一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法
【专利摘要】本发明提供了一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，属于油气田开发领域。所述方法将油藏中的大尺度裂缝作为油藏的内边界进行降维处理，建立油藏几何模型，然后采用三角形网格对油藏几何模型进行几何剖分形成离散单元，同时形成油藏几何信息描述文件、几何离散信息文件及井信息描述文件，在离散单元基础上构建数值计算单元，建立表征此类油藏流体流动的数学模型，采用积分法在每个数值计算单元上建立其数值计算格式，形成大型线性代数方程组，并进行求解，从而实现大尺度裂缝性油藏数值模拟。本发明能够精确表征大尺度裂缝性油藏，物理意义明确，对大尺度裂缝油藏数值模拟具有很好的适应性。
【专利说明】一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气田开发领域，具体涉及一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法。
【背景技术】
[0002] 大尺度裂缝性油藏是指储层中存在开度大于1毫米裂缝的油藏。大尺度裂缝在油 藏中起着特殊导流作用，其存在导致了储层的强烈非均质性，造成了油藏复杂的渗流机理 和相对较低的采收率，为了高效开发此类油藏，需要采用数值模拟手段对其注水开发过程 进行精确模拟，设计合理的开发方案，避免水沿大尺度裂缝窜进，达到提高采收率的目的。 [0003]目前，在大尺度裂缝性油藏数值模拟中，常采用常规连续性介质模型表征此类油 藏，如：单孔隙介质模型，双重孔隙介质模型以及等效连续介质模型等。单孔隙介质模型能 够较精确的模拟流体流动过程，但由于基岩大小与裂缝开度在尺度上的巨大差异，在进行 数值计算时需要在裂缝周围进行大量的网格加密，大大降低了计算效率；双重孔隙介质模 型将裂缝性油藏的基岩系统与裂缝系统看作两个相互交错的连续性多孔介质系统，两系统 间通过窜流量系数进行联系，该模型适用于裂缝发育程度较高，连通性较好的网状裂缝油 藏，对于裂缝发育程度不高或存在主导流体流动的大尺度裂缝时，数值模拟结果与实际相 差较大；等效连续介质模型本身并不复杂，但该模型的有效性难以判定，且裂缝性油藏的等 效渗透率张量难以求解。采用离散介质模型表征大尺度裂缝性油藏，能够真实地代表裂缝 的地质分布特征，基于有限元法可以较好地进行该类油藏的数值模拟，但对于严重非均质 性油藏中水驱油等多相流问题不能保证局部质量守恒，不适合描述基岩-裂缝交界面处饱 和度的不连续性。
[0004] 综上所述，当前各种常规大尺度裂缝油藏的数值模拟方法都存在不同的问题：基 于单孔隙介质模型的方法，存在计算效率低的问题；基于双重孔隙介质模型的方法，仅适用 于裂缝发育程度较高，连通性较好的网状裂缝油藏；基于等效连续介质模型的方法，其有效 性难以判定，且裂缝性油藏的等效渗透率张量难以求解；基于离散裂缝模型能够较真实地 刻画大尺度裂缝的地质分布特征，但采用有限元数值计算格式进行模拟，存在着计算量大， 物理意义不明确，在含大尺度裂缝的油藏中不能严格保证局部质量守恒等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种大尺度裂缝性油藏 数值模拟方法，高效精确地进行大尺度裂缝性油藏的数值模拟，为分析裂缝对注水开发效 果的影响，优选布井方式，避免注入水沿裂缝窜进，预测提高采收率措施的效果提供可靠依 据，同时物理意义明确，能够严格保证局部质量守恒。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，所述方法将油藏中的大尺度裂缝作为油藏 的内边界进行降维处理，建立油藏几何模型，然后采用三角形网格对油藏几何模型进行几 何剖分形成离散单元，同时形成油藏几何信息描述文件、几何离散信息文件及井信息描述 文件，在离散单元基础上构建数值计算单元，建立表征此类油藏流体流动的数学模型，采用 积分法在每个数值计算单元上建立其数值计算格式，形成大型线性代数方程组，并进行求 解，从而实现大尺度裂缝性油藏数值模拟。
[0008] 所述方法具体包括以下步骤：
[0009] (1)根据实际油藏特征及岩心、测井及流体的测试资料确定油藏储层物性参数，建 立表征大尺度裂缝性油藏流体流动的数学模型；
[0010] (2)依据油藏实际情况及油藏描述成果，确定油藏几何边界范围，建立油藏几何模 型，形成油藏几何信息描述文件；
[0011] (3)对步骤（2)建立的油藏模型进行几何离散，生成油藏模型的几何离散信息文 件：平面上基岩部分采用Delaunay三角形单元进行划分，大尺度裂缝用线单元代表，纵向 上采用储层厚度代表单元厚度，生成油藏模型的几何离散信息文件；
[0012] (4)基于步骤（3)的几何离散信息文件，连接所有三角形的重心与三边的中点 形成联络线，以三角形的顶点为中心，其周围的所有联络线组成的多边形即为数值计算单 元；
[0013] (5)计算数值计算单元节点参数值：设定饱和度变量（Sw，S。）在每个数值计算单元 内恒定不变，其数值通过测井数据取得，而数值计算单元的流动势变量（Φ ψ，Φ。，Φ。）由以 该数值计算单元的节点为顶点的相邻三角网格的值通过线性逼近计算得到：
