本发明涉及油藏开发技术领域，特别是涉及到一种适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法。
背景技术
渗透率是油藏数值模拟技术中一个重要属性参数。渗透率具有矢量特性，其大小具有明显的方向性。天然裂缝性油藏中发育有不同方向的裂缝，使储层渗透率具有一定的方向性，其表现为流体的流动的方向性；除此之外，储层压裂改造是提高致密低渗透油藏开发效果的有效手段，而改造后的储层渗透率表现为方向性特征。为更高效的开发该类油藏，对油藏数值模拟技术提出了更高的要求，其主要为准确的表征每一条裂缝，进而可以准确的描述储层流体的流动特征。基于非结构网格技术的油藏数值模拟技术被广泛地应用到裂缝性油藏数值模拟中，使用的网格系统不再局限于传统的矩形网格。因此，空间矢量渗透率的获取显得尤为重要。目前，还没有一种有效的获得三维空间上油藏矢量渗透率的方法，更准确的描述油藏数值模拟中网格单元间的流动。为此，我们发明了一种适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法，从而解决了上述难题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能够定量计算空间三维矢量渗透率，为完善油藏数值模拟提供技术支持的适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法，该适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法包括：步骤1，计算相邻节点单元的渗流面积和渗流长度，确定驱替压力梯度的方向；步骤2，计算相邻节点单元渗流面的法向量与水平x轴、y轴和垂向z轴之间的夹角余弦值；步骤3，计算渗流驱替方向与相邻节点单元渗流面法向量之间的夹角余弦值；步骤4，根据节点单元的水平、垂向渗透率值和矢量渗透率模型，计算相邻节点单元间在驱替压力梯度方向上的矢量渗透率数值。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
步骤1包括：
a，节点单元i和节点单元j是空间上相邻的两个节点单元，sabcd是节点单元i和节点单元j的共有渗流面积，计算节点单元i的体中心坐标i(xi,yi,zi)；
b，计算渗流面abcd面中心o的空间坐标o(xo,yo,zo)；
c，计算渗流距离lio，并根据渗流距离lio的计算方法计算渗流距离ljo。
在步骤a中，空间点a、b、c、d、e、f、h、g是构成节点单元i的空间坐标点，节点单元i的体中心坐标xi的计算公式为
依据坐标点x的计算方法计算坐标点yi和zi的值。
在步骤b中，空间坐标o(xo,yo,zo)的计算方法同节点单元i的体中心坐标xi的计算方法。
在步骤c中，计算渗流距离lio所使用的计算公式为：
在步骤1中，δpi为节点单元i的压力，δpj为节点单元j的压力，当δpi>δpj时，其驱替压力梯度方向为从节点单元i到节点单元j，当δpi<δpj时，其驱替压力梯度方向为从节点单元j到节点单元i。
在步骤2中，计算节点单元i和j的渗流面的法向量
在步骤2中，在坐标轴x轴上取一点坐标x1(1,0,0)，计算渗流面△abc的法向量
在坐标轴y轴上取一点坐标y1(0,1,0)，计算渗流面△abc的法向量
在坐标轴z轴上取一点坐标x1(0,0,1)，计算渗流面△abc的法向量
在步骤3中，向量
在步骤4中，获取节点单元i在x方向、y方向和z方向的渗透率kxi、kyi、kzi；获取节点单元j在x方向、y方向和z方向的渗透率kxj、kyj、kzj；计算节点单元i与相邻节点单元j在驱替方向上的三维矢量渗透率。
在步骤4中，当δpi>δpj时，其驱替压力梯度方向为从节点单元i到相邻节点单元j沿驱替方向上的三维矢量渗透率kpi，计算公式为
kpi＝(kxicos2α+kyicos2β+kzicos2ψ)cosθ(8)
当δpi<δpj时，从节点单元j到相邻节点单元i沿驱替压力梯度方向的三维矢量渗透率kpj，计算公式为
kpj＝(kxjcos2α+kyjcos2β+kzjcos2ψ)cosθ(9)
式中，kpi，kpj为相邻两个节点单元i和j沿驱替压力梯度方向上的渗透率，md；kxi、kxj为分别为节点单元i和j水平方向x轴的渗透率，md；kyi、kyj分别为节点单元i和j在水平方向y轴的渗透率，md；kzj、kzj分别为节点单元i和j在垂直方向z轴的渗透率，md；α、β、ψ分别为节点单元i与相邻节点单元j的共有渗流面的法向量与水平x轴、y轴和垂向z轴之间的夹角，弧度；θ为驱替压力梯度方向与该渗流面法向量间的夹角。
