[发明专利]裂缝各向异性油藏注水开发可预测物理模型建立方法

权利要求书

1.一种裂缝各向异性油藏注水开发可预测物理模型建立方法，其特征在于，该方法包括：(a)根据裂缝性油藏水驱油开发过程的特点，利用渗流力学理论和相似性分析，建立裂缝性油藏开发模拟的相似性准则，所述相似性准则包括外形与空间相似、井筒几何相似、岩石物性相似、油水粘度相似、重力-压力相似、基质与裂缝可动油量比相似、基质内含油量分布的相似、基质渗吸与裂缝驱替特征时间相似、渗吸强度分布相似及时间过程相似；(b)相似性准则的实现及模型参数设计方法；(c)建立满足多重相似性的油藏宏观物理模型，以全面模拟预测实际裂缝性油藏的渗流特征和开发过程。

2.如权利要求1所述的裂缝各向异性油藏注水开发可预测物理模型建立方法，其特征在于，所述步骤(a)中所述岩石物性分布相似包括裂缝渗透率分布相似及裂缝孔隙度相似，且所述相似性准则还包括饱和度分布相似及位势分布相似，该相似性准则共包括下面的裂缝各向异性油藏水驱油模拟相似性准则表中所列的22个相似准数。

裂缝各向异性油藏水驱油模拟相似性准则表

3.如权利要求2所述的裂缝各向异性油藏注水开发可预测物理模型建立方法，其特征在于，所述步骤(a)中包括(a1)确定相似性准则的建模条件，所述建模条件包括：

(a11)油藏介质为双孔单渗，即基质和裂缝均为流体存储空间，裂缝系统是渗流通道；

(a12)考虑基质-裂缝间的渗吸作用；

(a13)考虑重力及油水重度差的影响；

(a14)考虑裂缝渗透率的各向异性；

(a15)忽略裂缝中的毛管力；

(a16)忽略流体及岩石的压缩性。

4.如权利要求3所述的裂缝各向异性油藏注水开发可预测物理模型建立方法，其特征在于，所述步骤(a)中，还包括(a2)建立无量纲化渗流数学模型：

裂缝中的油水运动方程：

裂缝中的物质平衡方程：

自然限制条件：

S_o+S_w＝1，q_w+q_o＝0                         (3)

动态渗吸方程：

qo=Rλ[Sw(x,y,z,t)-λ∫0tSw(x,y,z,t)e-λ(t-τ)dτ]=Rλ∫0t∂Sw∂τ·e-λ(t-τ)dτ---(4)]]>

初始条件：

Φ_o(x，y，z，t＝0)＝Φ_i，Φ_w(x，y，z，t＝0)＝0，S_w(x，y，z，t＝0)＝0      (5)

边界条件：假设油藏边界Γ为封闭边界，n为边界法向，则

∂Φo∂n|Γ=0,]]>∂Φw∂n|Γ=0---(6)]]>

对于井筒边界，假设为定压注采，则

p(r‾inj,t)-p(r‾pro,t)=Δp---(7)]]>

上述各式中，v、q、S分别表示渗流速度、渗吸强度、饱和度，下标o、w分别表示油和水。x、y、z为直角坐标系的三个坐标，表示油藏空间点，和分别表示注水井和生产井井筒上任意一点。A_w、A_o、A分别为张量形式的水相流度、油相流度及流体总流度：

Ao=KKroμo,]]>Aw=KKrwμw,]]>A=KKroμo+KKrwμw]]>

K为各向异性渗透率张量，φ为孔隙度，K_ro和K_rw分别是油相和水相的相对渗透率，Φ_o，Φ_w分别为油相和水相的位势，Φ_i为初始位势，p为压力，Δp为注采压差。记γ为重度，G为油水重力势差，则有如下表达式：

Φ_o＝p+γ_oz，Φ_w＝p+γ_wz，G＝(γ_w-γ_o)z             (8)

R为单位体积基岩所含可动油体积，λ表示渗吸强度。记T^*为渗吸半周期，则

λln2/T^*                                              (9)

