大裂缝油藏数值模拟方法及适应性探讨
油藏数值模拟方法的研究与应用
油藏数值模拟方法的研究与应用石油资源是当今社会最为珍贵且不可替代的能源之一，而油藏数值模拟技术则是石油勘探、开发和管理的重要手段之一。
油藏数值模拟方法的研究与应用，对于油田开发的智能化、精细化和高效化都具有重要的推动作用。
一、数值模拟方法的研究现状油藏数值模拟方法指的是基于数学模型及计算机模拟技术，对油藏内部流动、热输运、多相流、相变和化学反应等物理过程进行模拟，以提高油藏开发效率的一种方法。
目前，油藏数值模拟方法主要涉及的领域包括油藏地质建模、储层渗流模拟、油藏数值模型及优化策略等。
油藏地质建模是油藏数值模拟的前提和基础，主要包括储层建模和岩石物理实验等。
储层建模是基于建模软件和地震资料所进行的三维建模，目的是建立一个可自动进行各种模拟的储层，为储层渗流模拟等后续工作提供可靠依据。
而岩石物理实验则是通过物理试验手段获得相关岩石参数，有效地改进数值模拟精度。
储层渗流模拟方法又是油藏数值模拟的核心和关键，主要涉及到流体运动、物性变化、交界面的模拟等方面，是建立油藏模型的核心部分。
随着计算机技术的不断提高，储层渗流模拟算法也日益成熟，包括有限元法、有限差分法、有限体积法、边界元法等方法，各有特点和适用范围。
油藏数值模型及优化策略则是对储层渗流模拟模型进一步进行计算优化，包括流体组成、地层物性等参数的改变，以及生产方案和注采方案优化等内容。
这里的优化算法主要包括灰色预测模型、神经网络模型、智能优化模型等。
二、油藏数值模拟的应用与发展趋势油藏数值模拟技术在油田开发中的应用，包括识别储层、评估资源量、确定开发方案、指导油田管理和维护等方面。
具体地说，通过数值模拟可以有效地预测储层内油、气、水等多相流的运动情况，优化生产方案，降低开采成本，提高采收率，最大限度地提高油田开发效益。
当前，随着油藏数值模拟方法和技术的发展，越来越多的数据和算法被应用到油田开发中。
其中，人工智能技术得到了广泛的应用，包括机器学习、深度学习、自然语言处理等。
采用数值模拟优化裂缝性油藏开发技术
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Ｉ ＳＳＮ １ ０Ｏ ８— ９４４６ 承源自德 石油高 等
专 科
学
校
学 报
第 １ ５卷 第 １期 ，２ ０ １ ３年 ２月
Ｖｏ １ ． １ ５， Ｎｏ ． １， Ｆｅ ｂ．２ ０１ ３
而
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大裂缝油藏数值模拟方法及适应性探讨
大裂缝油藏数值模拟方法及适应性探讨【摘要】本文归纳总结了目前油藏数值模拟中对大裂缝的几种处理方式，重点介绍了一种单重介质传导型裂缝模型，并通过实例从计算效果、计算速度、收敛性、直观性等方面对各种方法进行对比，总结得到了各方法的优缺点及适用情况。
在此基础上提出了大裂缝油藏数值模拟技术的改进方向。
【关键词】大裂缝油藏数值模拟单重介质传导型裂缝模型以裂缝为主要渗流通道的裂缝性油藏在碳酸盐岩油藏、低渗透性油藏中都占据着相当大的比例，而压裂开发又是其重要的开发方式。
如何对大裂缝（包括天然大裂缝及人工压裂裂缝）进行科学而有效的模拟是影响开发效果预测的重要问题。
1 大裂缝油藏数值模拟处理方法1.1 网格化表征法网格化表征法主要采用裂缝网格化技术来显式地描述大裂缝的性质（包括走向，形态，开度、长度等），主要有密网格法，局部网格加密法，非结构网格法等。
本文中以局部网格加密法为代表。
