基于雙孔模型的多重介質(zhì)油氣流動模擬方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙孔模型的多重介質(zhì)油氣流動模 擬方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 致密油作為一種非常規(guī)資源，在我國擁有厚實(shí)的儲量基礎(chǔ)，開發(fā)潛力巨大。致密儲 層的介質(zhì)多樣，且不同介質(zhì)的尺度極差非常大。巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)育"納米-微米-豪 米級"不同尺度的孔喉系統(tǒng)，儲層物性差。同時(shí)發(fā)育"數(shù)十厘米-毫米級"宏觀裂縫和"毫 米-微米級"微裂縫等不同尺度天然裂縫，結(jié)合體積壓裂產(chǎn)生的人工裂縫，形成復(fù)雜的裂縫 網(wǎng)絡(luò)。不同時(shí)間、不同介質(zhì)的滲流機(jī)理不同，存在低速非線性、擬線性、高速非線性多種流 態(tài)，并且開發(fā)過程中應(yīng)力與滲流耦合，因此不同介質(zhì)的空間分布與流動關(guān)系直接影響開發(fā) 動態(tài)及產(chǎn)能的大小，需要對不同尺度的多重介質(zhì)進(jìn)行劃分與處理。
[0003] 然而，目前國內(nèi)外數(shù)值模擬對致密儲層的處理主要簡化為單一孔隙介質(zhì)、雙重介 質(zhì)、多重介質(zhì)和離散裂縫等模型。
[0004] 單一孔隙模型能夠考慮多種滲流機(jī)理，油氣在介質(zhì)中流動符合達(dá)西流和高速非達(dá) 西流，其優(yōu)點(diǎn)是模型簡單、理論成熟、容易求解，但該模型只能處理單一介質(zhì)，但沒有考慮儲 層中多重介質(zhì)對滲流的影響，因此當(dāng)儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)、多重介質(zhì)發(fā)育時(shí)，會產(chǎn)生較大誤 差。
[0005] 傳統(tǒng)雙重介質(zhì)模型中，假設(shè)巖體中發(fā)育有均質(zhì)、正交、互相連通的裂縫-孔隙系 統(tǒng)，裂縫和孔隙系統(tǒng)之間有流體交換。該模型原理簡單，所需資料少，計(jì)算效率高，是目前 多數(shù)裂縫油藏模擬器的理論基礎(chǔ)，但該模型中基質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)不同尺度孔隙介質(zhì)等效為單一基 質(zhì)處理，僅具有單一孔隙介質(zhì)屬性；同樣，裂縫系統(tǒng)內(nèi)不同尺度裂縫介質(zhì)等效為單一裂縫處 理，僅具有單一裂縫介質(zhì)屬性，無法體現(xiàn)致密油氣藏多重介質(zhì)特征。
[0006] 多重介質(zhì)模型是基于雙重介質(zhì)的概念，將基質(zhì)進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)嵌套單元，計(jì)算 各嵌套單元的壓力值。該模型能夠處理不同尺度基質(zhì)，計(jì)算速度較快，但模型不能處理小 尺度裂縫，并且要求整個(gè)模擬區(qū)域內(nèi)大尺度裂縫全局聯(lián)通，因此對離散分布的大尺度天 然-人工裂縫也無法處理，導(dǎo)致天然裂縫和人工壓裂縫在產(chǎn)狀和導(dǎo)流能力等方面均存在較 大誤差，同時(shí)對納微米級小尺度裂縫發(fā)育的致密儲層也無法適用。
[0007] 離散裂縫模型是采用數(shù)學(xué)公式對單個(gè)裂縫及其屬性進(jìn)行描述的模型，能夠通過高 分辨率非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格將所有的裂縫根據(jù)其實(shí)際尺寸和分布形態(tài)進(jìn)行完整和顯性的描述。 但在大型油藏和復(fù)雜的開采條件下，該模型計(jì)算非常昂貴，同時(shí)缺乏對小尺度裂縫和孔隙 介質(zhì)的處理，與致密儲層多重介質(zhì)的處理方法仍需進(jìn)一步結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種基于雙孔模型的多重介質(zhì)油氣流動模擬方法及裝置，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中一項(xiàng)或多項(xiàng)缺失。
[0009] 本發(fā)明提供一種基于雙孔模型的多重介質(zhì)油氣流動模擬方法，所述方法包括：獲 取地質(zhì)參數(shù)及油氣開發(fā)工程幾何參數(shù)，建立具有一設(shè)定區(qū)域邊界及多重介質(zhì)的模擬區(qū)域； 將所述模擬區(qū)域分別劃分為基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)和裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)，并獲取所述基質(zhì)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格系統(tǒng)中孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參 數(shù)；獲取所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型，并根據(jù)所述孔隙 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型及所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型，分別設(shè)置所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì) 屬性參數(shù)值和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)屬性參數(shù)值；分別對所有所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所有 所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行順序編號，并根據(jù)流體在相鄰所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之間、相鄰所述裂 縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之間以及網(wǎng)格位置相互對應(yīng)的所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之間流 動的規(guī)則，建立所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的連通表；根據(jù)所述孔 隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)屬性參數(shù)值、所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)屬性參數(shù)值、所述連通表、所述孔 隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)及所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)，計(jì)算所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)、 所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)及其二者之間的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格間的傳導(dǎo)率；根據(jù)所述傳導(dǎo)率對所述基 質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)、所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)及其二者之間的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格間的流動動態(tài)進(jìn)行 數(shù)值模擬計(jì)算，以預(yù)測所述介質(zhì)中致密油氣儲量的動態(tài)變化數(shù)據(jù)、對油氣產(chǎn)量的貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)、 井的產(chǎn)量及地層壓力。
