一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010234800.1

申请日:

2010.07.23

公开号:

CN102339339A

公开日:

2012.02.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20100723|||公开

IPC分类号:

G06F17/50

主分类号:

G06F17/50

申请人:

中国石油化工股份有限公司; 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

发明人:

康志江; 邸元; 赵艳艳; 张允; 崔书岳

地址:

100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号

优先权:

专利代理机构:

北京思创毕升专利事务所 11218

代理人:

刘明华

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内容摘要

本发明提供了一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法,属于油藏数值模拟及油气田开发领域。本发明将由溶洞、裂缝、孔隙三种介质类型组成的复杂介质在空间领域内划分为若干个空间单元块,每个块由三个单元V、F、M组成,分别表示块内的溶洞、裂缝和基质,即V-F-M模型;复杂介质内多相流体的流动,由块内单元之间流体的运动和块间单元之间流体的运动描述;单元之间流体的流动可考虑为渗流、管流或平行壁间层流、达西流或者非达西流。本发明实现了对缝洞型油藏的科学描述和准确的数值模拟,为通过数值模拟技术找准缝洞型油藏剩余油的分布位置、定量确定油藏的储量丰度并科学合理地开发这类油田、最终达到提高采收率奠定了技术基础。

权利要求书

1: 一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法, 其特征在于, 所述分析处理方法包括 : A 划分所述复杂介质区域步骤 : 根据缝洞型油藏的介质类型, 将所述复杂介质区域划分成若干空间单元块 ; 对每个空 间单元块建立以溶洞、 裂缝和基质三个单元为基础的 V-F-M 模型, 即溶洞 - 裂缝 - 基质模 型; B 建立所述复杂介质区域多相流体流动数学模型步骤 : 根据步骤 A 划分的空间单元块和建立的 V-F-M 模型, 复杂介质内多相流体的流动划分 为同一空间单元块内部的块内流动 : 块内溶洞、 裂缝和基质单元之间多相流体的流动和相 邻空间单元块之间的块间流动 : 不同空间单元块之间多相流体的流动, 这两部分流动最终 都归结为单元之间的流动 ; 所述单元之间流体的流动为渗流、 管流或平行壁间层流、 达西流 或者非达西流的多相流 ; 并根据所述复杂介质区域单元块内溶洞、 裂缝和基岩分布的几何 特点, 得到各块内单元分布模式, 对于不同的分布模式, 确定传导系数 ; C 针对待测缝洞型油藏复杂介质区域, 探测得到各项物性参数步骤 : 渗透率 : 岩心分析和不稳定试井 ; 孔隙度和岩石压缩率 : 岩心分析和测井 ; 相对渗透率和毛管压力 : 实验室岩心渗流测试 ; 饱和度 : 测井和岩心分析 ; 流体属性数据 : 油藏流体样品的实验室分析 ; 断层、 边界和流体接触面 : 地震方法和不稳定试井 ; 含水层 : 地震方法和物质平衡计算 ; 大裂缝和大洞穴分布 : 测井、 地震方法、 岩心分析、 不稳定试井和井眼动态 ; D 通过步骤 B 建立的模型, 求取得到流体压力和饱和度分布的步骤 : 通过步骤 B 建立的数学模型, 采用有限体积法对控制方程进行数值离散 ; 采用牛顿 - 拉 尔森方法全隐式迭代求解 ; 得到缝洞型油藏复杂介质区域内流体压力和饱和度的分布、 井 口抽汲速率和压力 ; E 判断结果和输出步骤 : 根据油田动态历史, 判断步骤 D 得到的结果 : 缝洞型油藏复杂 介质区域内流体压力和饱和度的分布、 井口抽汲速率和压力是否准确可靠 ; 如果符合油田 的动态历史, 则输出 ; 如果与油田动态历史有偏差, 则返回步骤 B, 调整物性参数, 重新分析 处理。