局部网格加密法可以显式地对裂缝进行建模和描述，在描述及显示驱替过程方面表现较好。
但有可能因为局部裂缝孔隙体积过小而引起收敛性困难，特别是在裂缝中的重力分异过程描述水线突进时。
另外对于复杂裂缝系统，局部网格加密法对于裂缝的描述非常复杂。
1.2 等效渗流特征描述法等效渗流特征描述法主要采用流动能力的等效计算对裂缝的渗流能力进行等价。
等效级差法是该类方法的代表。
主要做法是在原有网格系统的基础上，根据传导率等效原则，修改包含裂缝网格的渗透率，近似地等价裂缝渗流效果。
该方法由于使用方便，只需要修改网格的渗透率，因此仍然是目前经常使用的近似裂缝模拟方法之一。
但该方法在计算的过程中经常会出现即使将裂缝处的渗透率改的很大，仍见水时间晚的情况。
1.3 双重介质描述方法双重介质模型把发育的互相连通的裂缝看成是一种连续介质，同时把被裂缝切割的岩块也看作一种连续介质。
两个连续介质在空间上是重叠的，即每个几何点既属于裂缝连续介质也属于基质。
裂缝和岩块中的流体按照一定规律进行交换。
深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法与相关技术
图片简介:本技术介绍了一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，包括以下步骤，获取天然裂缝分布信息，生成离散天然裂缝系统几何模型，根据实际工程问题确定水力裂缝扩展模拟相关参数，建立深层油气藏水力裂缝扩展数学模型，基于所述模型开展数值计算，得到数值模拟结果，根据数值模拟结果进行压裂效果分析，本技术采用弹塑性本构方程描述深层油气藏压裂过程中的岩石非线性变形，耦合井筒内、裂缝内和基质中流体流动，实现深层油气藏水力裂缝扩展过程的精准模拟，并对压裂效果进行定量分析，为深层油气藏人工压裂的预测、评价和优化提供有效手段。
技术要求1.一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤:S1.获取天然裂缝分布信息，生成离散天然裂缝系统几何模型；S2.确定所述水力裂缝扩展数值模拟的相关参数；S3.建立深层油气藏水力裂缝扩展数学模型，基于所述深层油气藏水力裂缝扩展数学模型开展数值计算，得到数值模拟结果；S4.根据所述数值模拟结果进行压裂效果分析。
2.根据权利要求1所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：所述S1包括：根据深层油气藏的实际地质数据和现有地质模型数据，获取在水平面上的所述天然裂缝分布信息，包括裂缝的中心点、长度、倾角信息；根据所述天然裂缝分布信息，建立所述离散天然裂缝系统几何模型；若地层中不发育有天然裂缝，则此步骤省略。
3.根据权利要求1所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：S2所述相关参数包括：岩石弹性力学参数，包括杨氏模量和泊松比；岩石塑性力学参数，包括内摩擦角、膨胀角和粘聚力；岩石断裂力学参数，包括抗拉强度和断裂能；岩石天然裂缝性质，包括内聚力和摩擦角；岩石物理参数，渗透率和孔隙度；储层参数，储层厚度、孔隙压力和水平主应力；压裂液参数，粘度、密度和注入速率。
4.根据权利要求1所述一种深层油气藏水力裂缝扩展数值模拟的方法，其特征在于：所述S3包括：S3.1.构建岩石非线性变形模型；S3.2.构建流体流动模型；S3.3.构建全局嵌入式内聚区模型；S3.4.多物理场耦合求解。
