CN107832482B - 致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法 - Google Patents

致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107832482B
CN107832482B CN201710689827.1A CN201710689827A CN107832482B CN 107832482 B CN107832482 B CN 107832482B CN 201710689827 A CN201710689827 A CN 201710689827A CN 107832482 B CN107832482 B CN 107832482B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fracture
bedrock
scale
flow
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710689827.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107832482A (zh
Inventor
李友全
孙业恒
于伟杰
张奎祥
高安邦
韩凤蕊
阎燕
王杰
李弘博
赵辉
张德志
李其朋
薛元真
郭沛仁
顾辉亮
岳小华
郭建福
黄成江
张瑞臣
张金柱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Exploration and Development Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Exploration and Development Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Exploration and Development Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201710689827.1A priority Critical patent/CN107832482B/zh
Publication of CN107832482A publication Critical patent/CN107832482A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107832482B publication Critical patent/CN107832482B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提供一种致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，该致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法包括：步骤１，采用MINC模型和SC映射相结合的方法进行基质网格划分；步骤２，通过拟稳态流动计算各节点之间的流量；步骤３，通过流量等效原则对大尺度裂缝系统进行降维处理；步骤４，对裂缝进行模拟；步骤５，对多尺度复杂缝网模型进行求解及验证。该致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法有效避免了复杂微小裂缝的检测和大裂缝的连续处理，提高了致密储层改造体积内裂缝描述和模拟方法的准确性和高效性。

