專利名稱：一種分析模擬縫洞型油藏流體流動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域，尤其針對縫洞型油藏，分析其時空下地層壓力及油水分布的技術(shù)內(nèi)容，具體涉及一種采用耦合型油藏數(shù)值模擬方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外有關(guān)縫洞型油藏數(shù)值模擬研究才剛剛開始。美國Manford大學(xué)針對裂縫型油藏開展了離散裂縫網(wǎng)絡(luò)(DFN)模型研究，初步解決了小型計算能力的離散裂縫型油藏的數(shù)值模擬問題，但針對縫洞型油藏中的大型洞穴(長度、寬度、高度均大于0. 5米) 及大型裂縫(也叫特大縫，裂縫開度大于10毫米，延伸長度大于500米)沒有考慮；美國 A&M大學(xué)利用Mokes-Brinkman方程研究縫洞型油藏的網(wǎng)格粗化問題，開展了二維單相流數(shù)值模擬研究，三維及兩相流的方法沒有考慮、計算方法沒有研究。有關(guān)縫洞型油藏動力學(xué)的理論研究，包括一般性數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬方法技術(shù)還未研發(fā)和公開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種耦合型油藏數(shù)值模擬方法，具體的是一種分析判斷縫洞型油藏其時空下地層壓力及油水分布的方法，實現(xiàn)對縫洞型油藏的科學(xué)開發(fā)，找準(zhǔn)縫洞型油藏剩余油的分布位置，為科學(xué)合理地開發(fā)這類油田提供依據(jù)，達(dá)到提高采收率的目的。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，所述分析方法包括如下過程，A確定縫洞型油藏的基礎(chǔ)參數(shù)，包括測試油藏目標(biāo)層的構(gòu)造形態(tài)、縫洞體空間發(fā)育形態(tài)，充填溶洞內(nèi)物理性質(zhì)參數(shù)；和油藏內(nèi)油、水流體性質(zhì)參數(shù)；以及油藏內(nèi)巖石壓縮系數(shù)，生產(chǎn)井、注水井的鉆井位置及完井方式，油藏的邊界條件參數(shù)和地層初始參數(shù)；B創(chuàng)建縫洞型油藏耦合數(shù)學(xué)模型，根據(jù)縫洞型油藏油水的流動特征分為三個區(qū)域 大型洞穴區(qū)、多孔介質(zhì)區(qū)域和裂縫帶；所述大型洞穴區(qū)包括大型洞穴和大裂縫；所述多孔介質(zhì)區(qū)域包括基巖、溶孔和微裂縫；所述裂縫包括巖石受外力或內(nèi)應(yīng)力作用時喪失結(jié)合力產(chǎn)生破裂但沒有產(chǎn)生位移的區(qū)域，主要為網(wǎng)狀裂縫帶；根據(jù)上述劃分的不同地質(zhì)區(qū)域，建立復(fù)雜介質(zhì)Navier-Stokes方程和Darcy方程耦合數(shù)學(xué)模型用Navier-Stokes方程表示流體在洞穴區(qū)中流動的運(yùn)動方程；用Darcy定律表示流體在多孔介質(zhì)區(qū)中流動的運(yùn)動方程；結(jié)合質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和狀態(tài)方程建立數(shù)學(xué)模型；根據(jù)界面處法向速度連續(xù)和法向方向力的平衡條件建立界面之間的耦合條件，再根據(jù)界面處的耦合條件確定界面處的耦合模型；C初始化并設(shè)置參數(shù)步驟用于依次設(shè)置非線性分析控制參數(shù)，初始化計算數(shù)據(jù)和時間參數(shù)，對時間參數(shù)更新和初始化迭代初值；D依據(jù)所述步驟B的模型，求解洞穴區(qū)油水兩相流動方程和多孔介質(zhì)區(qū)油水兩相滲流方程；其中，洞穴區(qū)油水兩相流動方程采用算子分裂法CBS ；多孔介質(zhì)區(qū)域油水兩相滲流方程采用解耦全隱式算法；對裂縫采用錨桿模型算法；E判斷結(jié)果步驟(1)根據(jù)界面條件判斷迭代是否收斂，收斂則存儲計算結(jié)果；不收斂則重復(fù)步驟 D ；(2)判斷計算時間是否結(jié)束，是則進(jìn)入下面判斷過程，否則進(jìn)入步驟C ；(3)判斷分析結(jié)果；F根據(jù)縫洞型油藏地質(zhì)模型，建立模擬前需要的三維定量數(shù)據(jù)體，導(dǎo)入油田生產(chǎn)井產(chǎn)液量、產(chǎn)油量及測壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行流體流動預(yù)測與分析，顯示待測縫洞型油藏區(qū)域油水分布結(jié)果。