《2024年裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验方法及其应用》范文
《裂缝性特低滲透油藏物理模拟实验方法及其应用》篇一裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验方法及其应用一、引言随着油气资源需求的日益增长，裂缝性特低渗透油藏的开发成为了重要的研究领域。
由于这类油藏具有特殊的储层特征，如低渗透性、裂缝发育等，传统的开采方法往往难以满足高效开发的需求。
因此，开展裂缝性特低渗透油藏的物理模拟实验研究，对于理解其储层特性、优化开采策略和提高采收率具有重要意义。
本文旨在介绍裂缝性特低渗透油藏物理模拟实验方法及其应用，以期为相关研究提供参考。
二、裂缝性特低渗透油藏特点裂缝性特低渗透油藏是指储层中存在大量裂缝，且渗透性极低的油藏。
这类油藏具有以下特点：1. 储层非均质性严重，渗透率差异大；2. 裂缝发育，但连通性差；3. 油气流动性差，采收率低。
三、物理模拟实验方法为了研究裂缝性特低渗透油藏的储层特性和开采策略，本文提出了一种物理模拟实验方法。
该方法主要包括以下步骤：1. 模型设计与制作：根据实际地质资料，设计符合储层特征的物理模型。
模型应包括基质和裂缝两部分，基质采用低渗透介质，裂缝采用高精度模型进行模拟。
2. 实验装置搭建：搭建包括供液系统、测量系统和数据采集系统的物理模拟实验装置。
供液系统用于提供实验所需的流体，测量系统用于测量流体的流动特性，数据采集系统用于记录实验过程中的数据。
3. 实验过程：按照预定的实验方案，进行物理模拟实验。
实验过程中应控制温度、压力等参数，并记录流体的流动特性、压力分布等数据。
4. 数据处理与分析：对实验数据进行处理和分析，包括流场分析、压力分析、采收率分析等。
通过分析数据，可以了解储层的流动特性、裂缝的连通性以及开采策略的优化方向。
四、应用实例以某地区裂缝性特低渗透油藏为例，采用上述物理模拟实验方法进行研究。
通过实验发现，该油藏的基质渗透率较低，但裂缝发育，具有一定的连通性。
在开采过程中，应采用合适的开采策略，如调整井网布局、优化注采比等，以提高采收率。
矩形油藏垂直裂缝试井数学模型及应用方法
矩形油藏垂直裂缝试井数学模型及应用方法矩形油藏是一种常见的油气储集模型，其裂缝存在于储层中，对油气的产能有着重要影响。
研究裂缝对油气开采的影响和预测其产能是油田开发的重要课题之一、本文将介绍矩形油藏垂直裂缝试井数学模型及其应用方法。
一、矩形油藏垂直裂缝试井数学模型(1)裂缝厚度分布方程裂缝厚度分布可以用高斯函数来描述，即：h(x) = h0 * exp[-(x - xc)^2 / (2 * σ^2)]其中，h(x)表示距离裂缝中心x处的裂缝厚度，h0表示裂缝最大厚度，xc表示裂缝中心位置，σ表示裂缝的展宽程度。
(2)裂缝孔隙度分布方程裂缝孔隙度分布可以用线性函数或二次函数来描述，在本文中我们选用线性函数来描述，即：φ(x) = φ0 * (1 - m * (x - xc))其中，φ(x)表示距离裂缝中心x处的裂缝孔隙度，φ0表示裂缝中心处的孔隙度，m表示裂缝孔隙度的变化斜率。
(3)裂缝渗透率分布方程裂缝渗透率分布可以用指数函数来描述，即：k(x) = k0 * exp[-(x - xc)^2 / (2 * λ^2)]其中，k(x)表示距离裂缝中心x处的裂缝渗透率，k0表示裂缝中心处的渗透率，λ表示渗透率的变化程度。
