一种油藏的动态离散裂缝模拟方法和装置制造方法
【专利摘要】本申请实施例公开了一种油藏的动态离散裂缝模拟方法和装置，该方法包括：对油藏进行网格剖分，得到油藏的网格；对油藏的网格进一步划分为多重次级网格；计算基质与基质、基质与裂缝、裂缝与裂缝之间的传导率，以及计算储层与井筒的流体交换系数，并进一步得到每一时间步长下的压力和饱和度；建立注水过程中裂缝形成和动态延伸的判别准则，并建立天然裂缝与注水动态裂缝、压裂缝之间的耦合作用关系，判断不同时间点的裂缝延伸情况；以延伸的新裂缝为边界条件动态划分网格，同时将所述新裂缝的属性信息赋给网格边界，以更新所述网格边界；修正油藏与岩石力学参数，进行历史数据拟合，计算当前时间步的饱和度和压力情况。
【专利说明】一种油藏的动态离散裂缝模拟方法和装置
【技术领域】
[0001] 本申请涉及油藏数值模拟【技术领域】，尤其涉及一种油藏的动态离散裂缝模拟方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 在油藏渗流状况计算领域中，裂缝模拟方法被广泛应用。现有技术中的裂缝模拟 方法主要有两种，即双孔双渗和离散裂缝模拟方法。
[0003] 双孔双渗方法利用等效的连续介质模型来模拟裂缝和基质的耦合作用，将裂缝做 均一化的处理。在该模型中，岩石基质空隙提供流体的主要存储空间，而主要的流体流动则 发生在裂缝和裂缝之间。在裂缝和基质之间的流体交换使用"传输方程"或"形状因子"来 描述。这种模型尽管计算效率提高，但是模型过于理想化，它有许多限制，不能精确刻画油 藏裂缝状态和流动状况，当裂缝结构复杂时，则需要大规模的网格。另外由于数量较少、横 跨区域较广，且对流动有决定作用的裂缝模拟非常不适应，造成基质和裂缝的传输方程难 以精确计算。
[0004] 离散裂缝模拟方法将所有的裂缝根据其实际尺寸和分布形态进行完整和显性的 描述，裂缝和基质的流动都由达西定律控制。在该模拟方法中，裂缝油藏系统通过高分辨率 的网格来呈现，因此离散裂缝模拟方法有着一定的适用性和高度的精确性。但是离散裂缝 模拟方法的缺点在于计算量比较大。
【发明内容】
[0005] 本申请实施例的目的是提供一种油藏的动态离散裂缝模拟方法和装置，能够实现 既精确又快速有效的模拟裂缝。
[0006] 为解决上述技术问题，本申请一方面提供一种油藏的动态离散裂缝模拟方法，该 方法包括：
[0007] 对油藏进行网格剖分，得到油藏的网格；
[0008] 对所述油藏的网格进一步划分为多重次级网格；
[0009] 基于所述油藏的网格和多重次级网格，计算基质与基质、基质与裂缝、裂缝与裂缝 之间的传导率，以及计算储层与井筒的流体交换系数，并进一步得到每一时间步长下的压 力和饱和度；
[0010] 建立注水过程中裂缝形成和动态延伸的判别准则，并建立天然裂缝与注水动态裂 缝、压裂缝之间的耦合作用关系，判断不同时间点的裂缝延伸情况；
[0011] 以延伸的新裂缝为边界条件动态划分网格，同时将所述新裂缝的属性信息赋给网 格边界，以更新所述网格边界；
[0012] 以所述更新后的网格边界重新计算压力场和饱和度场；
[0013] 修正油藏与岩石力学参数，进行历史数据拟合，计算当前时间步的饱和度和压力 情况。
[0014] 在一个优选的实施例中，所述对油藏进行网格剖分包括：
[0015] 采用以裂缝面为几何约束的Delaunary剖分方法对所述油藏进行网格剖分，将裂 缝处理为曲面，将基质处理为四面体网格。
[0016] 在一个优选的实施例中，所述对油藏进行网格剖分还包括：
[0017] 将基质网格体积减去相邻的裂缝网格的体积的一半。
[0018] 在一个优选的实施例中，所述方法还包括：
[0019] 判断是否出现新裂缝。
[0020] 在一个优选的实施例中，所述判断是否出现新裂缝包括：
