一种人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法及系统

本发明涉及采油工程，特别是一种人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法及系统。

背景技术：

1、由于低渗透油藏具有储层渗透率低、丰度低、单井产能低的特点，低渗透油藏通常采取人工压裂措施提高单井产能。在开采中人工裂缝具有时变性，随着时间加长人工裂缝逐渐闭合，渗透率逐渐恢复到原始状况，压裂初期流体渗流方式符合高速非达西渗流，随着裂缝渗透率逐渐降低，流体渗流方式从高速非达西渗流转变到达西渗流，最后恢复到拟线性渗流。现有的研究考虑了时变渗透率场的问题，但目前多采用基于达西渗流方程而形成的商业软件进行低渗透油藏历史拟合，难以模拟人工裂缝中流体的高速非达西渗流特征，其单井拟合结果精度仅能达到72.5％，预测结果准确性较差。

2、本发明针对人工裂缝中流体的三种渗流状态建立高速非达等效渗流公式、达西渗流公式、拟线性渗流公式，并确定了渗流状态转变的条件，与油藏数值模拟软件中利用达西渗流描述流体状态相比，更符合流体真实渗流状态、能够提高历史拟合精确度，为油藏开采等工作提供指导作用。

技术实现思路

1、鉴于现有的人工裂缝区流体渗流的预测中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其包括，根据人工裂缝区流体渗流建立高速非达西渗流等效公式，确定流体从高速非达西渗流状态转变成达西渗流状态的判断条件；建立达西渗流公式，确定流体从达西渗流状态变成拟线性渗流状态的判断条件；判定流体处于拟线性渗流状态，分析拟线性渗流公式计算得出剩余时间步长后，进行渗透率校正直至含水率拟合与实际值相符。

5、作为本发明所述人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的一种优选方案，其中：所述高速非达西渗透率等效公式为：

6、

7、其中，k'为常规达西渗流下油藏孔隙介质的绝对渗透率，md；k为高速非达西渗流状态下的绝对渗透率，md；δp/δl为压力梯度，mpa/m；n为渗流指数，其值在1/2之间，当n＝1/2时，流体处于高速渗流状态，当1/2＜n＜1时，流体处于亚高速渗流状态，当n＝1时渗流满足达西线性渗流定律，此处选取n＝1/2来模拟流体在人工裂缝中的高速非达西渗流。

8、所述高速非达西渗透率等效公式还包括第m时间步高速非达西渗流公式：

9、

10、其中，vm为第m时间步流体渗流速度，m/s；km为第m时间步油藏孔隙介质的绝对渗透率，md；μ为流体的粘度，pa·s；δpm/δl第m时间步渗流压力梯度，mpa/m。

11、作为本发明所述人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的一种优选方案，其中：所述高速非达西渗透率等效公式还包括第m+1时间步的渗透率km+1：

12、

13、则下一个时间步的渗流速度vm+1为：

14、

15、如果时间步长足够小，那么δpm≈δpm+1，则有：

16、

17、符合高速非达西渗流的公式，能够利用达西渗流公式等效高速非达西渗流。

18、作为本发明所述人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的一种优选方案，其中：所述确定高速非达西渗流转成达西渗流方式的判断条件具体为根据渗流速度计算雷诺数，判定是否属于高速非达西渗流状态。

19、计算第m+1个时间步的渗流速度为：

20、

21、其中，ρ为流体密度，kg/m3；μ为流体动力粘度，n·s/㎡；φ为孔隙度；

22、重新计算第m+1个时间步的雷诺数re，若大于0.2，则遵循高速非达西渗流，否则为达西渗流，下一个时间步，则按照达西渗流求解；

23、m+1时间步雷诺数计算公式：

24、

25、其中，ρ为流体密度，kg/m3；μ为流体动力粘度，n·s/㎡；φ为孔隙度。

26、作为本发明所述人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的一种优选方案，其中：所述建立达西渗流公式具体为当雷诺数re≤0.2时，流体进入达西渗流流态，对高速非达西渗流流态时的渗透率进行转化，即