(4)裂缝产能方程裂缝产能可以用裂缝渗透率的积分来描述，即：Q = ∫[0,L] k(x)h(x)dx其中，Q表示裂缝的总产量，L表示裂缝的长度。
以上就是矩形油藏垂直裂缝试井数学模型的基本方程。
针对具体的油田情况，可以根据实际数据调整裂缝参数的取值，进而计算裂缝的产能。
二、矩形油藏垂直裂缝试井数学模型的应用方法(1)数据采集和分析首先需要采集并分析有关矩形油藏的地质、地球物理和工程数据，包括岩性、孔隙度、渗透率等参数，以及裂缝的长度、厚度、渗透率等参数。
(2)裂缝参数求解根据采集到的数据，可以通过拟合或计算的方法求解裂缝的参数，包括裂缝厚度分布、孔隙度分布和渗透率分布等。
(3)产能计算将求解得到的裂缝参数代入裂缝产能方程中，计算裂缝的总产量。
裂缝性油藏多尺度有限元数值模拟方法研究
关键 词 ：裂缝性油藏 ； 等效介质 ； 多尺度 ； 有限元 ； 数值模 拟
网络 出版 地址 ： ｔ ／ ｈｔ ／ ｐ： ｗｗｗ．ｎ ｉ ｅ／ｃ ／ ｅａｌ １１ ８ＴＥ．０ １ ９ ４０ １ ．０ ．ｔ ｌ ｃ ｋ ． ｔ ｍｓｄ ｔｉ ５ ．７１ ． ２ １ ０ ２ ．０ ９０ ２ｈｍ ｎ ｋ ／
双重 介质 模 型和 近年 出现 的离散 裂缝 网络模 型都 有
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１等效介质模型
等效 介 质 模 型最 早 由 Ｍｉ ａｌＳｏ ｇ和 Ｊｉ ｍ ｃ ｅ， ｅｎ ｈ ａａ ｒ Ｋ ｍ ｔ等人【 提出 ， ａａ ｈ ５ ］ 渗透率是描述储层流体流动特
规则网格 的网格趋 向性问题 ， 最后用有 限单元法求 解模型 ， 提高了计算精度。 经 过 几 十 年 的发 展 ， 现 了多 种 数 值解 法 。这 出
些 方 法 的 主 要 区别 在 于 对 控 制 方 程 的 离 散 方 式 。
根 据 离 散 的 原 理 不 同 ， 体 上 可 分 为有 限 差 分 法 、 大 有 限 体 积 法 和有 限 单 元 法 。 有 限 单 元 法 因适 用 于 复杂 边 界 、 阶微 分 方 程 和 网格 取 向性 弱 、 算 精 高 计 度 较 高 的 特 点 ， 用 于 非 均 质 性 很 强 的 裂 缝 性 油 适
裂缝性油藏数值模拟方法(正文)
裂缝性油藏数值模拟方法姚军（中国石油大学山东东营 257061）摘要：目前对天然裂缝性油藏的数值模拟可以大致分为连续性模型和离散性模型两大类；连续性模型又可以分为双重介质模型和单介质模型，双重介质模型主要是以Barrenblatt 和Warren-Root在20世纪60年代提出的双重孔隙/双重渗透模型为基础，在这类模型中认为油藏中每一点都存在有基岩和裂缝两种介质，基岩被相互平行排列的裂缝分割称为单个的岩块，每种介质存在独立的水动力场，通过两种介质间的窜流的将其联系起来；而对于单介质模型，则是通过一定的方法将裂缝的渗透率和基岩的渗透率进行综合的考虑，得出整个油田的有效渗透率，该有效渗透率考虑了裂缝的密度、方位等的影响，然后将该有效渗透率输入到普通的单一介质模拟器中来对裂缝性油藏进行模拟；由于双重介质模型不能够对不连续且控制着流体流动的大裂缝进行准确的模拟等原因，离散性模型在近段时间逐渐发展起来，而其又可以分为离散裂缝网络模型和离散管网模型；在离散裂缝网络模型中，对地质上描述出来的每个裂缝都进行了离散的显式的表示，同时根据局部裂缝的形状决定基岩的几何形状，由于地质上描述的裂缝数目一般较多，相应的在数值模拟中需要的离散点数目也就十分巨大，对模拟造成了一定的困难，所以目前很多的专家和学者又对该方法进行了进一步的改进，有许多简化的方法存在；离散管网模型则是先对所要模拟的区域进行了网格的划分，进而采用管子连接两个网格块，相应的两个网格块之间的传导率也采用管子的传导率来代替，这种方法的特点是数学上比较简单，灵活性较强，同时由于管子只对其连接的两个网格有影响，所以改变管子的传导率只会影响一个方向的传导性，而不会像常规的模拟器那样要同时影响两边的传导性，但是该方法目前研究较少。