[0010] -個(gè)實(shí)施例中，所述油氣開發(fā)工程幾何參數(shù)包括：井位、井的軌跡及射孔位置；所 述地質(zhì)參數(shù)包括所述介質(zhì)的實(shí)際空間分布規(guī)律數(shù)據(jù)和所述介質(zhì)的孔隙體積百分比。
[0011] -個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)包括：大尺度裂縫、小尺度裂縫及孔隙；所述小尺度裂縫 包括小裂縫、微裂縫及納米縫；所述孔隙包括小孔隙、微孔隙及納米孔隙。
[0012] -個(gè)實(shí)施例中，將所述模擬區(qū)域分別劃分為基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)和裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系 統(tǒng)，并獲取所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中 裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)，包括：根據(jù)所述井的軌跡及所述小尺度裂縫的實(shí)際空間分布規(guī) 律數(shù)據(jù)，將所述模擬區(qū)域劃分為所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)，并獲取所述小尺度裂縫的所述裂 縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)；根據(jù)所述孔隙的實(shí)際空間分布規(guī)律數(shù)據(jù)及所述孔隙體積百分比， 將所述模擬區(qū)域劃分為所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)，并獲取所述孔隙的所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾 何參數(shù)；根據(jù)所述大尺度裂縫的實(shí)際空間分布規(guī)律數(shù)據(jù)，局部加密所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng) 中所述大尺度裂縫的所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，并獲取所述大尺度裂縫的所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾 何參數(shù)；其中，所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格具有相同的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格形狀和相同的編號順序，所述井的軌跡及所述射孔位置位于所述裂 縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的中心。
[0013] -個(gè)實(shí)施例中，所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)包括：所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的體積、相 鄰所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的接觸面積、相鄰所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的重心到其二者的接觸面中心的 距離；所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)包括：所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的體積、相鄰所述裂縫結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格的接觸面積、相鄰所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的重心到其二者的接觸面中心的距離。
[0014] 一個(gè)實(shí)施例中，所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)屬性參數(shù)值和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì) 屬性參數(shù)值均包括：物性參數(shù)、流體參數(shù)、滲流機(jī)理參數(shù)；其中，所述物性參數(shù)包括孔隙度 及滲透率；所述流體參數(shù)包括飽和度、粘度、密度、相滲、毛管力及高壓物性；所述滲流機(jī)理 參數(shù)包括應(yīng)力敏感參數(shù)、高速非線性滲流參數(shù)、啟動壓力梯度參數(shù)、滑脫效應(yīng)參數(shù)及擴(kuò)散作 用參數(shù)。
[0015] -個(gè)實(shí)施例中，所述孔隙體積百分比為：
其中，i表示基質(zhì)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格系統(tǒng)中編號為i的孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，Jn表示類型為η的所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；f:n所述模 擬區(qū)域內(nèi)介質(zhì)類型為η的介質(zhì)的孔隙體積百分比；是介質(zhì)類型為η的介質(zhì)的孔隙度； Σ 是所述模擬區(qū)域內(nèi)所有介質(zhì)類型為η的孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i的體積之和；％是所述模擬 區(qū)域的平均孔隙度，Vr是所述模擬區(qū)域的體積。
[0016] -個(gè)實(shí)施例中，所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中相鄰所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格間的傳導(dǎo)率為：
,其中，i和j是相鄰所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的編號；m是所述基質(zhì)結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)，Tniilj為基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)m中相鄰孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j間的傳導(dǎo)率;A u為相 鄰孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j的接觸面積；MP Knu分別是孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j的滲透率。
