离散裂缝性油藏数值模拟方法.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 34卷 第 3期 2010年 6月 JOuRNAIOFDAQING PETROlEUM INSTITUTE Vo1．34 No．3 Jun． 2010 离散裂缝性油藏数值模拟方法 张 允 ，袁向春 ，姚 军 ，康志江 ，崔书岳 (1．中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083； 2．中周石油大学 (华东)石油工程学院，山东 东营 257061) 摘 要 ：针对存在控制油水流动方向的离散裂缝性油藏难以进行数值模拟的问题，提出对该类油藏进行数值模拟的 改进方法 ；在离散裂缝网络模型的基础上，分别给出流体在裂缝一基质和裂缝间的窜流方程，建立含有该窜流项 的基岩 系统和裂缝系统 的数学模型，并采用有限单元法进行数值求解 ，得到包含时间项的压力和饱和度的总特征矩阵方程．模 拟检验结果表明该方法具有 良好的模拟效果． 关 键 词 ：裂缝性 油藏 ；离散裂缝网络模型 ；数值模拟 ；有限单元法 中图分类号 ：TP301．6，TEl19 文献标识码 ：A 文章编号：1000—1891(2O10)03—0080—06 目前 ，对裂缝性油藏的数值模拟研究主要包括双重介质模型和离散裂缝网络模型方法．双重介质方 法 由WarrenJE等 首次提出，KazemiH一797在双重介质模型研究中引入多相流 ，GilmanJR等口 采用 双重介质模型对流体的窜流及重力项等 问题进行研究，人们不断进行更加深入的研究L5]．由于双重介 质模型本身假设条件的限制，难 以对裂缝发育非均质性强 、连续性较差的油藏，或虽互不连接但控制油藏 中流体流动方 向和规模的大裂缝进行模拟．利用离散的裂缝网络系统分别模拟基质岩块系统和裂缝系 统，能更准确地描述裂缝性油藏的非均质性．DershowitzB、IeeSE、Karimi～FardM 等 对离散裂缝 网络模型方法进行初步研究 ，为了准确地进行裂缝性油藏数值模拟 ，笔者提出改进的离散裂缝网络模型和 计算方法 ，取得较好的模拟效果． 1 离散裂缝网络模型 离散裂缝网络 (DiscreteFractureNetwork，简称 DFN)模型对裂缝进行显式处理 叫见 图 1．采用复合 网格的离散化方法 ，即对基岩采用三角形单元进行离 散 ，对裂缝采用线单元进行离散；在对整个区域进行积 分时，基岩上处理方法不变 ，裂缝上进行降维处理，即 每条裂缝在 比基岩少一维上进行积分 ，只是在积分前 增加一个裂缝开度作为系数． 其离散裂缝流动模型的积分形式为 IJFEQd2／一JIFEQdn + IFEQdf= JJ n nm Jn 【 [ _lI维基质单元 困 …维裂缝单元 r fiFEQd／2+P×fFEQdg2f， 图1 离散裂缝介质的离散化方法 式中：FEQ为基岩和裂缝介质的流动方程 ；国为整个积分 区域，即包含基岩 和裂缝 的区域 ； 为基岩 区 域；r为裂缝区域； 为整个积分区域裂缝部分的一维实体 ；e为裂缝的开度． 收稿 日期 ：2010—03—10；审稿人 ：张继成；编辑 ：任志平 张兆虹 基金项 目：国家 “973”重点基础研究发展计划项 曰(2006CB202400) 作者简介 ：张 允(1978～)．男 ，博士，主要从事油气 田开发工程方 面的研究 · 8O · 第 3期 张 允等：离散 裂缝性 油藏数值模拟方法 2 数学模型 在二维平面内采用离散裂缝网络模型进行油水两相流数值模拟．假设条件 ：基岩中的流体和岩石微 可压缩 ；考虑毛细管力 的作用 ；油井以定产量生产 ；油藏为封闭外边界． 2．1 基岩系统 根据质量守恒定律 、达西定律等得到基岩系统的数学模型 为 · (。Vp。)+q。一 qo*v 一 ≯ ， (1)