0 前言随着世界碳酸盐岩油气田的大规模开发，系统深入研究这类油气田的渗流模式及其在开发中的应用已成为重要课题。
地质学家通过岩芯分析，确认碳酸盐岩(灰岩、白云岩)具有明显可见的裂缝、孔洞，含有密集的树枝状构造的粗裂缝以及连接的孔洞和孔隙。
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大裂缝油藏数值模拟方法及适应性探讨
【摘要】本文归纳总结了目前油藏数值模拟中对大裂缝的几种处理方式，重点介绍了一种单重介质传导型裂缝模型，并通过实例从计算效果、计算速度、收敛性、直观性等方面对各种方法进行对比，总结得到了各方法的优缺点及适用情况。
在此基础上提出了大裂缝油藏数值模拟技术的改进方向。
【关键词】大裂缝油藏数值模拟单重介质传导型裂缝模型
以裂缝为主要渗流通道的裂缝性油藏在碳酸盐岩油藏、低渗透性油藏中都占据着相当大的比例，而压裂开发又是其重要的开发方式。
如何对大裂缝（包括天然大裂缝及人工压裂裂缝）进行科学而有效的模拟是影响开发效果预测的重要问题。
1 大裂缝油藏数值模拟处理方法
1.1 网格化表征法
网格化表征法主要采用裂缝网格化技术来显式地描述大裂缝的性质（包括走向，形态，开度、长度等），主要有密网格法，局部网格加密法，非结构网格法等。
本文中以局部网格加密法为代表。
局部网格加密法可以显式地对裂缝进行建模和描述，在描述及显示驱替过程方面表现较好。
但有可能因为局部裂缝孔隙体积过小而引起收敛性困难，特别是在裂缝中的重力分异过程描述水线突进时。
另外对于复杂裂缝系统，局部网格加密法对于裂缝的描述非常复杂。
1.2 等效渗流特征描述法
等效渗流特征描述法主要采用流动能力的等效计算对裂缝的渗流能力进行等价。
等效级差法是该类方法的代表。
主要做法是在原有网格系统的基础上，根据传导率等效原则，修改包含裂缝网格的渗透率，近似地等价裂缝渗流效果。
该方法由于使用方便，只需要修改网格的渗透率，因此仍然是目前经常使用的近似裂缝模拟方法之一。
但该方法在计算的过程中经常会出现即使将裂缝处的渗透率改的很大，仍见水时间晚的情况。
1.3 双重介质描述方法
双重介质模型把发育的互相连通的裂缝看成是一种连续介质，同时把被裂缝切割的岩块也看作一种连续介质。
两个连续介质在空间上是重叠的，即每个几何点既属于裂缝连续介质也属于基质。
裂缝和岩块中的流体按照一定规律进行交换。
它能够既能体现裂缝系统高渗高速流动的特性，同时还能反映渗吸效应、重力效应、分子扩散效应（气驱）等驱替机理，是目前裂缝性油藏描述中较完善的模型，但它更适用于中小裂缝且均匀分布的情况，在大裂缝非均质性较强的情况下对裂缝位置难以准确描述，表现水突进的直观性差，且计算收敛性较差。
2 单重介质传导型裂缝模型
Paul V. L.[1]等人提出了一种提出的一种在单重介质模型中加入传导型裂缝的新的处理方法。
这种方法是针对裂缝尺寸与网格块相比较大，使用传统的方法已经无法描述的情况提出的，主要适用于基质作为主要储油介质，且裂缝之间距离较大（数十米）的油藏。
该方法中裂缝的处理方式与断层类似，主要考虑裂缝的传导性。
