[发明专利]一种基于非结构网格的水平井气水两相数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于非结构网格的水平井气水两相数值模拟方法，包括以下步骤：S1：低渗透裂缝性储层水平井的三维地质体生成及网格离散；S2：裂缝性致密储层多相流渗流模型建立；S3：非结构网格单元特征分析和整体数值计算格式建立；S4：考虑水平井筒内流动特征的水平井井点网格拟稳态井模型；S5：对建立的地层渗流与井筒内流动耦合模型进行求解，并对含水饱和度、应力敏感等参数敏感性进行分析。本发明考虑水平井井筒流动情况和低渗透储层微小裂缝发育特征，采用有限控制体积方法，基于非结构网格，获取低渗透裂缝性储层气水两相流动数值解，解决了传统结构网格模拟器出现的网格取向性强、忽略应力敏感及水平井筒内流动特征等问题。

主权项

1.一种基于非结构网格的水平井气水两相数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：低渗透裂缝性储层水平井的三维地质体生成及网格离散；S2：裂缝性致密储层多相流渗流模型建立；S3：非结构网格单元特征分析和整体数值计算格式建立；S4：考虑水平井筒内流动特征的水平井井点网格拟稳态井模型；S5：对建立的地层渗流与井筒内流动耦合模型进行求解，并对含水饱和度、应力敏感等参数敏感性进行分析；所述步骤S3还包括以下步骤：S3.1：选取一个四面体单元，建立单元特征矩阵，定义单元内压力和饱和度的试探解为：式中符号定义：单元网格中压力试探解；为单元网格中饱和度试探解；N_v为插值函数；v＝1，2，3，4代表四面体的四个顶点；式中符号定义：V为四面体体积；a，b，c，d为系数；下一时步的饱和度值：Pⁿ⁺¹≈P^k+1＝P^k+δP^k  (7)式中符号定义：δ为算子，表示第k次迭代到k+1次迭代后的变化；n为上一时步；n+1为下一时步；基质单元矩阵为：裂缝单元矩阵为：式中符号定义：P、T、W和M分别为压力矩阵、传导率矩阵、窜流项矩阵和时间项矩阵；δP、δT、δW和δM则为相应的算子矩阵；△t为时间步长；将压力和饱和度的试探解带入渗流方程中，可推导出P、T、W和M的具体计算格式为：S3.2：对离散区域内的每一个四面体网格，建立类似的单元矩阵；假设存在N个网格节点，通过整体叠加，形成关于基质和裂缝系统的4N×4N大矩阵：[K]_4N*4N[δX]_4N*1＝[R]_4N*1  (15)式中符号定义：K为整体系数矩阵；δX为未知变量变化量矩阵，包括δP_m，δP_f，δS_wm和δS_wf；R为余量项。