孔道2可令流体自由通过、但在一定程度上限制流体中固体颗粒通过,而基质1具备一定的渗流能力,可允许流体按达西定律通过、但阻止固体颗粒通过。
在“蜂窝”模型中,根据岩石样品孔隙度
Figure PCTCN2022077240-appb-000001
和平均孔径d,计算模型中孔道间距l:
Figure PCTCN2022077240-appb-000002
Figure PCTCN2022077240-appb-000003
另外,在“蜂窝”模型中,由于同时涉及基质1和孔道2两个部分,因此需将实际岩石的整体渗透率k转化为基质的渗透率k m,计算公式为:
Figure PCTCN2022077240-appb-000004
Figure PCTCN2022077240-appb-000005
Figure PCTCN2022077240-appb-000006
式中,k为岩石样品的渗透率,l为孔道间距,d为岩石样品的平均孔径,k free为自由流体渗透率。据此,可得出模型中基质渗透率k m
利用上述求得参数,构建孔隙型岩石模型。岩石模型为L×L×L的立方体(L为>10d的某一长度),并在立方体内沿某一方向设置贯通孔道,孔道尺寸为
Figure PCTCN2022077240-appb-000007
孔道间距为l。基质模型孔隙度
Figure PCTCN2022077240-appb-000008
为0、渗透率为k m;孔道为空白模型。
步骤4,根据流体参数建立流体模型。
鉴于流体中涉及液相和固相等两种相态,因此应在流体模型中同时考虑这两个部分。固相流4简化为一系列的圆球模型,其粒径分布规律与固体颗粒粒级分析结果一致,且平均粒径为D;液相流3则应与实测流体的相关参数一致。
步骤5,将岩石模型和流体模型导入流体计算软件,进行后续运算。
基于步骤3和步骤4中所构建的孔隙型可渗透岩石的固体模型和液-固两相流的流体模型,在ANSYS等软件中建立几何模型,并根据实际边界条件和作用情况,计算流体在孔隙型可渗透岩石中的运动状态,以为实际地质条件下地下流体的运移状态提供数据支撑和技术储备。
本发明弥补了孔隙型可渗透岩石的有效建模方法的缺乏,可提供一种同时考虑基质渗流特性和孔道堵塞情况的“蜂窝”岩石模型,并可将实际岩石参数转化为“蜂窝”岩石模型参数,也可提供一种考虑液相和固相等两种不同相态的流体模型,并将岩石模型和流体模型进行统一,高仿真地模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态,为进一步的地下流体研究提供数据支撑和技术储备,在地热采灌分析阶段的勘探开发领域具有较好的推广意义。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