具体应用通过修改网格的属性、生成拟相对渗透率曲线函数、修改井的生产指数来实现。
使用E c l i p s e数值模拟软件建立8×8×1的正方形概念模型，网格大小为22m×22m×9m。
设计一注一采两口井位于对角线两端，定注采比为1，裂缝沟通注水井和生产井。
假定裂缝的开度为0.01m，设计裂缝的有效渗透率为50MD，500MD，5000MD，计算对比各方案的含水上升情况。
模型对裂缝渗透率因素敏感，裂缝有效渗透率越大，生产水见水越早，含水上升越快。
3 各种方法综合对比与适应性分析3.1 概念模型建立
为适应网格化表征法，表现出基质储油，裂缝导流的机理，建立以下的概念模型：x方向平行于裂缝，y方向垂直于裂缝，在y方向将裂缝划分为一个网格，网格宽度为裂缝缝宽，x方向划分为多个网格。
为减少数值困难，y方向网格划分时，网格大小在裂缝附近选小些，离裂缝越远，网格尺寸变大[2]。
设置一口注水井，一口生产井，均完井于裂缝上。
裂缝缝宽取0.01m，有效渗透率为5000md。
运用网格加密法、等效级差法、双重介质模型及单介质传导模型分别进行计算。
3.2 计算结果分析
图1 四种方法计算含水上升规律
四种方法计算的含水上升规律如图1所示，单重介质传导型裂缝模型与局部网格加密法及双重介质模型计算结果基本一致，在计算结果上都能达到对真实裂缝的达西渗流规律的描述。
而实际应用中常用的等效级差法见水晚且后期含水高，其中小网格的计算效果又好于大网格。
从计算效果、计算速度、收敛性、直观性等方面综合对比以上几种方法：
（1）局部网格加密法是对裂缝最直接的描述，且能显式地表现出油水的流动，计算结果最能反映真实的地下达西流动。
但当裂缝尺度较小时，模型收敛性差；当裂缝条数多时难以操作。
（2）等效级差法优点是操作简单。
但使用基质网格来等效裂缝增加了裂缝的储油能力，计算结果欠佳。
但网格较小时也可以做一定程度的近似。
（3）单重介质传导型裂缝模型使用方便，且可以达到与局部网格加密法近似的计算效果，计算速度比双重介质模型要快。
但在对裂缝的显示及油水运动描述方面存在不足。
（4）双重介质模型仍然是计算效果最好的模型，尤其适用于裂缝较多，难以逐条描述的情况，对大裂缝的计算效果也不比其它方式逊色。
但在裂缝的显示及油水运动描述方面表现欠佳，且计算速度较慢。
上述几种方法仍存在着共同的缺点：
（1）仍然建立在达西流的基础上，因此对于大裂缝类管流的流动特征难以反映。
（2）对于裂缝形态的描述困难，对于不同方向的多条裂缝难以处理，更适用于简单的压裂裂缝。
4 结论
（1）在大裂缝的模拟中，单重介质传导型裂缝模型与局部网格加密法及双重介质模型可以反映真实裂缝的达西渗流规律，其中单重介质传导型裂缝模型计算综合性能最优，可操作性最强。
（2）以上几种方法在大裂缝高速非达西流描述、裂缝的形态描述方面还存在共同的缺陷，将是新一代裂缝性油藏数值模拟软件需要解决的问题。
参考文献
[1] van Lingen，P.，Sengul，M.，Daniel，J. and Cosentino，L. Single Medium Simulation of Reservoirs with Conductive Faults and Fractures. SPE 68165，SPE Middle East Oil Show，Bahrain. March 2001
[2] 李留仁，等. 低渗透油田水力压裂垂直缝增产效果的数值模拟评价[J].西安石油学院学报（自然科学版）2000.9第15卷第5期。