[0021] 以原生裂缝的尖端坐标作为新裂缝的起点坐标，在每个时间步判断与新裂缝相连 的原生裂缝尖端网格的压力是否大于其临界压力，若大于其临界压力，则判断为出现新裂 缝。
[0022] 在一个优选的实施例中，所述新裂缝的属性信息赋给网格边界包括：
[0023] 如果新裂缝产生后的系统的裂缝网格中心与原系统的裂缝网格中心重合或者在 原系统的裂缝网格上，则将原系统的网格压力和饱和度直接赋值给新裂缝产生后的系统的 裂缝网格上；
[0024] 如果新裂缝产生后的系统的裂缝网格中心在原系统的基质网格中，则将原系统的 裂缝网格压力和饱和度赋值到新裂缝产生后的系统的裂缝网格上；
[0025] 如果新裂缝产生后的系统的基质网格中心与原系统的基质网格中心重合或在原 系统的基质网格中，则将原系统的基质网格的压力和饱和度直接赋值到新裂缝产生后的系 统的基质网格上。
[0026] 本申请另一方面还提供一种油藏的动态离散裂缝模拟装置，包括：
[0027] 油藏网格划分单元，用于对油藏进行网格划分，得到油藏的网格；
[0028] 次级网格划分单元，用于对所述油藏的网格进一步划分为多重次级网格；
[0029] 流体交换系统计算单元，用于基于所述油藏的网格和多重次级网格，计算基质与 基质、基质与裂缝、裂缝与裂缝之间的传导率，以及计算储层与井筒的流体交换系数，并进 一步得到每一时间步长下的压力和饱和度；
[0030] 裂缝延伸情况判断单元，用于建立注水过程中裂缝形成和动态延伸的判别准则， 并建立天然裂缝与注水动态裂缝、压裂缝之间的耦合作用关系，判断不同时间点的裂缝延 伸情况；
[0031] 属性信息赋值单元，用于以延伸的新裂缝为边界条件动态划分网格，同时将所述 新裂缝的属性信息赋给网格边界，以更新所述网格边界；
[0032] 压力饱和度修正单元，用于以所述更新后的网格边界重新计算压力场和饱和度 场；
[0033] 当前时间步计算单元，用于修正油藏与岩石力学参数，进行历史数据拟合，计算当 前时间步的饱和度和压力情况。
[0034] 在一个优选的实施例中，所述油藏网格划分单元具体用于采用以裂缝面为几何约 束的Delaunary剖分方法对所述油藏进行网格剖分，将裂缝处理为曲面，将基质处理为四 面体网格。
[0035] 在一个优选的实施例中，所述油藏网格划分单元还用于将基质网格体积减去相邻 的裂缝网格的体积的一半。
[0036] 在一个优选的实施例中，所述装置还包括：新裂缝出现判断单元，用于判断是否出 现新裂缝。
[0037] 根据本申请实施例的方案在传统离散裂缝模拟对的基础上，局部引入次级网格， 根据离散裂缝描述完整的信息计算相关参数，从而建立起既精确又有效的流动模型，在不 失准确性的基础上解决了离散裂缝网格数量大计算慢的问题，提高了裂缝性油藏的数值模 拟的效率。此外，本申请实施例中提供的方案引入了裂缝开裂扩展准确和网格属性映射，实 现了动态网格的自动剖分，结合高效的离散技术和高效的求解技术，能够对特低渗透油藏 注水过程中在裂缝开裂和动态延伸进行全过程的模拟。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1是本申请提供的油藏的动态离散裂缝模拟方法的示意图；
[0040] 图2是本申请实施例提供的一种油藏的动态离散裂缝模拟方法的具体实现流程 示意图；
[0041] 图3是本申请实施例中通过连通表来表示网格内容部的裂缝网格与基质次级网 格的连通关系的示意图；
[0042] 图4是本申请实施例中注水产生的动态裂缝时的饱和度场的示意图；
[0043] 图5是本申请提供的油藏的动态离散裂缝模拟装置的示意图。
【具体实施方式】
[0044] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0045] 图1示出了本申请实施例提供的一种油藏的动态离散裂缝模拟方法，如图1所示， 该方法包括如下步骤：
