专利名称：一种分析模拟缝洞型油藏流体流动的方法
技术领域：
本发明属于油气田开发领域，尤其针对缝洞型油藏，分析其时空下地层压力及油水分布的技术内容，具体涉及一种采用耦合型油藏数值模拟方法。
背景技术：
目前国内外有关缝洞型油藏数值模拟研究才刚刚开始。美国Manford大学针对裂缝型油藏开展了离散裂缝网络(DFN)模型研究，初步解决了小型计算能力的离散裂缝型油藏的数值模拟问题，但针对缝洞型油藏中的大型洞穴(长度、宽度、高度均大于0. 5米) 及大型裂缝(也叫特大缝，裂缝开度大于10毫米，延伸长度大于500米)没有考虑；美国 A&M大学利用Mokes-Brinkman方程研究缝洞型油藏的网格粗化问题，开展了二维单相流数值模拟研究，三维及两相流的方法没有考虑、计算方法没有研究。有关缝洞型油藏动力学的理论研究，包括一般性数学模型和数值模拟方法技术还未研发和公开。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种耦合型油藏数值模拟方法，具体的是一种分析判断缝洞型油藏其时空下地层压力及油水分布的方法，实现对缝洞型油藏的科学开发，找准缝洞型油藏剩余油的分布位置，为科学合理地开发这类油田提供依据，达到提高采收率的目的。本发明是通过以下技术方案实现的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，所述分析方法包括如下过程，A确定缝洞型油藏的基础参数，包括测试油藏目标层的构造形态、缝洞体空间发育形态，充填溶洞内物理性质参数；和油藏内油、水流体性质参数；以及油藏内岩石压缩系数，生产井、注水井的钻井位置及完井方式，油藏的边界条件参数和地层初始参数；B创建缝洞型油藏耦合数学模型，根据缝洞型油藏油水的流动特征分为三个区域 大型洞穴区、多孔介质区域和裂缝带；所述大型洞穴区包括大型洞穴和大裂缝；所述多孔介质区域包括基岩、溶孔和微裂缝；所述裂缝包括岩石受外力或内应力作用时丧失结合力产生破裂但没有产生位移的区域，主要为网状裂缝带；根据上述划分的不同地质区域，建立复杂介质Navier-Stokes方程和Darcy方程耦合数学模型用Navier-Stokes方程表示流体在洞穴区中流动的运动方程；用Darcy定律表示流体在多孔介质区中流动的运动方程；结合质量守恒定律、动量守恒定律和状态方程建立数学模型；根据界面处法向速度连续和法向方向力的平衡条件建立界面之间的耦合条件，再根据界面处的耦合条件确定界面处的耦合模型；C初始化并设置参数步骤用于依次设置非线性分析控制参数，初始化计算数据和时间参数，对时间参数更新和初始化迭代初值；D依据所述步骤B的模型，求解洞穴区油水两相流动方程和多孔介质区油水两相渗流方程；其中，洞穴区油水两相流动方程采用算子分裂法CBS ；多孔介质区域油水两相渗流方程采用解耦全隐式算法；对裂缝采用锚杆模型算法；E判断结果步骤(1)根据界面条件判断迭代是否收敛，收敛则存储计算结果；不收敛则重复步骤 D ；(2)判断计算时间是否结束，是则进入下面判断过程，否则进入步骤C ；(3)判断分析结果；F根据缝洞型油藏地质模型，建立模拟前需要的三维定量数据体，导入油田生产井产液量、产油量及测压数据，进行流体流动预测与分析，显示待测缝洞型油藏区域油水分布结果。所述步骤B中包括，流体在洞穴区中流动的运动方程，如下油水两相在溶洞内流动过程中，设油和水为不可压缩流体，流体的密度不随压力发生变化，即P =常数；连续性方程V-(SwUw)=OV-(S0U0)=O运动方程
权利要求
1.-种分析模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于，所述分析方法包括如下过程，A确定缝洞型油藏的基础参数，包括测试油藏的目标层的构造形态、缝洞体空间发育形态，充填溶洞内的物理性质参数；和油藏内油、水流体性质参数；以及油藏内的岩石压缩系数，生产井、注水井的钻井位置及完井方式，油藏的边界条件参数和地层初始参数；B创建缝洞型油藏耦合数学模型，根据缝洞型油藏油水的流动特征分为三个区域大型洞穴区、多孔介质区域和裂缝带；所述大型洞穴区包括大型洞穴和大裂缝；所述多孔介质区域包括基岩、溶孔和微裂缝；所述裂缝包括岩石受外力或内应力作用时丧失结合力产生破裂但没有产生位移的区域，主要为网状裂缝带；根据上述划分的不同地质区域，建立复杂介质Navier-Stokes方程和Darcy方程耦合数学模型用Navier-Stokes方程表示流体在洞穴区中流动的运动方程；用Darcy定律表示流体在多孔介质区域中流动的运动方程；结合质量守恒定律、动量守恒定律和状态方程建立数学模型；根据界面处法向速度连续和法向方向力的平衡条件建立界面之间的耦合条件，再根据界面处的耦合条件确定界面处的耦合模型；C初始化并设置参数步骤用于依次设置非线性分析控制参数，初始化计算数据和时间参数，对时间参数更新和初始化迭代初值；D依据所述步骤B的模型，求解洞穴区油水两相流动方程和多孔介质区油水两相渗流方程；其中，洞穴区油水两相流动方程采用算子分裂法CBS ；多孔介质区域油水两相渗流方程采用解耦全隐式算法；对裂缝采用锚杆模型算法； E判断结果步骤(1)根据界面条件判断迭代是否收敛，收敛则存储计算结果；不收敛则重复步骤D；(2)判断计算时间是否结束，是则进入下面判断过程，否则进入步骤C；(3)判断分析结果；F根据缝洞型油藏地质模型，建立模拟前需要的三维定量数据体，导入油田生产井产液量、产油量及测压数据，进行流体流动预测与分析，显示待测缝洞型油藏区域油水分布结
2.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤B中包括，流体在洞穴区中流动的运动方程，如下油水两相在溶洞中流动过程中，设油和水为不可压缩流体，流体的密度不随压力发送变化，即P =常数； 连续性方程
3.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤B中，流体在多孔介质区域中流动的运动方程如下 设油和水为不可压缩流体，那么流体密度是常量，不用考虑流体的状态方程； 流体运动方程
4.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤B中，界面之间的耦合条件为法向速度连续性条件uk·η 在界面上满足力的平衡条件
5.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤D中，算子分裂法CBS算法如下分离成对流项和扩散项
6.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于，所述步骤D中，锚杆模型算法的具体算法如下 (1)基本方程基岩系统渗流方程
7.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤A中，探测得到该油藏区域的各项参数过程分别包括，测试油藏的目标层的构造形态、缝洞体空间发育形态，充填溶洞内的物理性质参数？L 隙度、渗透率、孔喉半径；油藏内油、水流体性质参数不同压力下的密度、粘度、重度；油藏内岩石压缩系数，生产井、注水井的钻井位置及完井方式，油藏的边界条件参数指油藏的内外边界的性质，存在恒压力边界、等流量边界等； 地层初始参数包括初始压力、初始油水分布。
8.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤C中，初始化并设置的参数包括，设置非线性分析控制参数设置计算精度、迭代求解次数初始化计算数据初始化地质模型的三维压力及饱和度数据和时间参数即初始化设定最初的模拟时间。
9.根据权利要求1所述的一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，其特征在于， 所述步骤E，判断结果步骤中(1)根据界面条件即油水两种流体在界面两边的压力变化及速度变化相等条件判断迭代是否收敛，收敛则存储计算结果；不收敛则重复步骤D ；(2)判断分析结果判断油水两种流体在界面两边的压力变化及速度变化是否相等， 相等则结果满意。
全文摘要
本发明提供了一种模拟缝洞型油藏流体流动的方法，属于油藏数值模拟领域。本方法提出了基于Navier-Stokes方程与Darcy方程耦合的油藏数值模拟方法，主要包括(1)建立复杂介质Navier-Stokes与Darcy耦合数学模型；(2)Navier-Stokes与Darcy耦合模型的数值计算方法；(3)将岩体与裂缝分开造型，各自造型不存在困难，对于裂缝的描述也清晰容易，裂缝数量及空间产状不受限制，特别是不要求裂缝上的节点与基岩节点完全重合，使得三维工作容易很多。并编写了数值模拟程序来实现本方法，本方法发展了缝洞型油藏数值模拟理论和方法，科学地实现了对缝洞型油藏的模拟。
文档编号G06F17/50GK102339326SQ20101022829
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者崔书岳, 康志江, 张允 , 张 杰, 李江龙, 袁向春, 赵艳艳 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院