一种考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法，步骤如下：步骤1：建立模型；在油水两相渗流的基本方程基础上，考虑渗吸驱替对油水渗流的双重作用及注水诱导动态裂缝，分别将驱替和渗吸过程的毛管力模型、相对渗透率模型及基质裂缝窜流量带入到渗流控制方程，建立渗吸驱替双重作用下注水诱导动态裂缝油水两相渗流数学模型；步骤2：模型求解，采用全隐式有限差分方法获得考虑渗吸驱替双重作用的动态裂缝油水两相渗流场数据。本发明专利技术更能精确表征储层实际渗流环境，开发指标预测精度更高。测精度更高。测精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法。

技术介绍

[0002]目前的研究普遍聚焦在静态裂缝与基质的渗吸作用，带压动态裂缝与基质渗吸双重作用(毛管力与相对渗透率渗吸驱替)下的渗流机理的研究较少。同时对动态裂缝的表征目前只是通过改变近井地带导流能力来等效裂缝，而没有考虑在注水过程中动态裂缝的几何尺度开启及延伸特征。在渗流尺度上，基于有效应力与地层压力，简单地考虑裂缝渗透率随压力的变化。目前鲜有考虑动态裂缝与渗吸耦合作用的渗流模型，导致注水诱导裂缝扩展过程中渗吸置换的渗流规律尚不明确，无法进一步指导现场开发实践。针对目前相关数值模型存在的问题，有必要研究一种同时考虑动态扩展裂缝及其与基质渗吸作用、嵌入双重毛管力曲线建立渗流数学模型来精准表征诱导裂缝发生时流体的渗流规律及其对开发效果的影响规律。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在针对现有技术存在问题，提出一种同时考虑渗吸驱替双重作用的注水诱导动态裂缝油水两相的渗流数学模型。
[0004]本专利技术的技术方案在于：一种考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法，步骤如下：步骤1：建立模型；在油水两相渗流的基本方程基础上，考虑渗吸驱替对油水渗流的双重作用及注水诱导动态裂缝，分别将驱替和渗吸过程的毛管力模型、相对渗透率模型及基质裂缝窜流量带入到渗流控制方程，建立渗吸驱替双重作用下注水诱导动态裂缝油水两相渗流数学模型；步骤2：模型求解，采用全隐式有限差分方法获得考虑渗吸驱替双重作用的动态裂缝油水两相渗流场数据。
[0005]其中，建立模型的具体过程如下：(1)建立油水两相渗流的基本微分方程；在考虑产量项的情况下，油水两相渗流的基本微分方程组为在考虑产量项的情况下，油水两相渗流的基本微分方程组为(2)建立带压渗吸双重毛管力模型考虑驱替过程的毛管力计算模型为
式中：P
cq
为考虑驱替过程的毛管压力，MPa；P
d
为驱替入口压力，MPa；S
w
为含水饱和度，无量纲；S
wr
为水相对渗透率趋近于0时的含水饱和度，无量纲；λ为孔隙大小分布指数，无量纲；考虑渗吸过程的毛管力计算模型为式中：P
cs
为考虑渗吸过程的毛管压力，MPa；P
neg
为渗吸曲线上，水饱和度达到最大值时的最大毛管压力，MPa；m、n、α为模型拟合参数；S
iw
为束缚水饱和度，无量纲；S
or
为残余油饱和度，无量纲；考虑驱替过程的相渗模型为考虑驱替过程的相渗模型为式中：K
rwq
为考虑驱替过程的水相相对渗透率，无量纲；
roq
为考虑驱替过程的油相相对渗透率，无量纲；考虑渗吸过程的相渗模型为:考虑渗吸过程的相渗模型为:式中：
ros
为考虑渗吸过程的水相相对渗透率，无量纲；K
rws
为考虑渗吸过程的油相相对渗透率，无量纲；在渗流基本模型基础上，考虑渗吸驱替对油水渗流的双重作用，分别将驱替和渗吸过程的毛管力模型和相对渗透率模型，代入到渗流控制方程即可；(3)建立油水井人工压裂裂缝数值刻画模型EDFM嵌入式离散裂缝数值模型的控制方程为：嵌入式离散裂缝数值模型的控制方程为：式中：为基质孔隙度，无量纲；为裂缝孔隙度，无量纲；S
l,m
为基质中l相饱和度，无量纲；
l,f
为裂缝中l相饱和度，无量纲；
m
为基质渗透率，mD；
f
为裂缝渗透率，mD；k
rl,
为基质中l相的相对渗透率，无量纲；k
rl,f
为裂缝中l相的相对渗透率，无量纲；l为油相或者水相，o、w；μ
l
为l相的粘度，mpa.s；ρ
l
g为l相的重度，MPa/m；为深度，m；
p
l,m
为基质中l相的目前地层压力，MPa；p
l,f
为裂缝中l相的目前地层压力，MPa；q
m
为油藏基质与嵌入裂缝间的窜流量的窜流量，m3/d；q
f
为嵌入裂缝与油藏基质间的窜流量的窜流量，m3/d；q
m
＝
‑
q
f
；其中，q
f
的计算过程包括四种情况；四种情况分别为三个类型非相邻连接NNC及裂缝与井眼之间的传导率系数；三个类型非相邻连接NNC定义如下所示：
①
NNC类型Ⅰ：裂缝段与其穿过的基质网格间的连接；
②
NNC类型Ⅱ：某一裂缝内相邻裂缝段间的连接；
③
NNC类型Ⅲ：相交的不同裂缝段之间的连接；对某一类NNC所连接的两个网格间的裂缝窜流量表示为：q
f
＝λ
l
N
NNC
ΔP
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)式中：λ
