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基于数值法的三维缝洞溶蚀演化主控因素研究

朱欣月 李三百 冯夏庭 康志江 樊洪卓 黄孝特

朱欣月,李三百,冯夏庭,等.基于数值法的三维缝洞溶蚀演化主控因素研究[J].中国岩溶,2021,40(6):943-951. doi: 10.11932/karst20210604
引用本文: 朱欣月,李三百,冯夏庭,等.基于数值法的三维缝洞溶蚀演化主控因素研究[J].中国岩溶,2021,40(6):943-951. doi: 10.11932/karst20210604
ZHU Xinyue,LI Sanbai,FENG Xiating,et al.Numerical investigation on the main controlling factors of the dissolution evolution of three-dimensional fracture-cavity reservoirs[J].Carsologica Sinica,2021,40(06):943-951. doi: 10.11932/karst20210604
Citation: ZHU Xinyue,LI Sanbai,FENG Xiating,et al.Numerical investigation on the main controlling factors of the dissolution evolution of three-dimensional fracture-cavity reservoirs[J].Carsologica Sinica,2021,40(06):943-951. doi: 10.11932/karst20210604

基于数值法的三维缝洞溶蚀演化主控因素研究

doi: 10.11932/karst20210604
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51804064

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 N170103010

详细信息
    作者简介:

    朱欣月(1994-),女,硕士研究生,研究方向:岩溶演化数值模拟。E-mail:163260566@qq.com

    通讯作者:

    李三百(1987-),男,博士,讲师,主要从事岩溶演化、水力压裂等方向的研究工作。E-mail:sanbail@uci.edu

  • 中图分类号: P618.13

Numerical investigation on the main controlling factors of the dissolution evolution of three-dimensional fracture-cavity reservoirs

Funds: 

 51804064

 N170103010

  • 摘要: 碳酸盐岩储层油气储量丰富,经过长期的地质构造运动形成了复杂的缝洞结构,给油气开采工作带来了一定的难度,针对这一工程问题本文采用自主研发的岩溶演化模拟软件KarstEvolSys为数值模拟工具,研究裂缝密度和降雨补给量对碳酸盐岩岩体溶蚀演化的影响,通过控制嵌入基质体中的裂缝数量和水流补给到系统中的流速来完成模拟。研究发现:当降雨补给量不变时,基质体内嵌入的裂缝条数越多,每一裂缝捕获水流量越少,从而导致裂缝系统开度增加速率减慢,岩体的溶蚀速率变缓;当对同一岩溶系统分别补给不同的降雨量时,由于水流对系统中Ca2+浓度的稀释作用,促进了水岩化学反应,加速了含CO2的水流对裂缝壁的溶蚀,导致岩体溶蚀速率随着降雨补给量的增加而增加。

     

  • 图  1  初始裂缝分布及对应的水流汇聚点和排泄点位置

    Figure  1.  Initial distributions of fracture network and locations of the recharge and discharge points

    图  2  不同裂缝密度裂缝系统中Ca2+浓度云图

    Figure  2.  Cloud maps of Ca2+ concentration in fracture systems with different fracture densities

    图  3  水流汇聚点周围Ca2+浓度曲线图

    Figure  3.  History curve of Ca2+ concentration around the recharge point

    图  4  不同裂缝密度裂缝系统开度云图

    Figure  4.  Cloud map of fracture system aperture with different fracture densities

    图  5  水流汇聚点周围裂缝开度曲线图

    Figure  5.  History curve of aperture around the recharge point

    图  6  不同裂缝密度裂缝系统渗透率云图

    Figure  6.  Permeability distribution of the fracture system with different fracture densities

    图  7  不同裂缝密度裂缝系统渗透率变化曲线图

    Figure  7.  Permeability curves of the fracture system with different fracture densities

    图  8  不同降雨量补给条件下裂缝系统中Ca2+浓度云图

    Figure  8.  Cloud maps of Ca2+ concentration in the fracture system under different rainfall recharge conditions

    图  9  不同降雨量补给条件下Ca2+浓度变化曲线图

    Figure  9.  History curve of Ca2+ concentration under different rainfall recharge conditions

    图  10  不同降雨量补给条件下裂缝系统开度云图

    Figure  10.  Cloud maps of the fracture aperture under different rainfall recharge conditions

    图  11  不同降雨量补给下汇聚点周围裂缝片开度变化曲线

    Figure  11.  History curve of the fracture aperture around convergence points under different rainfall recharge conditions

    图  12  不同降雨量补给条件下裂缝系统渗透率云图

    Figure  12.  Permeability cloud maps of the fracture system under different rainfall recharge conditions

    图  13  不同降雨量补给条件下裂缝系统渗透率变化曲线图

    Figure  13.  Permeability curves of the fracture system under different rainfall recharge conditions