Description

致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法。
背景技术
致密储层由于渗透率极低，无工业油流，一般采用压裂和水平井相结合的方式进行开采，形成储层改造区域SRV(Stimulated Reservoir volume)，存在几米至几十米的大尺度裂缝，也存在几厘米甚至几毫米的小尺度微裂缝，因此缝网系统为典型的多尺度流动问题，储层改造区域内复杂裂缝系统的刻画和模拟是该类问题的核心，因此具有重要意义。目前裂缝模拟的方法主要分为连续介质模型和离散裂缝模型，其中连续介质模型适用于裂缝分布密集且相互连通的情况，离散裂缝模型适用于大裂缝的模拟，因此需要把两类方法相结合，有选择性地进行裂缝模拟，为此我们发明了一种将连续介质模型和离散裂缝模型相耦合的致密储层建模和模拟方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效避免了复杂微小裂缝的检测和大裂缝的连续处理，提高了致密储层改造体积内裂缝描述和模拟方法的准确性和高效性的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，该致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法包括：步骤1，采用MINC模型和SC映射相结合的方法进行基质网格划分；步骤2，通过拟稳态流动计算各节点之间的流量；步骤3，通过流量等效原则对大尺度裂缝系统进行降维处理；步骤4，对裂缝进行模拟；步骤5，对多尺度复杂缝网模型进行求解及验证。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，对于一个基岩块，首先确定分界距离，分界距离外采用MINC模型，分界距离内采用SC映射。
在步骤1中，对于二维空间，分界距离的确定公式为：
Figure BDA0001377759720000021
其中，L为正方形基岩的维数；
对于三维空间，分界距离的确定公式为：
Figure BDA0001377759720000022
其中，L为正方形基岩的维数。
在步骤2中，计算各节点之间的流量的公式为
Figure BDA0001377759720000023
其中vmi为第i个基岩块单元的窜流量，第一个裂缝单元与相邻基岩单元的流量即为基岩与裂缝之间的窜流量；Tmi为基岩块与裂缝之间的传导系数，ei＝[1,0...0]T为单位矩阵，
Figure BDA0001377759720000024
为基岩块i的压力，基岩内的压力变化与到裂缝的距离服从线性规律，即pm＝xa+b；则
Figure BDA0001377759720000025
pmi1为基岩块i第一层的压力值，n为基岩划分的层数，x为不同层基岩划分后到中心的距离，a,b为待定参数；pf为相邻裂缝的压力值。
在步骤3中，通过流量等效原则对大尺度裂缝系统进行降维处理的公式为:
Figure BDA0001377759720000026
其中,FEQ为流动方程，Ω表示整个区域，Ωm为基岩区域，
Figure BDA0001377759720000027
为降维后的裂缝区域。
在步骤3中，把二维的裂缝面简化为线，建立相应的嵌入式离散裂缝网络模型。
在步骤4中，针对小尺度裂缝采用双重介质模型进行模拟。
在步骤4中，针对大尺度裂缝采用复杂裂缝进行模拟，采用基于嵌入式离散裂缝模型。
在步骤5中，考虑致密储层基质和裂缝系统的耦合运移机制，和不同尺度裂缝及基质系统的流动模拟方法的基础上，对多尺度复杂缝网模型求解及验证，并对相应的结果进行分析。
在步骤5中，基岩内的有限差分的数值计算格式：
Figure BDA0001377759720000031
式中，
Figure BDA0001377759720000032
为基岩与裂缝间的流速；
Figure BDA0001377759720000033
为基岩压力值；
Figure BDA0001377759720000034
裂缝压力值；fm＝[fmi]为边界流量值，其中
Figure BDA0001377759720000035
Qmf＝[qmfiδmfi]为源汇项；方程(1)中的第一行对应于方程Darcy定律，第二行对应于方程质量守恒定律，第三行则表征了单元边界面上的法向速度连续性条件；上述方程的系数矩阵表达式具体如下：
Figure BDA0001377759720000036
其中，Ne为网格单元总数；Ii＝En由单位矩阵构成。
在步骤5中，对于两条交叉裂缝，将基质部分和裂缝部分的数值计算格式组装到一起，得到基于模拟有限差分的嵌入式离散裂缝模型计算格式：
Figure BDA0001377759720000037
其中，Tmfi＝[Tmfi]表示第i条裂缝与基岩窜流系数矩阵；Tff＝[Tff]，表示裂缝之间的窜流系数矩阵；Tfi和pfi分别表示第i条裂缝的有限差分传导系数矩阵和裂缝单元压力列阵。
本发明中的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，适用于致密储层进行人工压裂开采过程中，复杂裂缝系统的建模及相应的数值模拟方法，可用于致密储层压裂开采过程中复杂人工裂缝系统的准确刻画和模拟，计算结果可应用于致密储层压裂效果评价及开发方案的编制。将双重介质模型和嵌入式离散裂缝模型相结合的多尺度建模及模拟方法，大大减小了数值计算量，同时能准确描述和刻画大尺度裂缝系统，为致密油气藏压裂开采提供了准确高效的多尺度裂缝模拟方法，具有较大的推广价值。
附图说明
图1为本发明的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中MINC模型与SC映射相结合计算基岩块内网格剖分示意图；
图3为本发明的一具体实施例中嵌入式离散裂缝网络模型的示意图；
图4为本发明的一具体实施例中基岩系统和裂缝系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法的流程图。
步骤101，基于MINC模型和SC映射相结合的基质网格划分方法。为了提高致密储层中基岩的模拟精度，采用MINC模型和SC映射相结合的基质网格划分方法，对于一个基岩块，首先确定分界距离，分界距离外采用MINC模型，分界距离内采用SC(Schwarz-Christoffel)映射，如图2所示。
(1)分界距离的确定方法：二维空间公式
Figure BDA0001377759720000041
其中，L为正方形基岩的维数；三维空间
Figure BDA0001377759720000042
(2)分界距离外流动早期采用MINC模型，分界距离内流动晚期采用SC映射，该方法对基岩中的网格进行了详细划分，提高了计算基岩中不稳态窜流过程的精度，如图2所示。
步骤102：通过拟稳态流动计算各节点之间的流量，
Figure BDA0001377759720000043
其中vmi为第i个基岩块单元的窜流量，第一个裂缝单元与相邻基岩单元的流量即为基岩与裂缝之间的窜流量；Tmi为基岩块与裂缝之间的传导系数，ei＝[1,0...0]T为单位矩阵，
Figure BDA0001377759720000051
为基岩块i的压力，基岩内的压力变化与到裂缝的距离服从线性规律，即pm＝xa+b；则
Figure BDA0001377759720000052
pmi1为基岩块i第一层的压力值，n为基岩划分的层数，x为不同层基岩划分后到中心的距离，a,b为待定参数；pf为相邻裂缝的压力值。
步骤103：为了更准确和更高效地对页岩气藏大尺度复杂裂缝进行模拟，减少网格剖分和计算量，通过流量等效原则对大尺度裂缝系统进行降维处理，
Figure BDA0001377759720000053
其中,FEQ为流动方程，Ω表示整个区域，Ωm为基岩区域，
Figure BDA0001377759720000054
为降维后的裂缝区域。
把二维的裂缝面简化为线，建立相应的嵌入式离散裂缝网络模型；如图3所示。
步骤104：针对小尺度裂缝采用双重介质模型，大尺度裂缝采用复杂裂缝进行模拟，采用基于嵌入式离散裂缝模型，如图4所示。
步骤105：考虑致密储层基质和裂缝系统的耦合运移机制，和不同尺度裂缝及基质系统的流动模拟方法的基础上，对多尺度复杂缝网模型求解及验证，并对相应的结果进行分析。
基岩内的有限差分的数值计算格式：
Figure BDA0001377759720000055
式中，
Figure BDA0001377759720000056
为基岩与裂缝间的流速；
Figure BDA0001377759720000057
为基岩压力值；
Figure BDA0001377759720000058
裂缝压力值；fm＝[fmi]为边界流量值，其中
Figure BDA0001377759720000059
Qmf＝[qmfiδmfi]为源汇项；方程(1)中的第一行对应于方程Darcy定律，第二行对应于方程质量守恒定律，第三行则表征了单元边界面上的法向速度连续性条件；上述方程的系数矩阵表达式具体如下：
Figure BDA0001377759720000061
其中，Ne为网格单元总数；Ii＝En由单位矩阵构成；Tmi为基岩块与裂缝之间的传导系数。
以存在两条交叉裂缝为例，将基质部分和裂缝部分的数值计算格式组装到一起，得到基于模拟有限差分的嵌入式离散裂缝模型计算格式：
Figure BDA0001377759720000062
其中，Tmfi＝[Tmfi]表示第i条裂缝与基岩窜流系数矩阵；Tff＝[Tff]，表示裂缝之间的窜流系数矩阵；Tfi和pfi分别表示第i条裂缝的有限差分传导系数矩阵和裂缝单元压力列阵，其它与方程(2)相同。

