缝洞型碳酸盐岩储集层离散介质模型的建模方法

对于缝洞型碳酸盐岩油气藏来说,离散介质方法比多重介质理论的等效连续体方法更能刻画其本质特征。详细介绍了缝洞型碳酸盐岩油气藏的储集层特征,重点阐述了裂缝和溶洞的形状简化、几何参数描述及其统计规律等。提出了利用随机模拟建立缝洞型碳酸盐岩储集层离散介质模型的方法,编制了相应的计算程序FracVugGen,通过算例验证了其正确性,为基于离散介质方法的缝洞型碳酸盐岩油气藏数值模拟提供了模型基础。     

多尺度离散裂缝性致密砂岩气藏数值试井新方法——以塔里木盆地克拉苏气田为例

塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深、超高压裂缝性致密砂岩气藏,基质—裂缝—断层多尺度离散裂缝发育,储层动静态描述难以满足开发的需要。为此,将天然裂缝网络随机生成和非结构化离散裂缝建模方法相结合,突破传统连续介质试井模型,建立了一种基于基质、裂缝、断层（大裂缝、小断层）三种孔隙介质的直井数值试井模型,并采用混合单元有限元方法对模型进行求解,得到了不同随机裂缝网络下的试井典型曲线。研究结果表明：(1)基于实测资料可将裂缝性致密砂岩气藏的缝网分布模式划分为三类,讨论了缝网随机生成对试井典型曲线的影响,并将离散裂缝试井模型与传统连续介质试井模型的结果进行了对比,明确了传统连续介质模型的适用条件;(2)离散裂缝模型与双重孔隙介质模型结果存在较大差异,双重孔隙介质模型是离散裂缝模型中裂缝均匀分布且间距无限小的一种特例;(3)讨论了三种缝网分布模式下的试井曲线特征,应用所建立的随机离散裂缝试井解释模型成功解释了常规双重孔隙/三重孔隙连续介质无法解释的试井曲线,曲线拟合效果理想,解释得到的参数合理。结论认为,新模型、新方法揭示了不同尺度介质间逐级动用、协同供气的开发机理,解释了井间产能差异大、...     

缝洞型底水油藏开发动态数值模拟方法研究

缝洞型油藏表征单元具有多尺度性,无法直接采用基于连续介质力学的商业数模软件进行动态模拟。根据渗流力学和流体力学理论,针对缝洞型油藏储集体特征尺度的特性,建立了一种新的缝洞型底水油藏动态模拟模型。通过对中小裂缝、大裂缝和大型溶洞的特殊处理,实现了离散介质特性到连续介质模型中的叠加,提出一套适用于缝洞型底水油藏水淹动态的数值模拟方法。通过计算实例表明该方法是有效的、可行的。     

基于有限元裂缝网络的压裂液滤失模拟

压裂液滤失速度是水力压裂设计分析中的重要参数之一,对于裂缝性储层,它可以用裂缝型储集层压裂液滤失数学模型来计算,但是现有的压裂液滤失数学模型并没有考虑天然裂缝呈不规则网络分布且形态复杂这些因素对滤失的影响。因此,在考虑这些因素的前提下,以压裂液沿着天然裂缝向基质渗滤为基础,建立了裂缝网络的等效连续介质滤失模型,运用有限元方法求得了数值解。新方法能模拟复杂裂缝形态对滤失过程中压力分布的影响,克服了传统方法不能模拟裂缝弯曲、相交、方位变化等对滤失影响的局限。     

多重介质储层渗流的等效连续介质模型及数值模拟

由于多重介质岩石本身的复杂性,其渗流规律及数值模拟一直就是一个世界性的难题。应用等效连续介质的思想,建立了孔洞型储层的等效连续介质模型,在此基础上结合裂缝、溶洞型储层的等效模型,形成了较完善的多重介质储层等效渗透率和孔隙度模型。以轮古某油区为例进行了应用分析,并通过孔渗参数的等效进行了数值模拟。数值模拟结果和实际生产特征的对比,验证了等效连续介质模型在多重介质油藏数值模拟中的适用性。     

缝洞型油藏流动模型的选择方法

由于缝洞型油藏储集类型较为复杂,选择流动模型时具有随意性,使得选用的流动模型不合理,不能反映油藏的流动规律.为此,提出了根据储集体类型、特征尺度和组合关系建立流动模型的方法:①按特征尺度和分布密度将储集空闻分为连续介质和不连续介质,微小的裂缝、溶洞和基岩中的孔隙为连续介质,大尺度裂缝和大尺度溶洞为不连续介质;②确定连续介质的种类,并分析不同连续介质问的窜流是否具有方向性,从而确定多重介质的介质重数;③大尺度裂缝和溶洞若被充填,运动方程采用达西定律,未被充填则采用Navier-Stokes方程.将该方案用于塔河缝洞型油藏,成功模拟了大尺度裂缝和溶洞内的产水规律.     