所述步驟B中包括，流體在洞穴區(qū)中流動的運(yùn)動方程，如下油水兩相在溶洞內(nèi)流動過程中，設(shè)油和水為不可壓縮流體，流體的密度不隨壓力發(fā)生變化，即P =常數(shù)；連續(xù)性方程V-(SwUw)=OV-(S0U0)=O運(yùn)動方程
權(quán)利要求
1.-種分析模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于，所述分析方法包括如下過程，A確定縫洞型油藏的基礎(chǔ)參數(shù)，包括測試油藏的目標(biāo)層的構(gòu)造形態(tài)、縫洞體空間發(fā)育形態(tài)，充填溶洞內(nèi)的物理性質(zhì)參數(shù)；和油藏內(nèi)油、水流體性質(zhì)參數(shù)；以及油藏內(nèi)的巖石壓縮系數(shù)，生產(chǎn)井、注水井的鉆井位置及完井方式，油藏的邊界條件參數(shù)和地層初始參數(shù)；B創(chuàng)建縫洞型油藏耦合數(shù)學(xué)模型，根據(jù)縫洞型油藏油水的流動特征分為三個區(qū)域大型洞穴區(qū)、多孔介質(zhì)區(qū)域和裂縫帶；所述大型洞穴區(qū)包括大型洞穴和大裂縫；所述多孔介質(zhì)區(qū)域包括基巖、溶孔和微裂縫；所述裂縫包括巖石受外力或內(nèi)應(yīng)力作用時喪失結(jié)合力產(chǎn)生破裂但沒有產(chǎn)生位移的區(qū)域，主要為網(wǎng)狀裂縫帶；根據(jù)上述劃分的不同地質(zhì)區(qū)域，建立復(fù)雜介質(zhì)Navier-Stokes方程和Darcy方程耦合數(shù)學(xué)模型用Navier-Stokes方程表示流體在洞穴區(qū)中流動的運(yùn)動方程；用Darcy定律表示流體在多孔介質(zhì)區(qū)域中流動的運(yùn)動方程；結(jié)合質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和狀態(tài)方程建立數(shù)學(xué)模型；根據(jù)界面處法向速度連續(xù)和法向方向力的平衡條件建立界面之間的耦合條件，再根據(jù)界面處的耦合條件確定界面處的耦合模型；C初始化并設(shè)置參數(shù)步驟用于依次設(shè)置非線性分析控制參數(shù)，初始化計算數(shù)據(jù)和時間參數(shù)，對時間參數(shù)更新和初始化迭代初值；D依據(jù)所述步驟B的模型，求解洞穴區(qū)油水兩相流動方程和多孔介質(zhì)區(qū)油水兩相滲流方程；其中，洞穴區(qū)油水兩相流動方程采用算子分裂法CBS ；多孔介質(zhì)區(qū)域油水兩相滲流方程采用解耦全隱式算法；對裂縫采用錨桿模型算法； E判斷結(jié)果步驟(1)根據(jù)界面條件判斷迭代是否收斂，收斂則存儲計算結(jié)果；不收斂則重復(fù)步驟D；(2)判斷計算時間是否結(jié)束，是則進(jìn)入下面判斷過程，否則進(jìn)入步驟C；(3)判斷分析結(jié)果；F根據(jù)縫洞型油藏地質(zhì)模型，建立模擬前需要的三維定量數(shù)據(jù)體，導(dǎo)入油田生產(chǎn)井產(chǎn)液量、產(chǎn)油量及測壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行流體流動預(yù)測與分析，顯示待測縫洞型油藏區(qū)域油水分布結(jié)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟B中包括，流體在洞穴區(qū)中流動的運(yùn)動方程，如下油水兩相在溶洞中流動過程中，設(shè)油和水為不可壓縮流體，流體的密度不隨壓力發(fā)送變化，即P =常數(shù)； 連續(xù)性方程