Claims (6)

1.致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，其特征在于，该致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法包括：
步骤1，采用MINC模型和SC映射相结合的方法进行基质网格划分；
步骤2，通过拟稳态流动计算各节点之间的流量；
步骤3，通过流量等效原则对大尺度裂缝系统进行降维处理；
步骤4，对裂缝进行模拟；
步骤5，对多尺度复杂缝网模型进行求解及验证；
在步骤4中，针对小尺度裂缝采用双重介质模型进行模拟；针对大尺度裂缝采用复杂裂缝进行模拟，采用基于嵌入式离散裂缝模型；
在步骤5中，考虑致密储层基质和裂缝系统的耦合运移机制，和不同尺度裂缝及基质系统的流动模拟方法的基础上，对多尺度复杂缝网模型求解及验证，并对相应的结果进行分析；
基岩内的有限差分的数值计算格式：
Figure FDA0002682551490000011
式中，
Figure FDA0002682551490000012
为基岩与裂缝间的流速；
Figure FDA0002682551490000013
为基岩压力值；
Figure FDA0002682551490000014
裂缝压力值；fm＝[fmi]为边界流量值，其中
Figure FDA0002682551490000015
Qmf＝[qmfiδmfi]为源汇项；方程(1)中的第一行对应于方程Darcy定律，第二行对应于方程质量守恒定律，第三行则表征了单元边界面上的法向速度连续性条件；上述方程的系数矩阵表达式具体如下：
Figure FDA0002682551490000016
其中，Ne为网格单元总数；Ii＝En由单位矩阵构成；
对于两条交叉裂缝，将基质部分和裂缝部分的数值计算格式组装到一起，得到基于模拟有限差分的嵌入式离散裂缝模型计算格式：
Figure FDA0002682551490000021
其中，Tmfi＝[Tmfi]表示第i条裂缝与基岩窜流系数矩阵；Tff＝[Tff]，表示裂缝之间的窜流系数矩阵；Tfi和pfi分别表示第i条裂缝的有限差分传导系数矩阵和裂缝单元压力列阵。
2.根据权利要求1所述的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，其特征在于，在步骤1中，对于一个基岩块，首先确定分界距离，分界距离外采用MINC模型，分界距离内采用SC映射。
3.根据权利要求2所述的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，其特征在于，在步骤1中，对于二维空间，分界距离的确定公式为：
Figure FDA0002682551490000022
其中，L为正方形基岩的维数；
对于三维空间，分界距离的确定公式为：
Figure FDA0002682551490000023
其中，L为正方形基岩的维数。
4.根据权利要求1所述的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，其特征在于，在步骤2中，计算各节点之间的流量的公式为
Figure FDA0002682551490000024
其中vmi为第i个基岩块单元的窜流量，第一个裂缝单元与相邻基岩单元的流量即为基岩与裂缝之间的窜流量；Tmi为基岩块与裂缝之间的传导系数，ei＝[1,0...0]T为单位矩阵，
Figure FDA0002682551490000025
为基岩块i的压力，基岩内的压力变化与到裂缝的距离服从线性规律，即pm＝xa+b；则
Figure FDA0002682551490000026
pmi1为基岩块i第一层的压力值，n为基岩划分的层数，x为不同层基岩划分后到中心的距离，a,b为待定参数；pf为相邻裂缝的压力值。
5.根据权利要求1所述的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，其特征在于，在步骤3中，通过流量等效原则对大尺度裂缝系统进行降维处理的公式为:
Figure FDA0002682551490000031
其中,FEQ为流动方程，Ω表示整个区域，Ωm为基岩区域，
Figure FDA0002682551490000032
为降维后的裂缝区域。
6.根据权利要求5所述的致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法，其特征在于，在步骤3中，把二维的裂缝面简化为线，建立相应的嵌入式离散裂缝网络模型。
CN201710689827.1A 2017-08-14 2017-08-14 致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法 Active CN107832482B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710689827.1A CN107832482B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710689827.1A CN107832482B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107832482A CN107832482A (zh) 2018-03-23
CN107832482B true CN107832482B (zh) 2021-03-23