致密油多级压裂水平井流-固全耦合产能数值模拟

基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性.对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致密油井生产过程中近人工裂缝区域储集层物性大幅度降低,其中人工裂缝开度和人工裂缝导流能力损失幅度分别达...     

考虑多尺度裂缝表征的致密油藏CO2吞吐智能历史拟合

致密油藏经过体积压裂形成多尺度复杂缝网,强非均质性使储层参数不确定性显著增强,精确表征裂缝和降低储层参数不确定性对精确建立油藏数值模拟模型非常重要.为此,建立了基于嵌入式离散裂缝模型的致密油藏CO2吞吐数值模拟方法,有效表征了致密油藏压裂后的多尺度复杂缝网;结合集合卡尔曼滤波方法,对致密油藏CO2吞吐生产数据进行了智能...     

基于嵌入式多尺度裂缝模型的地质建模方法及应用

裂缝性油藏存在储集层发育孔、缝、洞多重介质，储层精细刻画难度大的问题。为准确描述裂缝性油藏储层发育的空间展布特征，利用测井、钻井资料和岩石物理测试数据建立关键井的嵌入式多尺度裂缝储层的地质和岩石物理模型，开展多重介质的连通传导率研究和嵌入式裂缝地质建模技术研究，并利用该模型对流花油田裂缝性储层进行数值模拟研究。研究结果表明：基于多尺度嵌入式裂缝模型的地质建模可以对构造、断层等大尺度裂缝和等效原理下的小尺度裂缝进行精细描述和数值模拟研究，单井动态指标拟合率达到90%以上；流花油田数值模拟研究表明，该油藏维持各井现有采液速度持续开发，大部分井不会发生严重水淹，风险较高的井主要位于工区的东北侧边缘断层附近。该研究可为同类油藏地质建模、数值模拟研究、开发方案的制订提供参考。     

支撑裂缝导流能力的数值模拟

裂缝导流能力一般是利用室内实验进行评价,周期长、成本高且仅能测试较短时间的裂缝导流能力。笔者通过离散元颗粒流程序生成了真实尺寸的支撑剂颗粒,再现了微小支撑剂颗粒之间、支撑剂与裂缝面之间的高度非线性接触的物理本质。通过CFD,计算了支撑剂簇空隙流体与支撑剂的流固耦合作用,建立了支撑裂缝的裂缝导流能力的数值模拟模型,开展裂缝闭合应力、储层弹性模量、铺砂浓度和支撑剂组合形式等对裂缝导流能力的影响规律研究,揭示了支撑裂缝导流能力的变化机理。数值模拟结果显示,裂缝导流能力与铺砂浓度和支撑剂颗粒成正比,与闭合应力以及支撑剂嵌入深度成反比。     

复杂裂缝网络页岩气藏自适应网格剖分方法

网格是油气藏数值模拟的基础,传统网格剖分方法制约着复杂裂缝网络页岩气藏数值模拟技术的发展,研究裂缝性介质高效网格剖分方法具有重要意义。笔者以裂缝节点为基础,基于图像像素点原理、距离最近原则和对数加密方法,提出了一种网格数量少、计算精度高、可以处理任意复杂裂缝网络分布的自适应网格剖分方法(AMM)。研究结果表明,AMM中裂缝网格控制面积比NFFLOW中的控制面积更接近实际情况;AMM可以处理任意复杂裂缝网络和复杂边界条件模型;相比已有网格剖分方法,AMM可大幅度降低计算网格数量。在用于页岩气藏数值模拟时,AMM可以同时解决由复杂裂缝引起计算网格多、精度低等问题,为实现矿场尺度页岩气藏数值模拟奠定基础。     