l
为l相流度，mD
·
mPa
‑1·
s
‑1；T
NNC
为NNC对传导率系数，mD
·
m；ΔP为相邻网格压力差值，MPa；式中：k
NNC
为NNC对渗透率，mD；A
NNC
为NNC对接触面积，m2；d
NNC
为与NNC连接对特征距离，m；
①
NNC类型ⅠNNC类型Ⅰ的基质与嵌入网格裂缝传导率系数为：式中：T
mf
为基质与嵌入网格裂缝传导率系数，mD
·
m；A
mf
为基质与嵌入网格裂缝的接触面积，m2；k
mf
为基质渗透率和裂缝渗透率的调和平均，mD；d
mf
为基质到裂缝平面的平均法向距离，m；基质到裂缝平面的平均法向距离d
mf
为：式中：dv为网格块内体积微元，m3；x
n
为该体积微元到裂缝法向距离，m；V为网格块体积，m3；
②
NNC类型ⅡNNC类型Ⅱ相邻裂缝段间传导率系数为：
式中：为相邻裂缝段间传导率系数，mD
·
m；k
f1
为相邻裂缝段1的渗透率，mD；w
f1
为相邻裂缝段1的开度，m；k
f2
为相邻裂缝段2的渗透率，mD；w
f2
为相邻裂缝段2的开度，m；L
int
为裂缝段交线的长度，m；d
f1
为相邻裂缝段1中心到交线的平均距离，m；d
f2
为相邻裂缝段2中心到交线的平均距离，m；相交裂缝计算式为：相交裂缝计算式为：式中：dS
i
为面积微元；S
i
为裂缝段i面积，m2；x
n
为面积微元到交线距离，m；
③...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：建立模型；在油水两相渗流的基本方程基础上，考虑渗吸驱替对油水渗流的双重作用及注水诱导动态裂缝，分别将驱替和渗吸过程的毛管力模型、相对渗透率模型及基质裂缝窜流量带入到渗流控制方程，建立渗吸驱替双重作用下注水诱导动态裂缝油水两相渗流数学模型；步骤2：模型求解，采用全隐式有限差分方法获得考虑渗吸驱替双重作用的动态裂缝油水两相渗流场数据。2.根据权利要求1所述考虑渗吸机理的注水诱导动态裂缝渗流数值模拟方法，其特征在于：所述建立模型的具体过程如下：(1)建立油水两相渗流的基本微分方程；在考虑产量项的情况下，油水两相渗流的基本微分方程组为在考虑产量项的情况下，油水两相渗流的基本微分方程组为(2)建立带压渗吸双重毛管力模型考虑驱替过程的毛管力计算模型为式中：P
cq
为考虑驱替过程的毛管压力，MPa；P
d
为驱替入口压力，MPa；S
w
为含水饱和度，无量纲；S
wr
为水相对渗透率趋近于0时的含水饱和度，无量纲；λ为孔隙大小分布指数，无量纲；考虑渗吸过程的毛管力计算模型为式中：P
cs
为考虑渗吸过程的毛管压力，MPa；P
neg
为渗吸曲线上，水饱和度达到最大值时的最大毛管压力，MPa；m、n、α为模型拟合参数；S
iw
为束缚水饱和度，无量纲；S
or
为残余油饱和度，无量纲；考虑驱替过程的相渗模型为考虑驱替过程的相渗模型为式中：K
rwq
为考虑驱替过程的水相相对渗透率，无量纲；
roq
为考虑驱替过程的油相相对渗透率，无量纲；考虑渗吸过程的相渗模型为：
式中：
ros
为考虑渗吸过程的水相相对渗透率，无量纲；K
rws
为考虑渗吸过程的油相相对渗透率，无量纲；在渗流基本模型基础上，考虑渗吸驱替对油水渗流的双重作用，分别将驱替和渗吸过程的毛管力模型和相对渗透率模型，代入到渗流控制方程即可；(3)建立油水井人工压裂裂缝数值刻画模型EDFM嵌入式离散裂缝数值模型的控制方程为：嵌入式离散裂缝数值模型的控制方程为：式中：为基质孔隙度，无量纲；为裂缝孔隙度，无量纲；S
l,m
为基质中l相饱和度，无量纲；
l,f
为裂缝中l相饱和度，无量纲；
m
为基质渗透率，mD；
f
为裂缝渗透率，mD；k
rl,
为基质中l相的相对渗透率，无量纲；k
rl,
为裂缝中l相的相对渗透率，无量纲；l为油相或者水相，o、w；μ
l
为l相的粘度，mpa.s；ρ
l
g为l相的重度，MPa/m；为深度，m；p
l,m
为基质中l相的目前地层压力，MPa；p
l,f
为裂缝中l相的目前地层压力，MPa；q
m
为油藏基质与嵌入裂缝间的窜流量的窜流量，m3/d；q
f
为嵌入裂缝与油藏基质间的窜流量的窜流量，m3/d；q
m
＝
‑
q
f
；其中，q
f
的计算过程包括四种情况；四种情况分别为三个类型非相邻连接NNC及裂缝与井眼之间的传导率系数；三个类型非相邻连接NNC定义如下所示：
①
NNC类型Ⅰ：裂缝段与其穿过的基质网格间的连接；
②
NNC类型Ⅱ：某一裂缝内相邻裂缝段间的连接；
③
NNC类型Ⅲ：相交的不同裂缝段之间的连接；对某一类NNC所连接的两个网格间的裂缝窜流量表示为：q
f
＝λ
l
T
NNC
AP
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(15式中：λ
l
为l相流度，mD
·
mPa
‑1·
s
‑1；T...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小锋，党海龙，梁卫卫，刘滨，朱争，崔鹏兴，侯玢池，王谦，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：