  1. 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述方法包括:
    采集研究地区对应岩层的岩石样品和流体样品;
    获取所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径;获取所述流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径;
    根据所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型;根据所述流体样品的所述固体成分占比和所述固体颗粒的平均粒径构建流体模型;
    根据所述孔隙型岩石模型和所述流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型;
    根据所述孔隙型可渗透岩石模型,仿真模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态。
  2. 根据权利要求1中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述获取所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径,具体包括:
    对所述岩石样品进行孔渗测试分析,获取所述岩石样品的孔隙度和渗透率;
    利用气体吸附分析法获取所述岩石样品的孔径分布特征曲线,根据所述孔径分布特征曲线确定所述岩石样品的平均孔径。
  3. 根据权利要求1中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述获取所述流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径,具体包括:
    对所述流体样品进行成分分析,获得所述流体样品的所述固体成分占比;
    并利用固体颗粒粒级分析法,确定所述流体样品的所述固体颗粒的粒级分布规律,并根据所述固体颗粒的粒级分布规律,确定所述流体样品的所述固体颗粒的平均粒径。
  4. 根据权利要求1中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述根据所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型,具体包括:
    构建所述孔隙型岩石模型,所述孔隙型岩石模型包括基质(1),所述基质(1)上开设有呈矩阵式布置的多个孔道(2),所述孔道(2)沿基质(1)的任意一方向贯通;
    设定所述基质(1)的孔隙度为0,每个所述孔道(2)的孔道直径为所述岩石样品的所述平均孔径;
    根据所述岩石样品的所述孔隙度和所述岩石样品的所述平均孔径,确定所述孔道(2)的孔道间距;
    根据所述岩石样品的所述渗透率、所述孔道间距和所述平均孔径确定所述基质(1)的渗透率。
  5. 根据权利要求4中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述孔隙型岩石模型为边长为L的立方体结构,其中,L>10d,所述d为所述岩石样品的所述平均孔径。
  6. 根据权利要求1中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述根据所述流体样品的所述固体成分占比和所述固体颗粒的平均粒径构建流体模型,具体包括:
    构建所述孔隙型岩石模型,所述流体模型包括固相流(4)和液相流(3),其中,所述固相流(4)包括若干个圆球模型,每个所述圆球模型的粒径分布规律与所述流体样品中的固体颗粒的粒级分布规律一致,且所述若干个圆球模型的平均粒径与所述流体样品中的固 体颗粒的平均粒径一致;
    所述固相流(4)的占比与所述流体样品中的所述固体成分占比相同;
    所述液相流(3)的参数与所述流体样品的参数一致。
  7. 根据权利要求1中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法,其特征在于,所述根据所述孔隙型岩石模型和所述流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型,具体包括:
    将所述孔隙型岩石模型和所述流体模型导入流体计算软件,建立几何模型,所述几何模型为所述孔隙型可渗透岩石模型。
  8. 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟系统,其特征在于,所述系统包括数据采集单元、数据处理单元、建模单元和仿真单元,其中:
    所述数据采集单元用于采集研究地区对应岩层的岩石样品和流体样品;
    所述数据处理单元用于获取所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径;获取所述流体样品的固体成分占比和固体颗粒的平均粒径;
    所述建模单元,用于根据所述岩石样品的孔隙度、渗透率和平均孔径构建孔隙型岩石模型,根据所述流体样品的所述固体成分占比和所述固体颗粒的平均粒径构建流体模型,并根据所述孔隙型岩石模型和所述流体模型构建得到孔隙型可渗透岩石模型;
    所述仿真单元,用于根据所述孔隙型可渗透岩石模型,仿真模拟地下水在采灌过程中的真实运移状态。
  9. 根据权利要求8中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟系统,其特征在于,所述建模单元,具体用于:
    构建所述孔隙型岩石模型,所述孔隙型岩石模型包括基质(1),所述基质(1)上开设有呈矩阵式布置的多个孔道(2),所述孔道(2)沿基质(1)的任意一方向贯通;
    设定所述基质(1)的孔隙度为0,每个所述孔道(2)的孔道直径为所述岩石样品的所述平均孔径;
    根据所述岩石样品的所述孔隙度和所述岩石样品的所述平均孔径,确定所述孔道(2)的孔道间距;
    根据所述岩石样品的所述渗透率、所述孔道间距和所述平均孔径确定所述基质(1)的渗透率。
  10. 根据权利要求8中所述的孔隙型可渗透岩石的仿真模拟系统,其特征在于,所述建模单元,具体用于:
    构建所述孔隙型岩石模型,所述流体模型包括固相流(4)和液相流(3),其中,所述固相流(4)包括若干个圆球模型,每个所述圆球模型的粒径分布规律与所述流体样品中的固体颗粒的粒级分布规律一致,且所述若干个圆球模型的平均粒径与所述流体样品中的固体颗粒的平均粒径一致;
    所述固相流(4)的占比与所述流体样品中的所述固体成分占比相同;
    所述液相流(3)的参数与所述流体样品的参数一致。
PCT/CN2022/077240 2021-04-29 2022-02-22 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统 WO2022227822A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110477766.9 2021-04-29
CN202110477766.9A CN113189305B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022227822A1 true WO2022227822A1 (zh) 2022-11-03