[0014]
【权利要求】
1. 一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，其特征在于：所述方法将油藏中的大尺度裂 缝作为油藏的内边界进行降维处理，建立油藏几何模型，然后采用三角形网格对油藏几何 模型进行几何剖分形成离散单元，同时形成油藏几何信息描述文件、几何离散信息文件及 井信息描述文件，在离散单元基础上构建数值计算单元，建立表征此类油藏流体流动的数 学模型，采用积分法在每个数值计算单元上建立其数值计算格式，形成大型线性代数方程 组，并进行求解，从而实现大尺度裂缝性油藏数值模拟。
2. 根据权利要求1所述的大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，其特征在于：所述方法具 体包括以下步骤： (1) 根据实际油藏特征及岩心、测井及流体的测试资料确定油藏储层物性参数，建立表 征大尺度裂缝性油藏流体流动的数学模型； (2) 依据油藏实际情况及油藏描述成果，确定油藏几何边界范围，建立油藏几何模型， 形成油藏几何信息描述文件； (3) 对步骤（2)建立的油藏模型进行几何离散，生成油藏模型的几何离散信息文件：平 面上基岩部分采用Delaunay三角形单元进行划分，大尺度裂缝用线单元代表，纵向上采用 储层厚度代表单元厚度，生成油藏模型的几何离散信息文件； (4) 基于步骤（3)的几何离散信息文件，连接所有三角形的重心与三边的中点形成联 络线，以三角形的顶点为中心，其周围的所有联络线组成的多边形即为数值计算单元； (5) 计算数值计算单元节点参数值：设定饱和度变量（SW，S。）在每个数值计算单元内恒 定不变，其数值通过测井数据取得，而数值计算单元的流动势变量（Φ ψ，Φ。，Φ。）由以该数 值计算单元的节点为顶点的相邻三角网格的值通过线性逼近计算得到：
(7) 其中,η为三角形单元的顶点数；<^代表节点i的任意流动势变量；X为节点i的坐标； Njx)为形函数,为坐标的独立函数； 由式（7)可得在一个三角形内任意变量的梯度恒为：
(8) (6) 对步骤（1)建立的数学模型在步骤（4)建立的数值计算单元上进行积分，建立流动 控制方程的数值计算方程，数值计算单元节点参数值是由步骤（5)计算得到的； (7) 确定油藏的边界条件与初始条件，然后根据步骤（6)建立的每一个数值计算单元 上的数值计算方程，构建线性代数方程组，并进行求解，完成大尺度裂缝性油藏的数值模 拟。
3. 根据权利要求2所述的大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，其特征在于：所述步骤（1) 中建立的表征大尺度裂缝性油藏流体流动的数学模型如下： 其中FEQ代表流动控制方程式（1)和式（5): (6) (5)
Cl) 式中：油藏整体区域用Ω表示，其中基岩部分用Ωπ代表，简化降维的大尺度裂缝部分 用Ω ' f表示，e表示裂缝的开度；w，〇分别表示水相和油相；φ为油藏孔隙度；SW为油藏含 水饱和度；S。为油藏含油饱和度；▽为哈密顿算子；q w，q。为源汇项；λ w为油藏水流度；λ。 为油藏原油流度；Φ￥为油藏水流动势；Φ。为油藏原油流动势；Φ。为毛管压力势；Ρ。为毛管 压力；P w为油藏水的密度；Ρ。为油藏原油的密度；g为重力加速度；ζ为油藏垂向坐标，向 上为正。
4. 根据权利要求3所述的大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，其特征在于：所述步骤（2) 包括： (21) 建立外边界轨迹文件，该文件的内容包括：描述油藏边界轨迹的点的X、Y坐标值 及储层深度值； (22) 将大尺度裂缝作为油藏内边界进行简化降维处理，根据油藏描述得到的大尺度裂 缝具体位置，建立大尺度裂缝的具体信息文件，具体信息文件的内容包括；裂缝轨迹点对应 的裂缝编号、X、Y坐标值、裂缝高度、裂缝开度； (23) 根据油藏中井的情况，建立井信息文件，该井信息文件的内容包括井号、X、Υ坐标 值、井所在的组别及井类别。
5. 根据权利要求4所述的大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，其特征在于：所述步骤 (22)中的所述简化降维处理是指将三维油藏中的大尺度裂缝作为二维面单元，将二维油藏 面上的裂缝作为一维线单元。
6. 根据权利要求5所述的大尺度裂缝性油藏数值模拟方法，其特征在于：所述步骤（3) 中的所述几何离散信息文件包括：基岩中三角形单元的序号、相邻三角形序号、三个顶点序 号、三条边序号以及重心的坐标，裂缝中线单元的序号、两个顶点序号、中点坐标值。
【文档编号】G06F19/00GK104112057SQ201310138269
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】吕心瑞, 张宏方, 刘中春 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