[发明专利]一种注入流体渗漏、窜流机理及防控方法的数值分析方法

说明书

技术领域

本发明属于油田开发领域，尤其涉及一种注入流体渗漏、窜流机理及防控方法的数值分析方法。

背景技术

高压注水是低渗油田增产的有效措施。对于注水开发油田来说，良好的注水驱油效果是油田稳产的基础。而对于低渗油藏的难点就是注入水沿裂缝流失、窜流或渗漏等都对有效开发带来不利的影响，从而导致低渗透油藏的注水开发效果不理想，地层能量得不到有效的补充。

国内外在低渗油田开发研究中，对多层油气藏中存在问题进行了相关研究，如深井泥岩吸水特性试验研究、多层段窜槽井水泥封窜技术研究、注水开发基本规律等研究，得出了一些有意义的结论，对高压注水低渗油田的合理开发具有一定的理论指导意义。但是相关研究中，对注水开发中泥岩吸水及其泥岩层的渗漏和窜流方面的研究几乎是空白。因此，考虑泥岩渗透性研究渗漏窜流机理对于油田开发具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注入流体渗漏、窜流机理及防控方法的数值分析方法，旨在解决国内外在低渗油田开发研究中对注水开发中泥岩吸水及其泥岩层的渗漏和窜流方面的研究几乎是空白的问题。

本发明是这样实现的，一种注入流体渗漏、窜流机理及防控方法的数值分析方法包括：

步骤一、选取区域内典型的泥岩，进行不同含水率下的室内试验，获取不同含水率下泥岩的弹性模量、抗压强度、粘聚力、内摩擦角、蠕变特征、吸水膨胀特征等力学参数及渗透率、孔隙率、饱和度等渗流参数；

步骤二、建立根据套管变形数据反演套变点地层应力和变形的反演模型，根据现场统计的实际套变情况，反演套变处的地层应力分布情况和地层变形情况；

步骤三、对整个区域进行综合地质调查，弄清楚各地层的基本地质属性、区域内断层的分布情况及各地层的层间集合情况，在此基础上建立整个区块的Petrel地质模型，对其中的断层及层间结合进行精细建模，并转化为有限元模型；

步骤四、针对典型的高压注水方案，基于流-固耦合理论，进行整个区域内流固耦合计算，得出整个区域内的压力场分布情况、油水饱和度分布情况和整个区域内的地层变形趋势；在此基础上，选取典型的井组进行精细分析，获取井组内压力场分布、油水饱和度分布和地层变形情况；

步骤五、将每种可能的渗漏、窜层及沿断层流走情况作为一种工况，进行多工况组合计算；以压力、油水饱和度、地层变形数据的计算值与监测值或反演值之间的残差最小为优化目标，以工况组合为优化变量，建立优化模型，研究高效的优化算法，对该优化模型进行求解，寻找与监测数据差异最小的工况组合；

步骤六、在上述研究基础上，针对渗漏、窜层及断层流失三种形式，给出不同流失位置和不同流失方式的防控措施；

步骤七、总结上述研究中发生渗漏、窜层、沿断层流失时的地层条件、生产参数等方面的基本规律，对不同类型针油藏发生渗漏、窜层、沿断层流失的可能性进行预测，并提出预防措施。

进一步，不同含水情况下的泥岩力学实验包括含水量对泥岩力学性质的影响的实验和含水量对泥岩蠕变特性的影响的实验；

含水量对泥岩力学性质的影响的实验的具体方法为选取不同岩心开展不同含水量下泥岩单轴抗压强度试验；

含水量对泥岩蠕变特性的影响的实验的具体方法为分别对不同岩心进行相同压力情况下进行不同含水量试样的蠕变试验。

进一步，考虑泥岩蠕变及流固耦合作用的理论模型中的砂岩弹塑性模型为：

砂岩采用弹塑性初应力法进行计算，砂岩弹塑性力学模型由平衡微分方程、几何方程、弹塑性本构方程(含屈服准则、流动法则、增量形式的应力应变关系)组成。

(1)考虑有效应力作用的油藏岩土变形的平衡微分方程为

σ_ij,j-(αδ_ijp)_,j+f_i＝0

(2)岩土变形的几何方程为