致密储层多重介质中油气接力流动的模拟方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田开发领域，尤其涉及一种致密储层多重介质中油气接力流动的 模拟方法及其装置。
【背景技术】
[0002] 致密油作为一种非常规资源，在我国拥有厚实的储量基础，开发潜力巨大。致密储 层的介质多样，且不同介质的尺度极差非常大。岩石孔隙结构复杂，发育"纳米-微米-豪 米级"不同尺度的孔喉系统，储层物性差。同时发育"数十厘米-毫米级"宏观裂缝和"毫 米-微米级"微裂缝等不同尺度天然裂缝，结合体积压裂产生的人工裂缝，形成复杂的裂缝 网络。不同时间、不同介质的渗流机理不同，存在低速非线性、拟线性、高速非线性多种流 态，并且开发过程中应力与渗流耦合，因此不同介质的空间分布与流动关系直接影响开发 动态及产能的大小，需要对不同尺度的多重介质进行划分与处理。
[0003] 然而，目前国内外数值模拟对致密储层的处理主要简化为单一孔隙介质、双重介 质、多重介质和离散裂缝等模型。
[0004] 单一孔隙模型能够考虑多种渗流机理，油气在介质中流动符合达西流和高速非达 西流，其优点是模型简单、理论成熟、容易求解，但该模型只能处理单一介质，但没有考虑储 层中多重介质对渗流的影响，因此当储层非均质性较强、多重介质发育时，会产生较大误 差。
[0005] 传统双重介质模型中，假设岩体中发育有均质、正交、互相连通的裂缝-孔隙系 统，裂缝和孔隙系统之间有流体交换。该模型原理简单，所需资料少，计算效率高，是目前 多数裂缝油藏模拟器的理论基础，但该模型中基质系统内不同尺度孔隙介质等效为单一基 质处理，仅具有单一孔隙介质属性；同样，裂缝系统内不同尺度裂缝介质等效为单一裂缝处 理，仅具有单一裂缝介质属性，无法体现致密油气藏多重介质特征。
[0006] 多重介质模型是基于双重介质的概念，将基质进一步细分为多个嵌套单元，计算 各嵌套单元的压力值。该模型能够处理不同尺度基质，计算速度较快，但模型不能处理小 尺度裂缝，并且要求整个模拟区域内大尺度裂缝全局联通，因此对离散分布的大尺度天 然-人工裂缝也无法处理，导致天然裂缝和人工压裂缝在产状和导流能力等方面均存在较 大误差，同时对纳微米级小尺度裂缝发育的致密储层也无法适用。
[0007] 离散裂缝模型是采用数学公式对单个裂缝及其属性进行描述的模型，能够通过高 分辨率非结构化的网格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。 但在大型油藏和复杂的开采条件下，该模型计算非常昂贵，同时缺乏对小尺度裂缝和孔隙 介质的处理，与致密储层多重介质的处理方法仍需进一步结合。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种致密储层多重介质中油气接力流动的模拟方法及其装置，以解决 现有技术中一项或多项缺失。
[0009] 本发明提供一种致密储层多重介质中油气接力流动的模拟方法，所述方法包括： 获取地质参数及油气开发工程几何参数，并建立具有一设定区域边界及多重介质的模拟区 域；根据所述地质参数及油气开发工程几何参数将所述模拟区域划分为多个一级网格，根 据所述一级网格中介质的重数及所述地质参数将所述一级网格划分为至少一个二级网格， 并获取所述一级网格的几何参数和所述二级网格的几何参数，每个所述二级网格模拟一种 所述介质；获取所述一级网格的介质类型和所述二级网格的介质类型，并根据所述一级网 格的介质类型和所述二级网格的介质类型设置所述二级网格的介质属性参数值；对所有所 述一级网格和所有所述二级网格进行顺序编号，并根据流体在同一所述一级网格内的所述 二级网格的流动符合接力排供机理，且相邻两个所述一级网格通过其各自最外层的所述二 级网格进行流体交换的规则，建立网格间的连通表；根据所述介质属性参数值、所述一级 网格的几何参数、所述二级网格的几何参数、所述连通表，计算相邻所述一级网格间的传导 率；根据所述介质属性参数值、所述二级网格的几何参数及所述连通表，计算同一所述一级 网格内相邻所述二级网格间的传导率；根据所述一级网格的传导率和所述二级网格的传导 率，对不同所述一级网格间和不同所述二级网格间的流动动态进行数值模拟计算，以预测 所述介质中致密油气储量的动态变化数据、所述介质对油气产量的贡献数据、井的产量及 地层压力数据。