基于扩展有限元的离散缝网渗流数值模拟方法

裂缝性储层具有强非均质性和多尺度特征,传统方法在离散裂缝群数值模拟中对网格设置有较高的要求,通常难以平衡计算效率和精度,在高效且精细模拟多尺度无序交叉裂缝渗流方面的局限性日益凸显。基于离散裂缝模型显示表征每一条裂缝,针对不同尺度裂缝构造基于渐近解析解的加强形函数,建立了一种裂缝和网格解耦的多尺度扩展有限单元法用于模拟无序交叉裂缝群的渗流特征。该方法利用渐近解析解捕捉网格内裂缝局部渗流特征,避免使用非结构网格在裂缝壁面和尖端的局部加密,因此能有效降低计算量,提高计算精度。建立了单裂缝模型和大规模裂隙群模型用于模拟,新方法相较于传统有限单元法将裂缝壁面法向流速的计算精度提高80 %以上;在采用粗网格模拟大规模裂隙群时,在计算量(网格数和结点数)降低约90 %的情况下,单井产量误差保持在仅约5 %,验证了新方法的准确性和有效性。新方法为裂缝性油气藏流体流动模拟以及后续解决两相流、流固耦合、裂缝扩展等一系列复杂问题提供了一种新的思路和方法。     

磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层多尺度离散裂缝建模技术及其应用

在以大斜度井和水平井为主要开发井型的缝洞型碳酸盐岩气藏中,要想获取裂缝在井点不同空间位置的产状较困难,裂缝精细描述存在不准确性,这些均影响了对气藏渗流通道的刻画,制约了边水气藏的科学、均衡开发。以磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层为例,利用岩心照片、FMI成像测井、叠前地震各向异性裂缝预测和不连续性检测以及动态监测等资料,在大斜度井、水平井裂缝定性识别的基础上,定量表征了裂缝产状、开度、密度、孔隙度等参数,再结合所获取裂缝参数建立多尺度非结构化网格离散裂缝模型,明确了气藏高、低渗区域分布,优势水侵通道和水侵方式。结果表明：在磨溪龙王庙组气藏离散裂缝模型中,大尺度和中小尺度裂缝均较发育,高渗区呈连片状广泛分布;发育于气藏外围4个方向的9条边水水侵的高渗通道,表现为沿裂缝水窜型和沿溶蚀孔洞均匀推进型2种水侵方式。该方法及研究结果对同类特大型超压有水深层碳酸盐岩气藏裂缝精细描述、水侵优势通道刻画和水侵模式建立等理论和技术研究均具有借鉴意义。     

页岩气藏压裂动用程度及气体流动模拟研究

页岩储层孔喉细小、渗透率低,水力压裂后形成主裂缝及诱导裂缝网络加剧了页岩气流动的复杂性。为了准确表征页岩气拟稳态渗流特征,提出了离散裂缝耦合多重连续介质系统数学表征方法,并针对储层裂缝分布形态,利用商业数值模拟器建立了考虑吸附/解吸的页岩气藏离散裂缝耦合多重连续介质数值模拟模型。模型中采用局部网格加密的方法描述离散裂缝网络,基于建立的多重连续介质系统数学方法表征压裂后形成的密集分布微小裂缝体系。利用建立的模型,系统分析了储层横向/纵向动用程度以及裂缝导流能力、裂缝半长、裂缝排布方式等裂缝参数对页岩气泄气面积和气井产能的影响。研究发现,增大储层改造体积能够大幅度提高页岩气单井产量,但同时应当考虑主裂缝与次裂缝网络的配置关系;当储层改造体积相同时,最大限度提高裂缝与井筒之间的连通程度是提高页岩气产量的必要条件。研究认为,上述研究结果对页岩气压裂改造设计具有一定的理论指导意义。      

塔里木盆地迪那2气田古近系离散裂缝表征与建模

通过岩心分析、成像测井、地球物理、储层地质、油藏动态等资料,对塔里木盆地迪那2气田古近系裂缝进行了研究.利用构造光滑、三维边界探测和边界加强等联合技术识别不同尺度的裂缝分布,采用分级次的裂缝建模技术建立裂缝分布的三维地质模型.研究结果表明:①迪那地区古近系裂缝走向以近东西向的高角度斜交缝和垂直缝为主,宏观裂缝真开度普遍...     