本发明中的适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法，是研究石油、天然气等地下流体在低渗透多孔介质内的渗流特征及油藏数值模拟技术的重要方法。随着复杂介质油藏开发研究的不断深入和深化，多重介质油藏数值模拟技术研究与应用也得到长足的发展。渗透率是油藏数值模拟技术中一个重要属性参数。渗透率具有矢量特性，其大小具有明显的方向性。在油藏数值模拟中，渗透率的方向性差异直接影响相邻节点间传导率的大小，进而影响到模型条件下压力的传播及饱和度的分布。该方法针对油藏数值模拟中矢量渗透率获取方法的问题，在获得油藏数值模拟各节点单元水平、垂向渗透率数值的基础上，应用矢量渗透率计算模型，计算不同渗流面上的渗透率数值大小。该方法建立了能够定量计算油藏数值模拟中矢量渗透率的方法，为完善油藏数值模拟技术奠定基础。
附图说明
图1为本发明的适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中相邻网格节点单元流动路径联通图；
图3为本发明的一具体实施例中渗流面、渗流方向的空间关系图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的适用于油藏数值模拟的三维矢量渗透率的获取方法的流程图。
在步骤101中，计算相邻节点单元的渗流面积和渗流长度，确定驱替压力梯度的方向。渗流面积、渗流长度和驱替压力梯度的方向的确定方法为：节点单元i和节点单元j是空间上相邻的两个节点单元，如图2所示。
sabcd是节点单元i和节点单元j的共有渗流面积，该面积可以根据渗流面的具体边数将其划分为若干个三角形，分别计算每个三角形的面积，将所有三角形面积累加即得到渗流面，图2所示渗流面abcd为一个四边形；可以将其划分为两个三角形，分别计算两个三角形的面积从而得到该渗流面abcd的面积；
lio、ljo分别是节点单元i和节点单元j到渗流面abcd的面中心o的距离。以渗流距离lio为例子具体说明其计算方法：首先计算节点单元i的体中心坐标i(xi,yi,zi)，空间点a、b、c、d、e、f、h、g是构成节点单元i的空间坐标点，节点单元i的体中心坐标xi的计算公式为
依据坐标点x的计算方法计算坐标点yi和zi的值；其次，计算渗流面abcd面中心o的空间坐标o(xo,yo,zo)，其计算方法同节点单元i的体中心坐标xi的计算方法；最后，计算渗流距离lio，其所使用的计算公式为：
根据渗流距离lio的计算方法计算渗流距离ljo；
δpi为节点单元i的压力，δpj为节点单元j的压力，当δpi>δpj时，其驱替压力梯度方向为从节点单元i到节点单元j，当δpi<δpj时，其驱替压力梯度方向为从节点单元j到节点单元i。
在步骤102中，计算相邻节点单元渗流面的法向量与水平x轴、y轴和垂向z轴之间的夹角余弦值；
首先计算节点单元i和j的渗流面的法向量
在坐标轴x轴上取一点坐标x1(1,0,0)，计算渗流面△abc的法向量
在坐标轴y轴上取一点坐标y1(0,1,0)，计算渗流面△abc的法向量
在坐标轴z轴上取一点坐标x1(0,0,1)，计算渗流面△abc的法向量
在步骤103中，计算渗流驱替压力梯度方向与相邻节点单元渗流面法向量之间的夹角余弦值；
如图3所示，向量
在步骤104中，首先获取节点单元i在x方向、y方向和z方向的渗透率kxi、kyi、kzi；获取节点单元j在x方向、y方向和z方向的渗透率kxj、kyj、kzj；
计算节点单元i与相邻节点单元j在驱替方向上的三维矢量渗透率。当δpi>δpj时，其驱替压力梯度方向为从节点单元i到相邻节点单元j沿驱替方向上的三维矢量渗透率kpi，计算公式为
kpi＝(kxicos2α+kyicos2β+kzicos2ψ)cosθ(8)
当δpi<δpj时，从节点单元j到相邻节点单元i沿驱替压力梯度方向的三维矢量渗透率kpj，计算公式为
kpj＝(kxjcos2α+kyjcos2β+kzjcos2ψ)cosθ(9)
式中，kpi，kpj为相邻两个节点单元i和j沿驱替压力梯度方向上的渗透率，md；kxi、kxj为分别为节点单元i和j水平方向x轴的渗透率，md；kyi、kyj分别为节点单元i和j在水平方向y轴的渗透率，md；kzj、kzj分别为节点单元i和j在垂直方向z轴的渗透率，md；α、β、ψ分别为节点单元i与相邻节点单元j的共有渗流面的法向量与水平x轴、y轴和垂向z轴之间的夹角，弧度；θ为驱替压力梯度方向与该渗流面法向量间的夹角。流程结束。