[0010] -个实施例中，所述油气开发工程几何参数包括：井位、井轨迹、井的射孔位置及 实际人工裂缝参数；所述地质参数包括：所述介质的实际空间分布规律数据及所述介质的 孔隙体积百分比。
[0011] -个实施例中，所述介质包括：大尺度天然裂缝、人工裂缝、小尺度裂缝及孔隙， 所述小尺度裂缝包括小裂缝、微裂缝及纳米裂缝；所述孔隙包括：小孔隙、微孔隙及纳米孔 隙；所述大尺度天然裂缝和所述人工裂缝为离散介质，所述小尺度裂缝和所述孔隙为等效 连续介质。
[0012] -个实施例中，根据所述地质参数及油气开发工程几何参数将所述模拟区域划分 为多个一级网格，根据所述一级网格中介质的重数及所述地质参数将所述一级网格划分为 至少一个二级网格，并获取所述一级网格的几何参数和所述二级网格的几何参数，每个所 述二级网格模拟一种所述介质，包括：根据所述井轨迹和所述离散介质的实际空间分布规 律数据，将所述离散介质划分为多个第一网格，并获取所述第一网格的几何参数；根据所述 等效连续介质的实际空间分布规律数据，将所述等效连续介质划分为多个第二网格，并获 取所述第二网格的几何参数；其中，所述第一网格及第二网格构成所述一级网格；根据所 述第一网格中介质的重数将所述第一网格划分为至少一个第三网格，以使每个所述第三网 格只模拟单一尺度的所述离散介质，并获取所述第三网格的几何参数；根据所述第二网格 中介质的重数和所述孔隙体积百分比，将所述第二网格划分为至少一个第四网格，以使每 个所述第四网格只模拟单一尺度的所述等效连续介质，并获取所述第四网格的几何参数； 其中，所述第三网格及第四网格构成所述二级网格。
[0013] -个实施例中，根据所述井轨迹和所述离散介质的实际空间分布规律数据，将所 述离散介质划分为多个第一网格，包括：根据所述井轨迹和所述离散介质的实际空间分布 规律数据，将每条所述离散介质中裂缝的端部在水平面上剖分为三角形网格，裂缝的主体 部在水平面上剖分为多个四边形网格，所述四边形网格的其中两条边沿所述离散介质中裂 缝的延伸方向且相互平行；根据所述井轨迹和所述离散介质的实际空间分布规律数据，将 所述三角形网格和所述四边形网格在垂向上进行投影并延伸一第一投影高度，使所述第一 投影高度与所述离散介质中裂缝的高度相等，以形成每条所述离散介质中裂缝的所述第一 网格；其中，每条所述离散介质中裂缝的所有所述第一网格的总孔隙体积与每条所述离散 介质中裂缝的孔隙体积相同，所述井轨迹及所述射孔位置位于其各自所在网格的中心。
[0014] 一个实施例中，根据所述等效连续介质的实际空间分布规律数据，将所述等效连 续介质划分为多个第二网格，包括：根据所述等效连续介质的实际空间分布规律数据，将所 述等效连续介质在水平面上划分为非结构网格；根据所述等效连续介质的实际空间分布规 律数据，将所述非结构网格在垂向上进行投影并延伸一第二投影高度，以形成多棱柱的所 述第二网格，所述第二投影高度根据所述地质参数中的地质分层厚度确定。
[0015] -个实施例中，所述第一网格中介质的重数为一，所述第一网格与所述第三网格 相同，或者所述第一网格由多个第三网格构成。
[0016] -个实施例中，所述第二网格中介质的重数大于或等于二，根据所述第二网格中 介质的重数和所述孔隙体积百分比，将所述第二网格划分为至少一个第四网格，以使每个 所述第四网格只模拟单一尺度的所述等效连续介质，包括：根据所述第二网格中介质的重 数和所述孔隙体积百分比，将所述第二网格在水平面上划分为至少一个多边形环带，其中， 所述多边形环带的每一条边与其周向上对应位置处的所述第二网格的边平行，每个所述环 带的带宽在所述周向上处处相等；将所述多边形环带在垂向上进行投影并延伸一第四高 度，使所述第四投影高度与所述第二网格在垂向上的第二投影高度相同，以形成所述第四 网格；其中，所述第二网格中的所述第四网格的个数等于所述第二网格中介质的重数。
[0017] -个实施例中，所述第二网格内的多个所述第四网格由中心向外从低渗介质逐级 过渡至高渗介质。 _8卜个实施例中，臓孔隙体积百働
，其中，i是臓 一级网格的编号，Jn表示介质属性参数值为n的所述二级网格的编号；f1;n是一级网格i内 二级网格Jn的孔隙体积百分比；(i>In是二级网格Jn的孔隙度；VlIn是一级网格i内二级网 格Jn的体积A是一级网格i的体积，V2(V^丄。
