一種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法
2023-05-23 01:08:36
一種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法
【專利摘要】本發明提供了一種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，屬於油氣田開發領域。所述方法將油藏中的大尺度裂縫作為油藏的內邊界進行降維處理，建立油藏幾何模型，然後採用三角形網格對油藏幾何模型進行幾何剖分形成離散單元，同時形成油藏幾何信息描述文件、幾何離散信息文件及井信息描述文件，在離散單元基礎上構建數值計算單元，建立表徵此類油藏流體流動的數學模型，採用積分法在每個數值計算單元上建立其數值計算格式，形成大型線性代數方程組，並進行求解，從而實現大尺度裂縫性油藏數值模擬。本發明能夠精確表徵大尺度裂縫性油藏，物理意義明確，對大尺度裂縫油藏數值模擬具有很好的適應性。
【專利說明】一種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於油氣田開發領域，具體涉及一種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法。
【背景技術】
[0002] 大尺度裂縫性油藏是指儲層中存在開度大於1毫米裂縫的油藏。大尺度裂縫在油 藏中起著特殊導流作用，其存在導致了儲層的強烈非均質性，造成了油藏複雜的滲流機理 和相對較低的採收率，為了高效開發此類油藏，需要採用數值模擬手段對其注水開發過程 進行精確模擬，設計合理的開發方案，避免水沿大尺度裂縫竄進，達到提高採收率的目的。 [0003]目前，在大尺度裂縫性油藏數值模擬中，常採用常規連續性介質模型表徵此類油 藏，如：單孔隙介質模型，雙重孔隙介質模型以及等效連續介質模型等。單孔隙介質模型能 夠較精確的模擬流體流動過程，但由於基巖大小與裂縫開度在尺度上的巨大差異，在進行 數值計算時需要在裂縫周圍進行大量的網格加密，大大降低了計算效率；雙重孔隙介質模 型將裂縫性油藏的基巖系統與裂縫系統看作兩個相互交錯的連續性多孔介質系統，兩系統 間通過竄流量係數進行聯繫，該模型適用於裂縫發育程度較高，連通性較好的網狀裂縫油 藏，對於裂縫發育程度不高或存在主導流體流動的大尺度裂縫時，數值模擬結果與實際相 差較大；等效連續介質模型本身並不複雜，但該模型的有效性難以判定，且裂縫性油藏的等 效滲透率張量難以求解。採用離散介質模型表徵大尺度裂縫性油藏，能夠真實地代表裂縫 的地質分布特徵，基於有限元法可以較好地進行該類油藏的數值模擬，但對於嚴重非均質 性油藏中水驅油等多相流問題不能保證局部質量守恆，不適合描述基巖-裂縫交界面處飽 和度的不連續性。
[0004] 綜上所述，當前各種常規大尺度裂縫油藏的數值模擬方法都存在不同的問題：基 於單孔隙介質模型的方法，存在計算效率低的問題；基於雙重孔隙介質模型的方法，僅適用 於裂縫發育程度較高，連通性較好的網狀裂縫油藏；基於等效連續介質模型的方法，其有效 性難以判定，且裂縫性油藏的等效滲透率張量難以求解；基於離散裂縫模型能夠較真實地 刻畫大尺度裂縫的地質分布特徵，但採用有限元數值計算格式進行模擬，存在著計算量大， 物理意義不明確，在含大尺度裂縫的油藏中不能嚴格保證局部質量守恆等問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種大尺度裂縫性油藏 數值模擬方法，高效精確地進行大尺度裂縫性油藏的數值模擬，為分析裂縫對注水開發效 果的影響，優選布井方式，避免注入水沿裂縫竄進，預測提高採收率措施的效果提供可靠依 據，同時物理意義明確，能夠嚴格保證局部質量守恆。
[0006] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0007] -種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，所述方法將油藏中的大尺度裂縫作為油藏 的內邊界進行降維處理，建立油藏幾何模型，然後採用三角形網格對油藏幾何模型進行幾 何剖分形成離散單元，同時形成油藏幾何信息描述文件、幾何離散信息文件及井信息描述 文件，在離散單元基礎上構建數值計算單元，建立表徵此類油藏流體流動的數學模型，採用 積分法在每個數值計算單元上建立其數值計算格式，形成大型線性代數方程組，並進行求 解，從而實現大尺度裂縫性油藏數值模擬。
[0008] 所述方法具體包括以下步驟：
[0009] (1)根據實際油藏特徵及巖心、測井及流體的測試資料確定油藏儲層物性參數，建 立表徵大尺度裂縫性油藏流體流動的數學模型；
[0010] (2)依據油藏實際情況及油藏描述成果，確定油藏幾何邊界範圍，建立油藏幾何模 型，形成油藏幾何信息描述文件；
[0011] (3)對步驟（2)建立的油藏模型進行幾何離散，生成油藏模型的幾何離散信息文 件：平面上基巖部分採用Delaunay三角形單元進行劃分，大尺度裂縫用線單元代表，縱向 上採用儲層厚度代表單元厚度，生成油藏模型的幾何離散信息文件；
[0012] (4)基於步驟（3)的幾何離散信息文件，連接所有三角形的重心與三邊的中點 形成聯絡線，以三角形的頂點為中心，其周圍的所有聯絡線組成的多邊形即為數值計算單 元；
