基于渗流场-化学场-应力场耦合模型的酸蚀碳酸盐岩反应流数值模拟

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51804325
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0402.油气开采
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Carbonate reservoir is widely distributed in the world with huge resources. Acidizing is an essential stimulation technique to increase and maintain the production of development well in carbonate reservoir. The reactive transport of injected acid in the formation is coupled phenomena that involve the fluid flow, rock deformation and the chemical reaction between acid and rock. However, the influence of geo-mechanics on the reactive transport is not considered in the current Darcy scale reactive flow models. In this study, numerical simulations and physical experiments are combined to study the dynamic dissolution process of reactive flow under the confining pressure. Firstly, the acidizing experiments are performed by injecting acid into core samples under the confining pressure to study the stress effect on dissolution patterns. Then, the coupled Hydraulic-Chemical-Mechanical model is developed, and an efficient decoupling algorithm is presented to simulate the reactive flow under the influence of stress. The mathematic model is validated against experimental data and compared with results obtained by full coupling numerical method. Additionally, based on the embedded discrete fracture model, the presented model is extended to simulate the coupled reactive flow and rock deformation in fractured carbonate reservoir. In particular, an effective numerical algorithm is presented to address the discontinuous displacements within elements that intersect with fractures. Finally, a complete framework for simulating the reactive flow under the formation stress is formed, which provides theoretical and technological support for optimizing reservoir acidizing stimulation.
碳酸盐岩油藏在世界范围内分布广泛且产量巨大。酸化是碳酸盐岩油藏建产、增产、稳产的重要措施。酸液在地层中的流动包含复杂的多场作用,涉及流体渗流、岩体介质变形、以及酸与岩石的化学反应,但当前达西尺度的反应流模型中未考虑应力场对溶蚀动态的影响。本课题拟采用实验与数值模拟相结合的方法,研究地应力条件下酸岩反应的溶蚀动态。首先在添加围压的条件下进行岩心酸化实验,研究应力对溶蚀模式的影响;然后建立酸蚀碳酸盐岩渗流场-化学场-应力场耦合模型,并给出有效的解耦算法进行数值求解,通过与岩心酸化实验及全耦合求解结果对比,验证数学模型及解耦算法的正确性;对于裂缝性碳酸盐岩,基于嵌入式离散裂缝模型将建立的模型进行拓展,并给出有效算法处理裂缝两侧位移不连续问题,最终形成一套适用于真实地层应力条件下模拟碳酸盐岩酸化反应流的数值模拟方法,为优化油藏酸化施工方案提供理论与技术基础支撑。

结项摘要

碳酸盐岩油藏在世界范围内分布广泛且产量巨大。酸化是碳酸盐岩油藏建产、增产、稳产的重要措施。酸液在地层中的流动包含复杂的多场作用,涉及流体渗流、岩体介质变形、以及酸与岩石的化学反应,但当前达西尺度的反应流模型中未考虑应力场对溶蚀动态的影响。本课题对地应力条件下酸岩反应的溶蚀动态进行研究,取得了以下原创成果:(1)在添加围压的条件下进行岩心酸化实验,总结出了渗透率、孔隙度随有效应力的变化公式;(2)建立了酸蚀碳酸盐岩渗流场-化学场-应力场耦合模型,并给出了有效的解耦算法进行数值求解;(3)基于嵌入式离散裂缝模型,同时考虑地应力的影响,建立了适用于裂缝性碳酸盐岩储层的反应流模型,并给出了有效算法处理裂缝两侧位移不连续问题;(4)考虑温度影响,建立了渗流场-温度场-化学场耦合的反应流数值模拟方法。最终形成了一套适用于真实油藏条件的碳酸盐岩酸化反应流的数值模拟方法,为优化油藏酸化施工方案提供了理论与技术基础支撑。相关成果在Chemical Engineering Science、International Journal of Thermal Sciences、Oil & Gas Science and Technology等期刊发表SCI论文8篇,申请国家发明专利2项。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
A tutorial review of reactive transport modeling and risk assessment for geologic CO2 sequestration
二氧化碳地质封存反应性输运模型和风险评估的教程回顾
  • DOI:
    10.1016/j.cageo.2019.02.007
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Computers and Geosciences
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Piyang Liu;Tao Zhang;Shuyu Sun
  • 通讯作者:
    Shuyu Sun
Numerical Investigation of the Eect of Partially Propped Fracture Closure on Gas Production in Fractured Shale Reservoirs
部分支撑裂缝闭合对裂缝性页岩储层产气效果的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Xia Yan;Zhaoqin Huang;Qi Zhang;Dongyan Fan;Jun Yao
  • 通讯作者:
    Jun Yao
Three-dimensional simulation of acidizing process in carbonate rocks using the Darcy-Forchheimer framework
使用 Darcy-Forchheimer 框架三维模拟碳酸盐岩酸化过程
  • DOI:
    10.2516/ogst/2020035
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Oil & Gas Science and Technology-Revue de l Institut Francais du Petrole
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Piyang;Ren Xiaoxia;Kong Liang;Yao Jun
  • 通讯作者:
    Yao Jun
Base level changes based on Basin Filling Modelling: a case study from the Paleocene Lishui Sag, East China Sea Basin
基于盆地充填模型的基准面变化——以东海盆地古新统丽水凹陷为例
  • DOI:
    10.1007/s12182-020-00478-2
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Petroleum Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li Jing-Zhe;Liu Pi-Yang;Zhang Jin-Liang;Sun Shu-Yu;Sun Zhi-Feng;Du Dong-Xing;Zhang Ming
  • 通讯作者:
    Zhang Ming
Coupled compositional flow and geomechanics modeling of fractured shale oil reservoir with confined phase behavior
具有约束相行为的裂缝性页岩油储层成分流与地质力学耦合建模
  • DOI:
    10.1016/j.petrol.2020.107608
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Petroleum Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuhu Bai;Lijun Liu;Weipeng Fan;Hai Sun;Zhaoqin Huang;Jun Yao
  • 通讯作者:
    Jun Yao

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其他文献

现代油气渗流力学体系及其发展趋势
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚军;孙海;李爱芬;杨永飞;黄朝琴;王月英;张磊;寇建龙;谢昊君;赵建林;严侠;张庆福;任晓霞;韩文成;刘丕养;朱光普;宋文辉;隋宏光;安森友;王振;刘文正;张旭;李正
  • 通讯作者:
    李正

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刘丕养的其他基金

碳酸盐岩油藏酸化反应溶蚀机理及数值模拟降阶方法研究
  • 批准号:
    52374036
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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