[0019] -个实施例中，所述介质属性参数值包括：物性参数、流体参数及渗流机理参数； 其中，所述物性参数包括孔隙度及渗透率；所述流体参数包括饱和度、粘度、密度、相渗、毛 管力及高压物性；所述渗流机理参数包括应力敏感参数、高速非线性渗流参数、启动压力梯 度参数、滑脱效应参数及扩散作用参数。
[0020] -个实施例中，所述第二网格内的相邻的所述第四网格间的传导率为：
[0021]
，其中，i是所述第二网格 的编号，J_^PJ_+1分别为包含多重介质的第二网格内由内向外的第num层和第num+1 层所述第四网格；7i )是第二网格i内相邻两个第四网格num和num+1间的传 导率；为第二网格i内相邻两个第四网格num和num+1的接触面积； 和t分别是第二网格i中相邻两个第四网格num和num+1的带宽，当num= 1，
和沟_』_+1分别是第二网格i中第四网格num和num+1的渗透率。
[0022] -个实施例中，相邻的所述第二网格间的传导率
，其中，
其中，i和j是相邻两个所述第二网格 的编号，为第二网格i和j间的传导率；a和b分别是第二网格i和j内的最外层的所 述第四网格的编号；a3和a 别是第四网格a和b的形状因子；和巧=义_4分 别是第二网格i和j内的最外层的第四网格JN的形状因子;Au为相邻第二网格i和j的 接触面积；&_冬和夂/_&分别是第二网格i和j中最外层第四网格JN的渗透率；4_,/#和 分别是第二网格i和j中最外层第四网格1的体积。
[0023] -个实施例中，相邻的所述第三网格间的传导率为：
，其中，
，其中，a和b是相邻两个所述第三网格的编 号，Ta，b为第三网格a和b间的传导率；a3和ab分别是第三网格a和b的形状因子；K3和Kb分别是第三网格a和b的渗透率；L3和Lb分别是第三网格a和b的重心到第三网格a 和b的接触面中心的距离；和斤凡分别是第三网格a和b的正交性法向校正；Aa，b 为相邻第三网格a和b的接触面积；相邻的所述第三网格与所述第四网格间的传导率为：
其中，
其中，c和d是相邻的所述 第三网格与所述第四网格的编号，I^d为第三网格c和第四网格d间的传导率；a。和a,分 别是第三网格c和第四网格d的形状因子；K。和K,分别是第三网格c和第四网格d的渗透 率；A。』为相邻的第三网格c和第四网格d的接触面积；L。和L,分别是第三网格c和第四网 格d的重心到第三网格c和第四网格d的接触面中心的距离；(f/l是第三网格c的正交 性法向fe正；Vd是第四网格d的体积；其中，第四网格d是其所在第二网格内的最外层第四 网格。
[0024] -个实施例中，所述一级网格的几何参数包括：所述一级网格的体积、相邻所述一 级网格的接触面积以及相邻两个所述一级网格分别到其二者接触面中心的距离；所述二级 网格的几何参数包括：所述二级网格的体积、所述一级网格内相邻所述二级网格的接触面 积、所述一级网格内相邻所述二级网格的重心分别到其二者接触面中心的距离以及环带形 状的所述二级网格的带宽。
[0025] -个实施例中，所述大尺度天然裂缝和所述人工裂缝的缝宽范围为[10mm，50mm]; 所述小尺度裂缝的缝宽范围为（0mm, 1mm];所述孔隙的喉道直径范围为[37nm, 20ym];所 述小裂缝的缝宽范围为（100ym, 1mm];所述微裂缝的缝宽范围为（lym, 100ym];所述纳 米缝的缝宽范围为（〇ym,liim];所述小孔隙的喉道直径范围为[lym，4iim];所述微孔隙 的喉道直径范围为[0. 5ym, 1ym);所述纳米孔隙的喉道直径范围为[37nm, 0. 5ym)。
[0026] 本发明还提供一种致密储层多重介质中油气接力流动的模拟装置，所述装置包 括：模拟区域建立单元，用于获取地质参数及油气开发工程几何参数，并建立具有一设定区 域边界及多重介质的模拟区域；网格划分单元，用于根据所述地质参数及油气开发工程几 何参数将所述模拟区域划分为多个一级网格，根据所述一级网格中介质的重数及所述地质 参数将所述一级网格划分为至少一个二级网格，并获取所述一级网格的几何参数和所述二 级网格的几何参数，每个所述二级网格模拟一种所述介质；属性参数设置单元，用于获取所 述一级网格的介质类型和所述二级网格的介质类型，并根据所述一级网格的介质类型和所 述二级网格的介质类型设置所述二级网格的介质属性参数值；连通表建立单