[0046] 步骤SlOl :对油藏进行网格剖分，得到油藏的网格；
[0047] 步骤S102 :对油藏的网格进一步划分为多重次级网格；
[0048] 步骤S103 :基于油藏的网格和多重次级网格，计算基质与基质、基质与裂缝、裂缝 与裂缝之间的耦合作用关系，判断不同时间点的裂缝延伸情况；
[0049] 步骤S104:以延伸的新裂缝为边界条件，动态划分网格，同时将新裂缝的属性信 息赋给网格边界，以更新网格边界。
[0050] 步骤S105 :修正油藏与岩石力学参数,进行历史数据拟合,计算当前时间步的饱 和度和压力情况。
[0051] 本申请实施例中提供的方法在传统离散裂缝模拟对的基础上，局部引入次级网 格，根据离散裂缝描述完整的信息计算相关参数，从而建立起既精确又有效的流动模型，在 不失准确性的基础上解决了离散裂缝网格数量大计算慢的问题，提高了裂缝性油藏的数值 模拟的效率。此外，本申请实施例中提供的方法引入了裂缝开裂扩展准确和网格属性映射， 实现了动态网格的自动剖分，结合高效的离散技术和高效的求解技术，能够对特低渗透油 藏注水过程中在裂缝开裂和动态延伸进行全过程的模拟。
[0052] 图2为本申请实施例提供的一种油藏的动态离散裂缝模拟方法的具体实现流程 示意图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
[0053] 步骤S201 :初始化模型，采用Delaunary剖分方法对油藏进行四面体剖分，建立三 维油藏网格。
[0054] 其中，Delaunary剖分过程以裂缝面为几何约束条件。通过对裂缝进行四面体剖 分，裂缝被离散为若干个小面，基质被离散为四面体网格。
[0055] 在计算基质网格体积时，可以从基质网格体积中减去相邻的裂缝网格的体积的一 半，一次实现通过对和裂缝相邻的基质网格做体积修正。
[0056] 步骤S202 :根据基质和离散裂缝的特征尺度，将步骤S201中三维油藏网格进一步 划分为多重次级网格。
[0057] 通过多重次级网格可以建立裂缝离散模型和连续模型市质监局的显式联系。这 样，在通过局部引入次级网格，可以根据离散裂缝的描述的完整信息计算出满足双孔双渗 连续模型的流动参数，然后根据经连通表的形式输入到油藏数值模拟器中进行计算。
[0058] 在计算流动参数时，可以首先定义一个封闭边界条件，同时在流体中注入单相流 体，解出拟稳定状态下的压力分布并作出相应的压力等值区域划分。
[0059] 上述的连通表用来表示网格内容部的裂缝网格与基质次级网格的连通关系，参见 图3示出的示意图。
[0060] 步骤S203 :根据Karimi-Fard方法计算基质与基质之间、基质与裂缝之间、裂缝与 裂缝之间的传导率以及储层与井筒的流体交换系数，通过基于连通表的数值模拟器求解， 得到每一时间步长下的压力和饱和度值。
[0061] 步骤204 :建立长期注水过程中裂缝形成和动态延伸的判别准则，以及天然裂缝、 注水产生的动态裂缝、压力产生的裂缝（以下简称压裂缝）之间的耦合作用关系式，判断不 同时间点的裂缝延伸状况。
[0062] 可以采用如下公式：
【权利要求】
1. 一种油藏的动态离散裂缝模拟方法，其特征在于，包括： 对油藏进行网格剖分，得到油藏的网格； 对所述油藏的网格进一步划分为多重次级网格； 基于所述油藏的网格和多重次级网格，计算基质与基质、基质与裂缝、裂缝与裂缝之间 的传导率，以及计算储层与井筒的流体交换系数，并进一步得到每一时间步长下的压力和 饱和度； 建立注水过程中裂缝形成和动态延伸的判别准则，并建立天然裂缝与注水动态裂缝、 压裂缝之间的耦合作用关系，判断不同时间点的裂缝延伸情况； 以延伸的新裂缝为边界条件动态划分网格，同时将所述新裂缝的属性信息赋给网格边 界，以更新所述网格边界； 以所述更新后的网格边界重新计算压力场和饱和度场； 修正油藏与岩石力学参数，进行历史数据拟合，计算当前时间步的饱和度和压力情况。