[0017] -個(gè)實(shí)施例中，所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格間的傳導(dǎo)率為：
其中，f是所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)；i和j是相鄰所述裂縫結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格的編號；Tf，ij是裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)f中相鄰裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j間的傳導(dǎo)率;Ali j是 相鄰裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j的接觸面積；LjP L ,分別是裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j的重心到裂縫結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格i和j的接觸面中心的距離；Kfil和K fi ]分別是裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i和j的滲透率。
[0018] -個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)格位置相互對應(yīng)的所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之間 的傳導(dǎo)率為：
其中，下標(biāo)f為所述裂縫結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)；m為所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)，i為所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的共 同編號；f-m代表裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)f和基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)m ;Tf ^為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i處的所述 裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)和所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)f-m間的傳導(dǎo)率；〇 i為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i的形狀因 子；Kfil是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i處所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的滲透率；Kniil是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i處所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格的滲透率；L x、Ly& L z是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格i的重心到與其相鄰的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的接觸面中心的距離。
[0019] 一個(gè)實(shí)施例中，所述大尺度裂縫的縫寬范圍為[10mm，50mm];所述小尺度裂縫的 縫寬范圍為（〇mm，Imm];所述孔隙的喉道直徑范圍為[37nm，20 μπι];所述小裂縫的縫寬范 圍為（100ym，lmm];所述微裂縫的縫寬范圍為（Ιμηι,100μηι];所述納米縫的縫寬范圍為 (0 μ m, 1 μ m];所述小孔隙的喉道直徑范圍為[1 μ m, 4 μ m];所述微孔隙的喉道直徑范圍為 [0· 5 μπι, 1 μπι);所述納米孔隙的喉道直徑范圍為[37nm, 0· 5 μπι)。
[0020] 本發(fā)明還提供一種基于雙孔模型的多重介質(zhì)油氣流動模擬裝置，模擬區(qū)域建立單 元，用于獲取地質(zhì)參數(shù)及油氣開發(fā)工程幾何參數(shù)，建立具有一設(shè)定區(qū)域邊界及多重介質(zhì)的 模擬區(qū)域；網(wǎng)格劃分單元，用于將所述模擬區(qū)域分別劃分為基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)和裂縫結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格系統(tǒng)，并獲取所述基質(zhì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格系統(tǒng)中孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 系統(tǒng)中裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何參數(shù)；屬性參數(shù)設(shè)置單元，用于獲取所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì) 類型和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型，并根據(jù)所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型及所述裂縫結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)類型，分別設(shè)置所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的介質(zhì)屬性參數(shù)值和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的 介質(zhì)屬性參數(shù)值；連通表建立單元，用于分別對所有所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所有所述裂縫結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行順序編號，并根據(jù)流體在相鄰所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之間、相鄰所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 之間以及網(wǎng)格位置相互對應(yīng)的所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之間流動的規(guī)則，建 立所述孔隙結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和所述裂縫結(jié)構(gòu)網(wǎng)格