Family

ID=76982877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2022/077240 WO2022227822A1 (zh) 2021-04-29 2022-02-22 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113189305B (zh)
WO (1) WO2022227822A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116342541A (zh) * 2023-03-29 2023-06-27 中国矿业大学 一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113189305B (zh) * 2021-04-29 2023-06-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统
CN115420464B (zh) * 2022-11-07 2023-06-27 西南交通大学 一种地下工程流体压力模拟系统、方法及相关设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103760081A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 中国石油天然气股份有限公司 基于孔隙结构特征的碳酸盐岩储层的气藏预测方法及系统
US20160109593A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Vimal SAXENA Methods and systems for generating percolated rock physics models for predicting permeability and petrophysical quantities
CN107144889A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 中国石油化工股份有限公司 一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法
CN108181219A (zh) * 2017-11-15 2018-06-19 中国石油天然气股份有限公司 一种基于碳酸盐岩孔隙结构预测渗透率的方法及其装置
CN110441205A (zh) * 2019-07-25 2019-11-12 太原理工大学 一种基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法
CN110824556A (zh) * 2019-10-22 2020-02-21 中国石油天然气股份有限公司 一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法及应用
CN112485827A (zh) * 2019-09-12 2021-03-12 中国石油天然气股份有限公司 裂缝孔隙型储层的岩石物理建模方法及装置
CN113189305A (zh) * 2021-04-29 2021-07-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005236775B2 (en) * 2004-03-31 2011-03-10 Exxonmobil Upstream Research Company Method for simulating and estimating sandstone properties
US20120151998A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Schlumberger Technology Corporation Wettability and matrix imbibition analysis
CN103439238B (zh) * 2013-09-03 2015-07-08 中国地质大学(北京) 煤页岩中封闭孔隙度的测量方法
CN105021506A (zh) * 2015-07-09 2015-11-04 中国石油大学(华东) 一种基于孔隙网络模型的三相相对渗透率的计算方法
EP3341760B1 (en) * 2015-08-27 2021-12-08 Freie Universität Berlin A method for determining the hydraulic permeability of rocks in a subsurface region
EP3358339B1 (en) * 2015-10-02 2019-07-31 Repsol, S.A. Method for providing a numerical model of a sample of rock
CN105260543B (zh) * 2015-10-19 2018-06-01 中国石油天然气股份有限公司 基于双孔模型的多重介质油气流动模拟方法及装置
CN106837315B (zh) * 2015-12-03 2020-05-12 中国石油化工股份有限公司 裂缝性碳酸盐岩基质与裂缝耦合作用表征方法
CN108875096B (zh) * 2017-05-09 2021-11-23 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
CN109063383A (zh) * 2018-09-19 2018-12-21 西南石油大学 基于微尺度重建模型的热-流-固多场耦合模拟方法
CN109635410B (zh) * 2018-12-06 2021-08-17 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种基于孔隙系统的渗透率离散元模拟方法
CN109887083A (zh) * 2019-01-29 2019-06-14 中国石油集团测井有限公司西南分公司 一种裂缝-孔隙双重介质耦合渗透率模型的建立方法
CN112231881A (zh) * 2019-06-28 2021-01-15 中国石油化工股份有限公司 基质渗透率计算方法及系统
CN110579433B (zh) * 2019-09-30 2022-02-01 中国科学院力学研究所 一种颗粒样品两级渗透率的获取方法
CN111963158B (zh) * 2020-08-12 2022-04-01 西南石油大学 一种碳酸盐岩酸压后基质渗透率计算方法
CN112287610A (zh) * 2020-09-18 2021-01-29 中国地质大学(武汉) 基于分形理论划分低渗储层岩石水力流动相的计算方法
CN112630407A (zh) * 2020-12-09 2021-04-09 同济大学 水合物储层渗流出砂微观可视化模拟实验装置及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103760081A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 中国石油天然气股份有限公司 基于孔隙结构特征的碳酸盐岩储层的气藏预测方法及系统
US20160109593A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Vimal SAXENA Methods and systems for generating percolated rock physics models for predicting permeability and petrophysical quantities
CN107144889A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 中国石油化工股份有限公司 一种基于等效孔隙理论的砂岩岩石物理建模方法
CN108181219A (zh) * 2017-11-15 2018-06-19 中国石油天然气股份有限公司 一种基于碳酸盐岩孔隙结构预测渗透率的方法及其装置
CN110441205A (zh) * 2019-07-25 2019-11-12 太原理工大学 一种基于直毛管模型的弱胶结砂岩渗透率评估方法
CN112485827A (zh) * 2019-09-12 2021-03-12 中国石油天然气股份有限公司 裂缝孔隙型储层的岩石物理建模方法及装置
CN110824556A (zh) * 2019-10-22 2020-02-21 中国石油天然气股份有限公司 一种非常规致密砂岩储层的岩石物理模型建立方法及应用
CN113189305A (zh) * 2021-04-29 2021-07-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116342541A (zh) * 2023-03-29 2023-06-27 中国矿业大学 一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法
CN116342541B (zh) * 2023-03-29 2024-03-22 中国矿业大学 一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113189305B (zh) 2023-06-30
CN113189305A (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022227822A1 (zh) 一种孔隙型可渗透岩石的仿真模拟方法及系统
CN109441422B (zh) 一种页岩气井间距优化开采方法
CN112561144B (zh) 一种致密油压裂水平井产能主控因素评判与产能预测方法
CN111441758B (zh) 页岩油气甜点区的预测方法及装置
Wang et al. A review of stimulated reservoir volume characterization for multiple fractured horizontal well in unconventional reservoirs
CN106442938B (zh) 一种准确获取页岩含气量的测量计算方法
CN113901681B (zh) 一种全寿命周期页岩气储层双甜点三维可压性评估方法
CN104750896B (zh) 一种缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟方法
CN104533370A (zh) 压裂水平井油藏、裂缝、井筒全耦合模拟方法
CN109064864B (zh) 一种模拟地热尾水回灌路径的装置及其使用方法
CN102830442B (zh) 一种预测预报煤层气产能的潜力系数分区方法
CN110056346B (zh) 一种基于趋势变化函数的油藏三维原始含水饱和度模拟方法
CN107145671B (zh) 一种油藏数值模拟方法及系统
CN104179498A (zh) 分带模拟饱和度方法
CN108982320A (zh) 一种利用粒度参数进行复杂孔隙结构储层渗透率计算方法
CN111060672A (zh) 一种再现高温超压天然气藏形成全历史过程的方法
Huang et al. A review of flow mechanism and inversion methods of fracture network in shale gas reservoirs
CN106501156A (zh) 现场确定外管弱透水层水文地质参数的外管降深双管法
CN115860266B (zh) 一种页岩气/煤层气井产能评价方法、系统及电子设备
CN108446476A (zh) 一种定量预测断块油气藏的成藏概率的方法和装置
Suarez et al. Fracturing-to-Production Simulation Approach for Completion Optimization in the Vaca Muerta Shale
CN111155980B (zh) 一种水流优势通道识别方法及装置
CN113960288B (zh) 一种源-汇系统定量评价方法
Song et al. Dynamic reconstruction of the hydrocarbon generation, accumulation, and evolution history in ultra-deeply-buried strata
CN103675945A (zh) 一种测定孔洞型储层的饱和度的方法及设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22794302

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22794302

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1