[0013] (5)計算數值計算單元節點參數值：設定飽和度變量（Sw，S。）在每個數值計算單元 內恆定不變，其數值通過測井數據取得，而數值計算單元的流動勢變量（Φ ψ，Φ。，Φ。）由以 該數值計算單元的節點為頂點的相鄰三角網格的值通過線性逼近計算得到：
[0014]
【權利要求】
1. 一種大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，其特徵在於：所述方法將油藏中的大尺度裂 縫作為油藏的內邊界進行降維處理，建立油藏幾何模型，然後採用三角形網格對油藏幾何 模型進行幾何剖分形成離散單元，同時形成油藏幾何信息描述文件、幾何離散信息文件及 井信息描述文件，在離散單元基礎上構建數值計算單元，建立表徵此類油藏流體流動的數 學模型，採用積分法在每個數值計算單元上建立其數值計算格式，形成大型線性代數方程 組，並進行求解，從而實現大尺度裂縫性油藏數值模擬。
2. 根據權利要求1所述的大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，其特徵在於：所述方法具 體包括以下步驟： (1) 根據實際油藏特徵及巖心、測井及流體的測試資料確定油藏儲層物性參數，建立表 徵大尺度裂縫性油藏流體流動的數學模型； (2) 依據油藏實際情況及油藏描述成果，確定油藏幾何邊界範圍，建立油藏幾何模型， 形成油藏幾何信息描述文件； (3) 對步驟（2)建立的油藏模型進行幾何離散，生成油藏模型的幾何離散信息文件：平 面上基巖部分採用Delaunay三角形單元進行劃分，大尺度裂縫用線單元代表，縱向上採用 儲層厚度代表單元厚度，生成油藏模型的幾何離散信息文件； (4) 基於步驟（3)的幾何離散信息文件，連接所有三角形的重心與三邊的中點形成聯 絡線，以三角形的頂點為中心，其周圍的所有聯絡線組成的多邊形即為數值計算單元； (5) 計算數值計算單元節點參數值：設定飽和度變量（SW，S。）在每個數值計算單元內恆 定不變，其數值通過測井數據取得，而數值計算單元的流動勢變量（Φ ψ，Φ。，Φ。）由以該數 值計算單元的節點為頂點的相鄰三角網格的值通過線性逼近計算得到：
(7) 其中,η為三角形單元的頂點數；<^代表節點i的任意流動勢變量；X為節點i的坐標； Njx)為形函數,為坐標的獨立函數； 由式（7)可得在一個三角形內任意變量的梯度恆為：
(8) (6) 對步驟（1)建立的數學模型在步驟（4)建立的數值計算單元上進行積分，建立流動 控制方程的數值計算方程，數值計算單元節點參數值是由步驟（5)計算得到的； (7) 確定油藏的邊界條件與初始條件，然後根據步驟（6)建立的每一個數值計算單元 上的數值計算方程，構建線性代數方程組，並進行求解，完成大尺度裂縫性油藏的數值模 擬。
3. 根據權利要求2所述的大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，其特徵在於：所述步驟（1) 中建立的表徵大尺度裂縫性油藏流體流動的數學模型如下： 其中FEQ代表流動控制方程式（1)和式（5): (6) (5)
Cl) 式中：油藏整體區域用Ω表示，其中基巖部分用Ωπ代表，簡化降維的大尺度裂縫部分 用Ω ' f表示，e表示裂縫的開度；w，〇分別表示水相和油相；φ為油藏孔隙度；SW為油藏含 水飽和度；S。為油藏含油飽和度；▽為哈密頓算子；q w，q。為源匯項；λ w為油藏水流度；λ。 為油藏原油流度；Φ￥為油藏水流動勢；Φ。為油藏原油流動勢；Φ。為毛管壓力勢；Ρ。為毛管 壓力；P w為油藏水的密度；Ρ。為油藏原油的密度；g為重力加速度；ζ為油藏垂向坐標，向 上為正。
4. 根據權利要求3所述的大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，其特徵在於：所述步驟（2) 包括： (21) 建立外邊界軌跡文件，該文件的內容包括：描述油藏邊界軌跡的點的X、Y坐標值 及儲層深度值； (22) 將大尺度裂縫作為油藏內邊界進行簡化降維處理，根據油藏描述得到的大尺度裂 縫具體位置，建立大尺度裂縫的具體信息文件，具體信息文件的內容包括；裂縫軌跡點對應 的裂縫編號、X、Y坐標值、裂縫高度、裂縫開度； (23) 根據油藏中井的情況，建立井信息文件，該井信息文件的內容包括井號、X、Υ坐標 值、井所在的組別及井類別。
5. 根據權利要求4所述的大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，其特徵在於：所述步驟 (22)中的所述簡化降維處理是指將三維油藏中的大尺度裂縫作為二維面單元，將二維油藏 面上的裂縫作為一維線單元。
6. 根據權利要求5所述的大尺度裂縫性油藏數值模擬方法，其特徵在於：所述步驟（3) 中的所述幾何離散信息文件包括：基巖中三角形單元的序號、相鄰三角形序號、三個頂點序 號、三條邊序號以及重心的坐標，裂縫中線單元的序號、兩個頂點序號、中點坐標值。
【文檔編號】G06F19/00GK104112057SQ201310138269
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月19日 優先權日:2013年4月19日
【發明者】呂心瑞, 張宏方, 劉中春 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院