碳酸盐岩酸蚀蚓孔实验模拟及分形模型研究

发布时间：2017-03-24 15:15

  本文关键词：碳酸盐岩酸蚀蚓孔实验模拟及分形模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无论是储量还是产量方面,碳酸盐岩油气藏在世界范围内都占有相当大的比重,而酸化是碳酸盐岩油气藏最常用且经济有效的增产措施之一。碳酸盐岩基质酸化的主要特征是的形成酸蚀蚓孔,蚓孔在欧氏空间上被认为无序和杂乱无章的。考虑到蚓孔间竞争机制复杂,采用经典数学方法对蚓孔进行实验模拟和数学描述难度较大。但准确描述酸蚀蚓孔的穿透深度及其分布对于施工参数的优化和提高酸化效果具有重要意义。基于此目的,首先完成了多组岩心流动实验,采用CT扫描手段得到了蚓孔的真实形态。其次,引入“盒维数”计算方法,对实验蚓孔的分形性进行了验证,并求取了不同蚓孔形态的Hausdroff分形维数,建立了酸蚀蚓孔等效长度分形计算模型。研究了酸蚀蚓孔间竞争分布的分形性,建立了蚓孔间分形分布模型,修正了考虑蚓孔分形分布条件下的表皮系数计算模型,为碳酸盐岩酸化优化设计奠定了理论基础。取得的主要认识和结论如下：(1)酸蚀蚓孔整体与局部都具有自相似性和标度不变性,属于明显的分形特征。建立了平面上酸蚀蚓孔等效长度分形计算模型,模型可外推到二维欧氏空间,表征蚓孔的面溶蚀模式。(2)采用岩心流动实验和三维CT扫描仪构建了真实的蚓孔形态。验证了碳酸盐岩岩心线性流动和径向流动下酸蚀蚓孔的分形性,并得到了其分形维数。结果表明,实验得到的酸蚀蚓孔具有较好的分形规律,且分形维随着溶蚀形态的变化而不同,范围在1.19-1.98,最优排量对应的分形维数在1.6-1.7。(3)求解了酸蚀蚓孔间的竞争分布数学模型,结果表明酸蚀蚓孔个数在纵向上满足分形特征。酸蚀蚓孔个数的分形分布维数在1.35～1.73,主蚓孔模式对应的分形维数为1.35。(4)建立了考虑蚓孔竞争的酸蚀蚓孔最大长度双重分形计算模型,在此基础上得到了蚓孔等效长度均相同和呈分形分布两种情况下的表皮系数修正数学模型,考虑了单个蚓孔和蚓孔间竞争分布两种分形特性。创新点如下：将室内试验和分形几何数学方法相结合,建立了酸蚀蚓孔等效长度分形计算模型；采用实验数据(线性流和径向流)验证了蚓孔具有标度不变性的分形特征,并获得了蚓孔分布的Hausdroff分形维数,拓展了以往分形维数仅在1.6左右的认识；建立了描述酸蚀蚓孔竞争分布的双重分形模型,并给出了考虑蚓孔间竞争的表皮系数修正数学模型。
【关键词】：碳酸盐岩 酸化 酸蚀蚓孔 分形 表皮系数
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE31
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 绪论11-26
• 1.1 研究的目的及意义11-12
• 1.2 国内外酸蚀蚓孔研究现状12-24
• 1.2.1 酸岩反应实验方法13-16
• 1.2.2 分形几何学及其在碳酸盐岩酸化中的应用16-23
• 1.2.3 表皮系数计算模型23-24
• 1.3 研究内容及技术路线24-25
• 1.4 本文创新点25-26
• 2 分形基本概念及分形维26-33
• 2.1 什么是分形26
• 2.2 分形基本特征26
• 2.3 分形维数26-31
• 2.3.1 相似维数27
• 2.3.2 Hausdorff分形维数27-29
• 2.3.3 信息维数29
• 2.3.4 关联维数29-31
• 2.3.5 广义维数31
• 2.4 分形研究方法31-33
• 3 酸蚀蚓孔分形维数及其等效长度计算模型33-66
• 3.1 酸蚀蚓孔等效长度计算模型33-38
• 3.1.1 静态模型34-36
• 3.1.2 动态模型36-38
• 3.2 分形维数的求取38-61
• 3.2.1 岩心孔渗测试39-40
• 3.2.2 试验基本原理及测定方法40-41
• 3.2.3 试验步骤41-42
• 3.2.4 实验结果及讨论42-45
• 3.2.5 酸蚀蚓孔形态实验45-48
• 3.2.6 分形维数求取48-61
• 3.3 参数敏感性分析61-66
• 4 酸蚀蚓孔间竞争分布分形模拟66-75
• 4.1 酸蚀蚓孔间竞争分布分形模型66-71
• 4.2 基于双重分形的酸蚀蚓孔最大长度计算模型71-75
• 5 考虑蚓孔竞争效应的表皮系数分形计算模型75-96
• 5.1 表皮系数计算模型75-84
• 5.1.1 等效酸蚀蚓孔长度均相同75-78
• 5.1.2 酸蚀蚓孔呈分形分布78-84
• 5.2 参数敏感性分析84-96
• 5.2.1 等效酸蚀蚓孔长度均相同84-89
• 5.2.2 酸蚀蚓孔呈分形分布89-96
• 结论96-98
• 参考文献98-103
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 陈朝刚,郭建春,周小平;酸蚀蚓孔滤失机理及对碳酸盐岩储层酸化施工的启示[J];断块油气田;2005年05期

2 张黎明;;酸岩反应模拟实验装置及其应用[J];中国海上油气(工程);1993年02期

3 柳明;张士诚;牟建业;;酸蚀蚓孔的分形性和酸液类型对蚓孔的影响[J];石油勘探与开发;2012年05期

4 张黎明,任书泉;碳酸盐岩油藏基质酸化水平井表皮因子模型研究（Ⅱ）模型实例分析[J];西安石油学院学报(自然科学版);1996年06期

5 李小刚;杨兆中;苏建政;刘长印;张汝生;;粗糙颗粒碳酸盐岩三维酸蚀分形数学模型[J];新疆石油地质;2010年02期

6 陈代s，

本文编号：265793