把运动方程带入物质平衡方程，得：

▿·(Aw·▿Φw)+qw=φ·∂Sw∂t---(10)]]>

▿·(Ao·▿Φo)+qo=φ·∂So∂t---(11)]]>

(10)和(11)两式相加，得：

▿·(A·▿Φw)-▿·(Ao·▿G)=0---(12)]]>

(10)可化为：

▿·(Aw·▿Φo)+▿·(Aw·▿G)-Rλ∫0t∂Sw∂τ·e-λ(t-τ)dτ=φ·∂Sw∂t---(13)]]>

故渗流数学模型可写为：

▿·(A·▿Φw)-▿·(Ao·▿G)=0▿·(Aw·▿Φo)+▿·(Aw·▿G)-Rλ∫0t∂Sw∂τ·e-λ(t-τ)dτ=φ·∂Sw∂tΦo(x,y,z,t=0)-Φi=0,Φw(x,y,z,t=0)=0Sw(x,y,z,t=0)=Swc∂Φo∂n|Γ=0,∂Φw∂n|Γ=0,p(r→inj,t)-p(r→pro,t)=Δp---(14)]]>

将(14)式在以渗透率主方向为坐标方向的直角坐标系中展开，并设渗透率主值分别为K_x、K_y、K_z，可得：

∂∂x[Kx(Kroμo+Krwμw)·∂Φw∂x]+∂∂y[Ky(Kroμo+Krwμw)·∂Φw∂y]+∂∂z[Kz(Kroμo+Krwμw)·∂Φw∂z]-∂∂z[KzKroμoΔγ]=0∂∂x[KxKrwμw·∂(Φo-Φi)∂x]+∂∂y[KyKrwμw·∂(Φo-Φi)∂y]+∂∂z[KzKrwμw·∂(Φo-Φi)∂z]+∂∂z(KzKrwμw·Δγ)-Rλ∫0t∂Sw∂τ·e-λ(t-τ)dτ=φ·∂Sw∂tΦo(x,y,z,t=0)-Φi=0,Φw(x,y,z,t=0)=0Sw(x,y,z,t=0)=Swc∂Φo∂n|Γ=0,∂Φw∂n|Γ=0p(r→inj,t)-p(r→pro,t)=Δp---(15)]]>

裂缝中的油水相渗曲线为相互交叉的对角线，其表达式如下：

K_w＝K·S_w                                         (16)

K_o＝K·(1-S_w)                                     (17)

故(15)式可化为

∂∂x[(Kx·(1-Sw)μo+·Kx·Swμw)·∂Φw∂x]+∂∂y[(Ky·(1-Sw)μo+Ky·Swμw)·∂Φw∂y]+∂∂z[(Kz·(1-Sw)μo+Kz·Swμw)·∂Φw∂z]-∂∂z[Kz·(1-Sw)μoΔγ]=0∂∂x[Kx·Swμw·∂(Φo-Φi)∂x]+∂∂y[Ky·Swμw·∂(Φo-Φi)∂y]+∂∂zKz·Swμw·∂(Φo-Φi)∂z)+∂∂z(Kz·Swμw·Δγ)-Rλ∫0t∂Sw∂τ·e-λ(t-τ)dτ=φ·∂Sw∂tΦo(x,y,z,0)-=Φi=0,Φw(x,y,z,0)=0Sw(x,y,z,t)=0∂Φo∂x|Γ=0,∂Φo∂y|Γ=0pinj(r→wt)-ppro(r→w,t)=Δp---(18)]]>

下面将数学模型(18)式无量纲化：

5个自变量无量纲化：

4个孔渗参数无量纲化：

3个流体参数无量纲化：

2个渗吸常数无量纲化：

3个因变量无量纲化：S_wD＝S_w                                    (23)

其中，L_x、L_y、L_z——x、y、z方向的特征长度，可取最大或平均长度；

——水驱特征时间；

——平均孔隙度；

——x、y、z方向渗透率主值的平均值；

——油相、水相流体平均粘度；因忽略流体压缩性，

——平均油水重度差；因忽略流体压缩性，

——R，λ的平均值，

把(19)～(23)带入(18)式，得

考虑到(21)式，上式变为