[发明专利]基于离散裂缝模型的油水两相非达西渗流数值模拟方法

说明书

本公开公开了基于离散裂缝模型的油水两相非达西渗流数值模拟方法，确定油水两相渗流的模式，在裂缝系统中选择低速非达西渗流模型；在基质中选择低速非线性渗流模型进行表征；依据质量守恒定律分别建立油相和水相的连续性方程；对连续性方程进行离散，建立数值模拟模型；利用嵌入式离散裂缝模型对数值模拟模型进行修正，添加多种非相邻链接信息，并建立非线性方程系统；对非线性方程系统进行求解，获得油水两相压力和饱和度参数；建立复杂裂缝条件下水驱油模型，进行数值模拟，分析注入井和采油井的产出特征；解决了现有商业数值模拟方法无法模拟基质中两相低速非达西流动的问题，在计算精度和计算效率方面具有明显优势。

技术领域

本公开涉及基于离散裂缝模型的油水两相非达西渗流数值模拟方法，具体是指一种基于离散裂缝模型的致密油藏油水两相低速非达西渗流数值模拟方法，属于非常规油气开发领域。

背景技术

近年来，致密油开发成为石油资源开发的热点。致密油藏由于渗透率低，达西流动已经无法刻画储层中的流动机理，大量的室内实验和矿场实践表明利用低速非达西渗流能够更准确的表征该类储层的渗流模式。为了厘清考虑低速非达西渗流的储层流体流动特征，大量的低速非达西渗流数学模型被提出，并依此建立了相应的数值模拟方法，能够对直井开发动态进行模拟分析。致密油藏往往通过水力压裂产生复杂的裂缝达到增产的目的，在裂缝数值模拟方面有以下方法：

(1)多重连续性介质模型

双重介质模型将裂缝和基质假设为两套分离的系统，裂缝系统和基质系统通过窜流项进行关联，模型简单，容易理解，成为研究裂缝储层最广泛适用的模型。在双重介质的基础上，为准确模拟基质块内部流动，多重作用连续性介质模型被提出并用于致密油气的数值模拟。其主要的思想是对基质进行细分，而不是用统一的参数进行刻画。目前，此方法已经得到广泛的发展，针对致密油气藏形成了多重作用连续性介质的数值模拟器，能够对致密油、页岩气、煤层气等多种储层进行模拟和开发。另一方面，由于双重介质模型能够大大提高计算效率，对基质与裂缝间窜流形状因子的修正成为提高致密油气计算效率的一个方向。拟稳态窜流无因次形状因子有较多的表达方式，但是，在致密油气开发中，由于基质渗透率较低，需要较长的时间才能达到拟稳态，因此，需要对形状因子进行改进。大量学者推导了随时间或压力变化的形状因子，包含微可压缩流体、可压缩流体等。变形状因子可以准确的描述致密油气早期的非稳态窜流阶段和后期稳态窜流阶段，在计算效率上由于没有对基质网格进行细分，因此，模型计算效率更高。

(2)离散裂缝模型

离散裂缝在上世纪70年代被提出，其主要的思路是显式的处理裂缝，运用有限元、有限体积等方法对裂缝性油藏进行模拟。一般运用两点近似差分和有限元方法对油水两相的流动进行了模拟。之后，离散裂缝的应用越发广泛。目前，离散裂缝模型在致密油气的模拟中也得到了应用，如基于离散裂缝模型建立了多级压裂水平井的试井方法，结合离散裂缝模型和多重作用连续介质模型建立了页岩气的数值模拟方法。

(3)基于PEBI网格的数值模拟

由于致密油气在开发过程中多经过水力压裂的改造，近井地带裂缝复杂。PEBI网格在致密油气模拟中得到广泛应用，如ECLIPSE、KAPPA公司开发的非结构网格模拟器等。对非结构网格的划分进行了研究，并开发了致密油弹性开发和CO2开发的数值模拟器。开发了PEBI网格的划分程序并形成了页岩气宏观尺度模拟的数值方法。之后，开发了致密气和页岩气的PEBI网格模拟方法，对致密气和页岩气的开发特征进行了分析。目前，关于PEB I网格的划分和对复杂裂缝的模拟仍然是研究热点，在MRST工具箱中，增加了复杂裂缝的PEB I网格划分程序。

(4)嵌入式离散裂缝模型