    表  1  模型参数表

    Table  1.   Model parameters

    模型参数数值
    平衡浓度ceq /molm-33.32
    CO2分压P/MPa0.5
    初始温度T/℃10
    初始缝宽d /m0.000 2
    降雨补给量q /mmy-1600
    裂缝系统渗透率/mD1.1×10-3
    基质体渗透率/mD1.0×10-4
    初始孔隙度/%0.24
    基质颗粒体积模量/MPa1.0×106
    局部质量交换系数kc/ms-12.0×10-3
    Sherwood数Sh(-)8.24
    分子扩散系数D /m2s-13.6×10-9
    流体黏度μ/cP1.307 7
    流体密度ρf/kgm-30.999 728×10-3
    初始比表面积a0/m2m-35 000
    下载: 导出CSV
  • 李阳,康志江,薛兆杰,等. 中国碳酸盐岩油气藏开发理论与实践[J]. 石油勘探与开发,2018, 45(4): 669-678.
    李阳, 金强, 钟建华,等. 塔河油田奥陶系岩溶分带及缝洞结构特征[J]. 石油学报,2016,37(3): 289-298.
    李阳, 侯加根, 李永强. 碳酸盐岩缝洞型储集体特征及分类分级地质建模[J]. 石油勘探与开发,2016, 43(4): 600-606.
    金强, 田飞. 塔河油田岩溶型碳酸盐岩缝洞结构研究[J]. 中国石油大学学报(自然科学版),2013, 37(5): 15-21.
    DreybrodtW. The role of dissolution kinetics in the development of karstification in limestone:A model simulation of karst evolution[J].The Journal of Geology,1990, 98(5):639-655.
    田晓丹,姜晓桢. 岩体单裂隙流固热化学耦合作用数值模拟研究[J]. 人民长江, 2015, 46(9): 84-90.
    薛亮,于青春. 岩溶水系统演化中河间地块分水岭消失过程的数值模拟分析[J]. 水文地质工程地质,2009(2): 7-12.
    王云, 于青春,薛亮. 溶蚀作用下古岩溶盆地系统中介质场演化模拟[J]. 现代地质, 2010, 24(5): 1007-1015.
    王喆, 卢丽,夏日元, 等. 岩溶地下水系统演化数值模拟[J]. 长江科学院院报, 2013, 30(7): 22-28.
    毛亮, 于青春,王敬霞, 等. 降雨对裂隙性岩溶含水系统演化影响的数值模拟研究[J]. 中国岩溶, 2017, 36(1): 42-48.
    KaufmannG. Modelling karst geomorphology on different time scales[J]. Geomorphology, 2009, 106:62-77.
    KaufmannG. Modeling unsaturated flow in an evolving karst aquifer [J]. Journal of Hydrology, 2003, 276:53-70.
    KaufmannG. A model comparison of karst aquifer evolution for different matrix-flow formulations[J]. Journal of Hydrology, 2003, 283:281-289.
    KaufmannG, RomanovD, HillerT. Modeling three-dimensional karst aquifer evolution using different matrix contributions[J]. Journal of Hydrology, 2010, 388:241-250.
    KaufmannG, GabrovšekF, RomanovD. Deep conduit flow in karst aquifers revisited[J]. Water Resources Research, 2014,50:4821-4836.
    LiS, KangZ, FengX T, PanZ, et al. Three-dimensional hydro-chemical model for dissolutional growth of fractures in karst aquifers[J].Water Resources Research, 10.1029/2019 WR025631.
    LeeS H,LoughM F,JensenC L.Hierarchical modeling of flow in naturally fractured formations with multiple length scales[J]. Water Resources Research, 2001,37(3):443-455.
    LiL, LeeS H. Efficient field-scale simulation of black oil in a naturally fractured reservoir through discrete fracture networks and homogenized media[C]//International Oil & Gas Confernce & Exhibition in China.中国石油学会,2008.
    Karimi-FardM, DurlofskyL J, AzizK. An efficient discrete fracture model applicable for general purpose reservoir simulators[C]//SPE Reservoir Simulation Symposium,2003:227-236.
    XuY, Cavalcante FilhoJ S, WeiY. Discrete-fracture modeling of complex hydraulic-fracture geometries in reservoir simulators[J].Spe Reservoir Evaluation & Engineering, 2016:1-20.
    HannaR B, RajaramH. Influence of aperture variability on dissolutional growth of fissures in Karst Formations[J]. Water Resources Research, 1998,34(11):2843-2853.
    PangaM K R, ZiauddinM, BalakotaiahV. Two-scale continuum model for simulation of wormholes in carbonate acidization[J], Aiche Journal, 2005, 51(12): 3231-3248.
    CarmanPC. Fluid flow through granular beds[J]. Chemical Engineering Research & Design,1997, 75(1):32-48.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-23
  • 刊出日期:  2021-12-25

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    《中国岩溶》编辑部
    2022年4月20日