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟B中，流體在多孔介質(zhì)區(qū)域中流動的運(yùn)動方程如下 設(shè)油和水為不可壓縮流體，那么流體密度是常量，不用考慮流體的狀態(tài)方程； 流體運(yùn)動方程
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟B中，界面之間的耦合條件為法向速度連續(xù)性條件uk·η 在界面上滿足力的平衡條件
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟D中，算子分裂法CBS算法如下分離成對流項和擴(kuò)散項
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于，所述步驟D中，錨桿模型算法的具體算法如下 (1)基本方程基巖系統(tǒng)滲流方程
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟A中，探測得到該油藏區(qū)域的各項參數(shù)過程分別包括，測試油藏的目標(biāo)層的構(gòu)造形態(tài)、縫洞體空間發(fā)育形態(tài)，充填溶洞內(nèi)的物理性質(zhì)參數(shù)？L 隙度、滲透率、孔喉半徑；油藏內(nèi)油、水流體性質(zhì)參數(shù)不同壓力下的密度、粘度、重度；油藏內(nèi)巖石壓縮系數(shù)，生產(chǎn)井、注水井的鉆井位置及完井方式，油藏的邊界條件參數(shù)指油藏的內(nèi)外邊界的性質(zhì)，存在恒壓力邊界、等流量邊界等； 地層初始參數(shù)包括初始壓力、初始油水分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟C中，初始化并設(shè)置的參數(shù)包括，設(shè)置非線性分析控制參數(shù)設(shè)置計算精度、迭代求解次數(shù)初始化計算數(shù)據(jù)初始化地質(zhì)模型的三維壓力及飽和度數(shù)據(jù)和時間參數(shù)即初始化設(shè)定最初的模擬時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，其特征在于， 所述步驟E，判斷結(jié)果步驟中(1)根據(jù)界面條件即油水兩種流體在界面兩邊的壓力變化及速度變化相等條件判斷迭代是否收斂，收斂則存儲計算結(jié)果；不收斂則重復(fù)步驟D ；(2)判斷分析結(jié)果判斷油水兩種流體在界面兩邊的壓力變化及速度變化是否相等， 相等則結(jié)果滿意。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種模擬縫洞型油藏流體流動的方法，屬于油藏數(shù)值模擬領(lǐng)域。本方法提出了基于Navier-Stokes方程與Darcy方程耦合的油藏數(shù)值模擬方法，主要包括(1)建立復(fù)雜介質(zhì)Navier-Stokes與Darcy耦合數(shù)學(xué)模型；(2)Navier-Stokes與Darcy耦合模型的數(shù)值計算方法；(3)將巖體與裂縫分開造型，各自造型不存在困難，對于裂縫的描述也清晰容易，裂縫數(shù)量及空間產(chǎn)狀不受限制，特別是不要求裂縫上的節(jié)點與基巖節(jié)點完全重合，使得三維工作容易很多。并編寫了數(shù)值模擬程序來實現(xiàn)本方法，本方法發(fā)展了縫洞型油藏數(shù)值模擬理論和方法，科學(xué)地實現(xiàn)了對縫洞型油藏的模擬。
文檔編號G06F17/50GK102339326SQ20101022829
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者崔書岳, 康志江, 張允 , 張 杰, 李江龍, 袁向春, 趙艷艷 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院