基于离散裂缝模型的裂缝性介质等效渗透率求解新方法.pdfVIP

第 14卷 第 16期 2014年6月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．14 No．16 Jun．2014 1671— 1815(2014)16—0036—06 ScienceTechnologyandEngineering ⑥ 2014 Sci．Tech．Engrg． 基于离散裂缝模型的裂缝性介质等效 渗透率求解新方法 张世明 ， 严 侠。 孙红霞 黄朝琴 姚 军 (中国石油大学(北京)石油工程学院 ，北京 102249；中国石化胜利油 田地质科学研究院。，东营257015； 中国石油大学 (华东)石油工程学院。，青岛266580) 摘 要 等效渗透率是裂缝性介质流动数值模拟中的关键参数，基于离散裂缝模型，考虑每条裂缝的空间分布和属性参数对 流动的影响，建立了一种计算裂缝性介质等效渗透率的新方法。首先，对裂缝性介质进行粗网格划分，获取每一粗网格中的 裂缝信息，采用封闭定压边界建立相应的离散裂缝流动数学模型，在此基础上应用Galerkin有限元方法对此模型进行求解；然 后基于达西定律和体积平均法求取粗网格的等效渗透率；最后，通过算例研究验证了本文方法的正确性和高效性。 关键词 裂缝性介质 等效渗透率 离散裂缝模型 有限元 体积平均法 中图法分类号 TE319 O241．82； 文献标志码 A 裂缝性介质流动数值模拟一直 以来都是石油、 具有广阔的发展前景。该模型的关键问题是裂缝性 水文、水利水 电等工业中的研究热点。目前，国内外 油藏等效渗透率张量的求取。国内外专家学者对此 学者提出了多种裂缝性油藏数学模型，主要划分为 进行了大量研究并提出了多种计算方法，主要可以 三类：双重介质模型_1，、离散裂缝模型_3．4和等效 分为基于裂缝几何信息的解析法 和基于流动 连续介质模型 。双重介质模型可以在一定程度 模拟的数值方法 刮两大类。基于裂缝几何信息 上反映裂缝性介质的优先流现象，并考虑裂缝系统 的解析方法需对裂缝几何信息进行统计分析，将所 和基岩系统的窜流，比较符合实际；但被裂隙分割的 有裂缝进行概化分组，然后利用解析公式求得等效 基岩被假定具有相同的大小和形状，过于简化而不 绝对渗透率。这类方法计算效率高，但 由于不能有 能充分表现裂缝介质的各向异性、不连续性等特征。 效考虑裂缝之间的连通性，导致结果不够准确 。随 同时，系统间窜流函数也难以确定，尤其是对于两相 着数值计算方法的不断改进 以及计算机能力的提 流或多相流 问题 尚没有成熟的理论。离散裂缝模型 升，基于流动模拟的数值方法越来越受到人们的关 是将裂缝显式表征，通过流量等效将裂缝进行降维 注。这类方法的主要思想是先在小尺度上进行单相 处理，属于宏观尺度的精细模型。根据是否考虑基 流流动模拟，然后根据流量等效原理计算等效渗透 岩的渗透性可以将该模型细分为离散裂缝模型和离 率张量 。此类方法 中，边界条件对于求取等效渗透 散裂缝网络模型，但受 目前计算机硬件和数值模拟 率张量尤为关键 ，目前常用的边界条件主要分为周 技术的制约，还不能用于大规模现场级别的流动 期性边界条件和封 闭定压边界条件。 模拟 。 其中，应用周期性边界条件可以保证得到的等 等效连续介质模型是以渗透系数张量为基础， 效渗透率是全张量形式 ，而采用封闭定压边界只 用连续介质方法描述渗流问题的数学模型。其突出 能获得对角张量形式的等效渗透率张量。然而，对 优点是可以利用各向异性连续介质理论进行分析， 于实际裂缝性油藏每个网格单元内的裂缝分布情况 无论从理论上还是方法上都有雄厚的基础和经验 ， 不尽相同，而且裂缝经常会与网格边界相交，不能保