低滲透油藏嵌入離散裂縫模型的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在如今的油藏開發(fā)中，人工壓裂技術(shù)作為重要的增產(chǎn)措施之一，已被大規(guī)模應(yīng)用于低滲油藏開發(fā)。為了能夠準(zhǔn)確預(yù)估壓裂的具體效果，確保人工裂縫可以最大限度的提升產(chǎn)量，需要對壓裂后的油藏進(jìn)行高效模擬，在此過程中裂縫的數(shù)值模型必不可少。目前可以廣泛應(yīng)用的導(dǎo)流裂縫模型主要有離散裂縫模型(DFM模型)和嵌入離散裂縫模型（EFM模型）。DFM模型考慮到裂縫的開度極小，認(rèn)為可以忽略裂縫內(nèi)物理量在法向上的變化，把其中的N維流動簡化為N-1維。通過達(dá)西定律確定裂縫

2、和基質(zhì)間的交換流量，并以此耦合兩種介質(zhì)中流體的控制方程。為減少網(wǎng)格劃分的難度，EFM模型使用正交的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分整個油藏，裂縫被認(rèn)為是嵌入在基質(zhì)網(wǎng)格中，通過類Peacman公式計算裂縫與基質(zhì)網(wǎng)格的流量交換。單相流動問題中，兩模型間的誤差與網(wǎng)格和系統(tǒng)尺度之比相關(guān)，由于實際的油藏數(shù)值模擬中網(wǎng)格尺度遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的尺度，EFM模型與DFM模型的計算精度基本相同。而對于裂縫油藏中的多相流動，由于裂縫與基質(zhì)的不同流通特性，導(dǎo)致流體的相飽和度在裂縫處發(fā)生

3、間斷，EFM模型中忽略了該現(xiàn)象，因而其計算精度低于DFM模型。
　　結(jié)合DFM模型和EFM模型的優(yōu)勢，本文提出一種高效的裂縫模型。該模型使用正交的規(guī)則網(wǎng)格對整個油藏進(jìn)行劃分，網(wǎng)格系統(tǒng)并不依賴于裂縫分布，在模擬含有復(fù)雜裂縫的油藏時可以大大減少工作量;對于裂縫與兩側(cè)基質(zhì)的流量交換，則利用裂縫與基質(zhì)網(wǎng)格單側(cè)插值確定，合理地描述了基質(zhì)中的流場在裂縫處的間斷;覆蓋裂縫的基質(zhì)網(wǎng)格不參與實際計算，而是為基質(zhì)網(wǎng)格系統(tǒng)的計算提供第二類邊界條件，這樣

4、可以有效避免因網(wǎng)格參數(shù)定義不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差。
　　為應(yīng)用于實際的壓裂油藏，將本文模型推廣至交叉裂縫和裂縫網(wǎng)格，針對裂縫結(jié)點附近的流動特性，分別對裂縫內(nèi)及附近基質(zhì)中的多相流動進(jìn)行修正。在裂縫的結(jié)點內(nèi)，利用流體流動與電流的相似性，通過裂縫網(wǎng)格間的等效流通傳導(dǎo)率，直接確定裂縫網(wǎng)格間的流量交換，有效地回避了對裂縫結(jié)點的模擬計算，從而使得計算時間步長大幅度增加;對于結(jié)點附近的基質(zhì)，在確定與裂縫的流量交換時，通過裂縫網(wǎng)格獨立插值計算基質(zhì)區(qū)域

5、中的壓力分布，而流體的相飽和度則利用基質(zhì)區(qū)域中聯(lián)立所得的質(zhì)量守恒方程確定。
　　基質(zhì)中具有較強(qiáng)的毛管力，而裂縫中的毛管力極其微弱，當(dāng)流體穿過基質(zhì)-裂縫界面時，兩種介質(zhì)中毛管力的差異會對各組分的流動造成不同的影響?；|(zhì)中的毛管力會使得油相組分在裂縫內(nèi)聚集并難以流出，附近基質(zhì)中各組分流體的趨替也會因而有所減緩。在不同毛管力條件下，本文模型的結(jié)果與DFM模型始終保持一致，而EFM模型在低毛管力條件下與其他兩模型存在較大差異，隨著基質(zhì)毛管

6、力的增加該差異逐漸減小。數(shù)值模擬時，基質(zhì)與裂縫中毛管力的差異還會對裂縫模型的精度產(chǎn)生一定影響。基質(zhì)中的毛管力會導(dǎo)致流體相飽和度的梯度在界面處發(fā)散。由于該現(xiàn)象發(fā)生的范圍極小，裂縫-基質(zhì)界面附近的計算網(wǎng)格需要足夠的精細(xì)才可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果。當(dāng)忽略基質(zhì)毛管力時，界面處流體的相飽和度相對平緩，網(wǎng)格尺度變化對附近流場的計算影響比較微弱。
　　綜上，本文主要對低滲油藏中導(dǎo)流裂縫模型進(jìn)行研究，提出了一種高效的裂縫模型，并將其推廣至裂縫網(wǎng)絡(luò)油藏。