27、

28、人工裂缝逐渐闭合导致的渗透率变化特征，采取以下处理：

29、

30、式中，q为日产液量，103t/d。

31、作为本发明所述人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的一种优选方案，其中：所述确定流体从达西渗流状态变成拟线性渗流状态的判断条件具体为在裂缝将闭合时，裂缝的渗透率已低于50×10-3μm2，喉道半径已经很小，启动压力梯度开始影响流体渗流，流体渗流呈拟线性渗流状态即：

32、km+2＜50×10-3μm2

33、重新计算第m+2个时间步的km+2，若大于50×10-3μm2，则流体遵循达西渗流，否则为拟线性渗流。

34、作为本发明所述人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的一种优选方案，其中：所述流体处于拟线性渗流状态，根据拟线性渗流公式计算得出剩余时间步长具体为，在裂缝将闭合时裂缝的渗透率低于50×10-3μm2，启动压力梯度开始影响流体渗流，流体渗流呈拟线性渗流状态；

35、

36、式中，g为拟启动压力梯度。

37、第二方面，本发明实施例提供了一种人工裂缝区流体渗流的数值模拟系统，其包括：高速非达西等效渗流计算模块，用于判断流体是否处于高速非达西渗流状态以及处于高速非达西渗流状态时的等效渗流公式计算；达西渗流计算模块，用于判断流体是否处于达西渗流状态以及处于达西渗流状态时的渗流公式计算；拟线性渗流计算模块，用于判断流体是否处于拟线性渗流状态以及处于拟线性渗流状态时计算得出的渗流公式。

38、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的任一步骤。

39、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的任一步骤。

40、本发明有益效果为考虑了人工裂缝中流体的三种渗流状态，分别建立高速非达西渗流公式、达西渗流公式、拟线性渗流公式，并确定了渗流状态转变的条件，更加准确的模拟人工裂缝中流体的真实渗流状态，用于解决现有数值模拟软件中利用达西渗流模拟人工裂缝中流体状态导致拟合准确度较低的问题。该方法提高了油藏历史拟合精确度，能为油藏开采等工作提供指导作用。

技术特征：

1.一种人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：所述高速非达西渗透率等效公式为：

3.如权利要求2所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：所述高速非达西渗透率等效公式还包括第m+1时间步的渗透率km+1：

4.如权利要求3所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：所述确定高速非达西渗流转成达西渗流方式的判断条件具体为根据渗流速度计算雷诺数，判定是否属于高速非达西渗流状态；

5.如权利要求4所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：所述建立达西渗流公式具体为当雷诺数re≤0.2时，流体进入达西渗流流态，对高速非达西渗流流态时的渗透率进行转化，即

6.如权利要求5所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：所述确定流体从达西渗流状态变成拟线性渗流状态的判断条件具体为在裂缝将闭合时，裂缝的渗透率已低于50×10-3μm2，喉道半径已经很小，启动压力梯度开始影响流体渗流，流体渗流呈拟线性渗流状态即：

7.如权利要求6所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：所述判定流体处于拟线性渗流状态，分析拟线性渗流公式计算得出剩余时间步长具体为，在裂缝将闭合时裂缝的渗透率低于50×10-3μm2，启动压力梯度开始影响流体渗流，流体渗流呈拟线性渗流状态；

8.一种人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定与分析系统，基于权利要求1～7任一所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，其特征在于：包括，

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种人工裂缝区多阶段流体渗流状态判定分析方法，涉及采油工程技术领域，包括建立高速非达西渗流等效公式，确定流体从高速非达西渗流状态转变成达西渗流状态的判断条件；建立达西渗流公式，确定流体从达西渗流状态变成拟线性渗流状态的判断条件；判定流体处于拟线性渗流状态，分析拟线性渗流公式计算得出剩余时间步长后，进行渗透率校正直至含水率拟合与实际值相符。本发明考虑了人工裂缝中流体的三种渗流状态，分别建立高速非达西渗流公式、达西渗流公式和拟线性渗流公式，并确定渗流状态转变的条件，更准确的模拟人工裂缝中流体的真实渗流状态，解决了现有数值模拟软件中拟合准确度较低的问题。提高油藏历史拟合精确度。

技术研发人员：陈尚平,何岩峰,徐慧,刘楠楠
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15