Naturally fractured hydrocarbon reservoir simulation by elastic fracture modeling

Accurate fluid flow simulation in geologically complex reservoirs is of particular importance in construction of reservoir simulators. General approaches in naturally fractured reservoir simulation involve use of unstructured grids or a structured grid coupled with locally unstructured grids and discrete fracture models. These methods suffer from drawbacks such as lack of flexibility and of ease of updating. In this study, I combined fracture modeling by elastic gridding which improves flexibility, especially in complex reservoirs. The proposed model revises conventional modeling fractures by hard rigid planes that do not change through production. This is a dubious assumption, especially in reservoirs with a high production rate in the beginning. The proposed elastic fracture modeling considers changes in fracture properties, shape and aperture through the simulation. This strategy is only reliable for naturally fractured reservoirs with high fracture permeability and less permeable matrix and parallel fractures with less cross-connections. Comparison of elastic fracture modeling results with conventional modeling showed that these assumptions will cause production pressure to enlarge fracture apertures and change fracture shapes, which consequently results in lower production compared with what was previously assumed. It is concluded that an elastic gridded model could better simulate reservoir performance.     

裂缝性非均质致密储层自适应应力敏感性研究

裂缝性致密储层具有非均质性强、应力敏感性强等特点,需明确储层非均质性及裂缝应力敏感性对生产的影响。为此,利用基于投影的嵌入式离散裂缝模型来表征复杂裂缝,结合应力敏感定量表征模型,建立了同时考虑基质和多尺度裂缝非均质性的应力敏感数值模型,自适应获得应力敏感特征曲线。模拟分析结果表明,强非均质致密储层不能忽略基质的应力敏感性,应力敏感性对生产早期的影响较大,以压裂裂缝的影响为主,随着生产逐渐过渡到基质,储层应力敏感性逐渐降低;早期生产压差过大,会造成储层应力伤害,不利于长期生产;不同充填程度的多尺度裂缝在储层中的分布模式对产能有直接影响,充填程度越低,裂缝尺度越大,产能越高。研究结果为致密裂缝性储层合理配产和开发方案优化提供了理论依据。      

基于蚂蚁追踪技术的裂缝型储层建模方法

储层中的裂缝具有明显的层次性,而且小尺度裂缝的发育分布受到大尺度裂缝的控制。针对这种情况,提出以蚂蚁追踪技术为基础,遵循层次建模的原则,通过分级控制分层次进行裂缝型储层建模。利用蚂蚁追踪技术生成蚂蚁属性体,运用断裂自动提取技术从属性体中提取断片,再采用确定性建模方法建立大尺度裂缝离散模型;利用蚂蚁体属性模型约束单井裂缝密度,使用退火模拟算法,通过插值得到裂缝密度分布模型。再在裂缝产状统计数据与裂缝密度分布模型的约束下,采用示点性过程的随机建模方法,建立小尺度裂缝离散模型;通过经验公式计算得出裂缝开度和传导率,再运用Oda数据统计算法,将裂缝网络模型粗化成裂缝属性模型。为该类油藏的开发提供理论基础。     

Performance-based fractal fracture model for complex fracture network simulation

The paper presents a novel hydraulic fracturing model for the characterization and simulation of the complex fracture network in shale gas reservoirs. We go beyond the existing method that uses planar or orthogonal conjugate fractures for representing the ‘‘complexity' of the network. Bifurcation of fractures is performed utilizing the Lindenmayer system based on fractal geometry to describe the fracture propagation pattern, density and network connectivity. Four controlling parameters are proposed to describe the details of complex fractures and stimulated reservoir volume(SRV). The results show that due to the multilevel feature of fractal fractures, the model could provide a simple method for contributing reservoir volume calibration. The primary-and second-stage fracture networks across the overall SRV are the main contributions to the production, while the induced fracture network just contributes another 20% in the late producing period. We also conduct simulation with respect to different refracturing cases and find that increasing the complexity of the fracture network provides better performance than only enhancing the fracture conductivity.     

川西北超深层复杂构造气藏裂缝建模方法及开发潜力预测

针对川西北栖霞组海相碳酸盐岩气藏构造复杂、超深埋藏、高温高压、储层薄、裂缝发育等地质特点,基于三维地震数据,采用蚂蚁追踪技术和嵌入式离散裂缝数值模拟方法,编制嵌入式离散裂缝数值模拟器,优化气藏开发参数,预测气藏开发潜力。研究结果表明：气藏开发前期更适合用蚂蚁追踪技术来预测天然裂缝,嵌入式离散裂缝数值模拟器在捕捉流体在裂缝中的运移方面具有常规油藏模拟器无法比拟的优势,可显著提高裂缝性气藏数值模拟精度;优化栖霞组气藏合理开发井型为大斜度井或水平井,合理开发井距为1 600～1 800 m,水平井最优长度为600 m,人工裂缝最优半长为100 m。研究成果对同类碳酸盐岩气藏高效开发具有借鉴意义。