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对油藏进行网格剖分包括： 采用以裂缝面为几何约束的Delaunary剖分方法对所述油藏进行网格剖分，将裂缝处 理为曲面，将基质处理为四面体网格。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对油藏进行网格剖分还包括： 将基质网格体积减去相邻的裂缝网格的体积的一半。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 判断是否出现新裂缝。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断是否出现新裂缝包括： 以原生裂缝的尖端坐标作为新裂缝的起点坐标，在每个时间步判断与新裂缝相连的原 生裂缝尖端网格的压力是否大于其临界压力，若大于其临界压力，则判断为出现新裂缝。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新裂缝的属性信息赋给网格边界包 括： 如果新裂缝产生后的系统的裂缝网格中心与原系统的裂缝网格中心重合或者在原系 统的裂缝网格上，则将原系统的网格压力和饱和度直接赋值给新裂缝产生后的系统的裂缝 网格上； 如果新裂缝产生后的系统的裂缝网格中心在原系统的基质网格中，则将原系统的裂缝 网格压力和饱和度赋值到新裂缝产生后的系统的裂缝网格上； 如果新裂缝产生后的系统的基质网格中心与原系统的基质网格中心重合或在原系统 的基质网格中，则将原系统的基质网格的压力和饱和度直接赋值到新裂缝产生后的系统的 基质网格上。
7. -种油藏的动态离散裂缝模拟装置，其特征在于，包括： 油藏网格划分单元，用于对油藏进行网格划分，得到油藏的网格； 次级网格划分单元，用于对所述油藏的网格进一步划分为多重次级网格； 流体交换系统计算单元，用于基于所述油藏的网格和多重次级网格，计算基质与基质、 基质与裂缝、裂缝与裂缝之间的传导率，以及计算储层与井筒的流体交换系数，并进一步得 到每一时间步长下的压力和饱和度； 裂缝延伸情况判断单元，用于建立注水过程中裂缝形成和动态延伸的判别准则，并建 立天然裂缝与注水动态裂缝、压裂缝之间的耦合作用关系，判断不同时间点的裂缝延伸情 况； 属性信息赋值单元，用于以延伸的新裂缝为边界条件动态划分网格，同时将所述新裂 缝的属性信息赋给网格边界，以更新所述网格边界； 压力饱和度修正单元，用于以所述更新后的网格边界重新计算压力场和饱和度场； 当前时间步计算单元，用于修正油藏与岩石力学参数，进行历史数据拟合，计算当前时 间步的饱和度和压力情况。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述油藏网格划分单元具体用于采用以 裂缝面为几何约束的Delaunary剖分方法对所述油藏进行网格剖分，将裂缝处理为曲面， 将基质处理为四面体网格。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述油藏网格划分单元还用于将基质网 格体积减去相邻的裂缝网格的体积的一半。
10. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：新裂缝出现判断单元， 用于判断是否出现新裂缝。
【文档编号】G06F17/50GK104392109SQ201410612927
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】雷征东, 田昌炳, 石成方, 王文环, 王方, 彭缓缓, 侯建锋, 李军诗, 王锦芳 申请人:中国石油天然气股份有限公司