Family

ID=61643080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710689827.1A Active CN107832482B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107832482B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110334365B (zh) * 2019-02-27 2020-06-30 中国石油大学(北京) 一种非均质压裂后储层流动数值模拟方法及系统
CN111852461B (zh) * 2019-04-28 2023-10-13 中国石油化工股份有限公司 一种模拟致密油藏基岩与裂缝间非稳态窜流的方法
CN111079335B (zh) * 2019-12-20 2020-10-30 西南石油大学 一种嵌入式离散裂缝模型的数学推导和数值计算方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104112057A (zh) * 2013-04-19 2014-10-22 中国石油化工股份有限公司 一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法
CN105913494A (zh) * 2016-03-30 2016-08-31 北京大学 多尺度裂缝精细地质建模及数值模拟方法和装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9176243B2 (en) * 2006-02-24 2015-11-03 Hanner Zueroher Locating oil or gas actively by exciting a porous oil and gas saturated system to give off its characteristic resonance response, with optional differentiation of oil, gas and water

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104112057A (zh) * 2013-04-19 2014-10-22 中国石油化工股份有限公司 一种大尺度裂缝性油藏数值模拟方法
CN105913494A (zh) * 2016-03-30 2016-08-31 北京大学 多尺度裂缝精细地质建模及数值模拟方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Combined single and smeared crack model in combined finite‐discrete element analysis;Munjiza A 等;《International Journal for Numerical Methods in Engineering》;20150131;第44卷(第1期);第41-57页 *
页岩气藏的双重介质-离散裂缝模型;卫鹏云 等;《力学季刊》;20150630;第36卷(第2期);第179-188页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107832482A (zh) 2018-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102041995B (zh) 复杂油藏水淹状况监测系统
CN108846245B (zh) 城市尺度地热田群井系统高效数值模拟方法及装置
Wenchao et al. A numerical simulation model for multi-scale flow in tight oil reservoirs
CN104750896B (zh) 一种缝洞型碳酸盐岩油藏数值模拟方法
CN104533370A (zh) 压裂水平井油藏、裂缝、井筒全耦合模拟方法
CN111222271B (zh) 基于基质-裂缝非稳态窜流油藏裂缝数值模拟方法及系统
CN105160134B (zh) 致密储层多重介质中油气流动的混合介质模拟方法及装置
CA3042429C (en) Parallel reservoir simulation with accelerated aquifer calculation
CN107832482B (zh) 致密储层多尺度裂缝网络建模及模拟方法
NO20110593A1 (no) Flerfasestromning i en bronnboring og tilknyttet hydraulisk oppsprekking
GB2563241A (en) Hydraulic fracturing simulation
CN102609982B (zh) 空间地质数据非结构化模式的拓扑发现方法
CN111814364A (zh) 一种岩溶储层演化数值模拟方法
Zheng et al. Fluid and heat flow in enhanced geothermal systems considering fracture geometrical and topological complexities: An extended embedded discrete fracture model
Zhao et al. Simulation of a multistage fractured horizontal well in a tight oil reservoir using an embedded discrete fracture model
CN111062165A (zh) 一种考虑非线性流的嵌入式离散裂缝模拟方法及系统
CN111104766A (zh) 基于离散裂缝模型的油水两相非达西渗流数值模拟方法
CN113836695B (zh) 一种基于无网格连接元的油藏数值模拟方法
Blöcher et al. Evaluation of three exploitation concepts for a deep geothermal system in the North German Basin
Wang et al. A 3D thermal-poroelastic model for geothermal reservoir stimulation
Chen et al. Optimizing heat mining strategies in a fractured geothermal reservoir considering fracture deformation effects
CN105242328A (zh) 古热岩石圈厚度的确定方法及装置
CN109558614B (zh) 页岩气藏多尺度裂缝内气体流动的模拟方法及系统
Wang et al. A 3D thermal-poroelastic model for naturally fractured geothermal reservoir stimulation
CN107169227B (zh) 一种分段压裂水平井的粗网格模拟方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant