Численное моделирование растворения карбонатных пород вблизи скважины
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS.2021.v112.i4.07Ключевые слова:
кислотная обработка, карбонатный керн, режим растворения, число Дамколера, модуль ТилеАннотация
В данной работе исследуется процесс образования червоточин при соляно-кислотной обработке призабойной зоны скважины в карбонатных пластах. Был разработан алгоритм решения задачи образования червоточин в пористой среде для двумерного случая. Для описания растворения карбонатов соляной кислотой использовалась модель двух масштабов (в масштабе пор и в масштабе Дарси), учитывающая конвекцию, диффузию и химическую реакцию. Начальное распределение поля пористости генерировалось как распределение случайных чисел вокруг некоторого среднего значения. На основании распределения начального поля пористости было рассчитано начальное поле проницаемости породы. Случайное распределение использовалось для описания неоднородности реальной породы. Остальные параметры исследования были взяты из известных экспериментов по растворению карбонатных кернов. Численная модель была построена для решения
системы уравнений растворения, и в результате данного исследования были получены режимы растворения карбонатов соляной кислотой в зависимости от числа Дамколера, модуля Тиле в масштабе пор и в масштабе Дарси. Также были найдены оптимальные числа Дамколера (скорости закачки). Компьютерный код для задачи развития/роста червоточин в пористой среде был построен с использованием языка программирования C++.
Библиографические ссылки
[2] Hung K.M., Hill A.D., Sepehrnoori K., "A Mechanistic Model of Wormhole Growth in Carbonate Matrix Acidizing and Acid Fracturing" J. of Petr. Tech., 41 (1989): 59-66, https://doi.org/10.2118/16886-PA.
[3] Fredd C.N., Fogler H.S., "Alternative Stimulation Fluids and Their Impact on Carbonate Acidizing" SPE, 3 (1998): 34-41, https://doi.org/10.2118/31074-PA.
[4] Fredd C.N., Fogler H.S., "Influence of Transport and Reaction on Wormhole Formation in Porous Media" AIChE J., 44:9 (1998): 1933-1949, https://doi.org/10.1002/aic.690440902.
[5] Bazin B., Abdulahad G., "Experimental Investigation of Some Properties of Emulsified Acid Systems for Stimulation of Carbonate Formations" SPE, (1999): 1-10, https://doi.org/10.2118/53237-MS.
[6] Golfier F., Bazin B., Zarcone C., Lernormand R., Lasseux D., Quintard M., "Acidizing Carbonate Reservoirs: Numerical Modeling of Wormhole Propagation and Comparison to Experiments" SPE, (2001): 1-11, https://doi.org/10.2118/68922-MS.
[7] Tardy P., Lecerf B., Christanti Y., "An Experimentally Validated Wormhole Model for Self-Diverting and Conventional Acids in Carbonate Rocks Under Radial Flow Conditions" SPE, (2007): 1-17, https://doi.org/10.2118/107854-MS.
[8] Shedid Sh.A., "An Experimental Approach of Matrix Acidizing of Permeability-Damaged Carbonate Reservoirs" SPE, (2007): 1-9, https://doi.org/10.2118/106956-MS.
[9] Buijse M.A., "Understanding Wormholing Mechanisms Can Improve Acid Treatments in Carbonate Formations" SPE Production&Facilities, 15 (2000): 168-175, https://doi.org/10.2118/65068-PA.
[10] Buijse M., Glasbergen G., "A Semiempirical Model To Calculate Wormhole Growth in Carbonate Acidizing" SPE, (2005): 1-14, https://doi.org/10.2118/96892-MS.
[11] Izgec O., Zhu D., Hill A.D., "Numerical and experimental investigation of acid wormholing during acidization of vuggy carbonate rocks" Elsevier: J. of Petr. Sci.& Eng., 74 (2010): 51-66, https://doi.org/10.1016/j.petrol.2010.08.006.
[12] De Oliveira T.J.L., Melo A.R., Oliveira J.A.A., Pereira A.Z.I., "Numerical Simulation of the Acidizing Process and
PVBT Extraction Methodology Including Porosity/Permeability and Mineralogy Heterogeneity" SPE, (2012): 1-9,
https://doi.org/10.2118/151823-MS.
[13] Kalia N., Balakotaiah V., "Effect of medium heterogeneities on reactive dissolution of carbonates" Elsevier: J. of Chem. Eng. Sci., 64 (2009): 376-390, https://doi.org/10.1016/j.ces.2008.10.026.
[14] Panga M.K.R., Balakotaiah V., Ziauddin M., "Modeling, Simulation and Comparison of Models for Wormhole Formation during Matrix Stimulation of Carbonates" SPE, (2002): 1-19, https://doi.org/10.2118/77369-MS.
[15] Panga M.K.R., Ziauddin M., Gandikota R., Balakotaiah V., "A New Model for Predicting Wormhole Structure and Formation in Acid Stimulation of Carbonates" SPE, (2004): 1-11, https://doi.org/10.2118/86517-MS.
[16] Panga M.K.R., Ziauddin M., Balakotaiah V., "Two-Scale Continuum Model for Simulation of Wormholes in Carbonate Acidization" AIChE J. 51:12 (2005): 3231-3248, https://doi.org/10.1002/aic.10574.
[17] Kalia N., Balakotaiah V., "Modeling and analysis of wormhole formation in reactive dissolution of carbonate rocks" Elsevier: J. of. Chem. Eng. Sci., 62 (2007): 919-928, https://doi.org/10.1016/j.ces.2006.10.021.
[18] Liu M., Zhang Sh., Mou J., "Effect of normally distributed porosities on dissolution pattern in carbonate acidizing" Elsevier: J. of. Petr. Sci.& Eng., 94-95 (2012): 28-39, https://doi.org/10.1016/j.petrol.2012.06.021.
[19] Liu M., Zhang Sh., Mou J., "Wormhole Propagation Behavior Under Reservoir Condition in Carbonate Acidizing" Springer: J. of. Trans. in Porous Media, 96 (2013): 203-220, https://doi.org/10.1007/s11242-012-0084-z.
[20] Cohen Ch.E., Ding D., Quintard M., Bazin B., "From pore scale to wellbore scale: Impact of geometry on wormhole growth in carbonate acidization" Elsevier: J. of. Chem. Eng. Sci., 63 (2008): 3088-3099, https://doi.org/10.1016/j.ces.2008.03.021.