2: 根据权利要求 1 所述缝洞型油藏中复杂介质区域油水分布的分析处理方法, 其特征 在于, 所述步骤 B 中, 包括如下, (1) 建立单元间流体流动模型 : 气组分 : 水组分 : 油组分 : 2 达西定理 : 若 则 其中, 下标 l 为 o、 w、 g 分别表示油相、 水相、 气相, S 是饱和度, ρl 是在油藏条件下的 密度, ρ′ o 是在油藏条件下脱去溶解气的油相密度, ρ″ g 是在油藏条件下油相中溶解气 的密度, φ 是油层的有效孔隙度, μl 是粘度, ql 是每单位体积汇点 / 源点项, g 是重力加速 度, k 是油层的绝对渗透率, krl 是相对渗透率, vl 表示速度, H 是深度 ; (2) 采用有限体积法进行空间离散过程。 根据上述的数学模型, 无论是块间流动还是块 内流动, 都表现为单元之间流体的流动, 所述采用有限体积法对控制方程进行离散步骤如 下: 多相流体在单元之间流动满足式 (1) ~式 (4), 亦即 : 采用有限体积法, 在单元 ( 体积为 V、 表面为 A) 内对上式进行积分得 : 根据高斯定理, - ∫ Vdiv(ρlvl)dV = - ∫ Aρl(vl·n)dA =∫ Aρl(vl·(-n))dA =∑ Fl, ij 其中, n 为表面 A 的外法线向量 ; 单元 i 与单元 j 之间流体组分 l( 油、 水、 气 ) 的质量流动项为 : 取 则 采用有限体积法进行空间离散后, 采用向后一阶差分进行时间离散, 得离散化后单元 i 的方程为 : 其中, m 是质量, 上标 n 表示是前一时刻的量, 上标 n+1 表示是当前时刻的量, Vi 是单元 Ql, i( 基质、 裂缝或溶洞 ) 的体积, Δt 是时间步长, ηi 是同单元 i 相连接的单元 j 的集合, qli 是单元 i 内 l 组分的源汇项 ; ij 是单元 i 同单元 j 之间 l 组分的质量流动项, (3) 建立各单元块之间多相流体流动的数学模型 3 a 当流体流动为 Darcy 流时 : 式 (6) 中单元之间通过连接 (i, j) 的流动项 Ql, ij 可表示为 : 其中传导系数为 流度为 ①如果流动为管流, 传导系数是 ②如果流动是平行壁间层流, 传导系数为 其中, Aij 是单元 i 和 j 的界面面积, di 是单元 i 中心点到单元 i 和单元 j 之间界面的 距离 ; w 是平行壁的宽度 ; b 是平行壁间的开度 ; r 是圆管的半径 ; kij+1/2 是沿着单元 i 和 j 连 通处的平均绝对渗透率 ; 式 (6) 中的流动势为 : 其中, Hi 是单元 i 中心的深度 ; b 当流体流动为高速非 Darcy 流时 : 采用 Forchheimer 公式如下描述多相流体高速非 Darcy 流动 : 其中, βl 是多相流动条件下, l 相流体的等效非 Darcy 流系数, 单位为 m-1 ; 非 Darcy 流 时, 式 (5) 中通过单元 i 和 j 连接的流动项 Ql 定义为 : 其中传导系数为 流度为 ①当流体流动为管流时 : 即连续型的溶洞中流体的流动近似用管流来描述, 则 传导系数是 ②如果流动是平行壁间层流, 传导系数为 其中, b 是平行壁间的开度 ; r 是圆管的半径 ; 式 (5) 对于不同维数的区域都有着相同的形式, 因此适用于一维、 二维和三维缝洞型 4 介质中多相流的分析和计算 ; (4) 块内单元间流动的处理过程 : 根据复杂介质块内溶洞、 裂缝和基岩分布的几何特点, 归纳总结出若干个块内单元分 布模式 ; 对于不同的分布模式, 确定传导系数, 即: ①基质 - 裂缝间的流动为 : 其中, Amf 是裂缝单元和基质单元之间的连接面积 ; kM 是基质的绝对渗透率 ; dmf 是裂 缝 - 基质间流动的特征距离 ; ②裂缝 - 溶洞间的流动为 : 其中, Afv 是裂缝单元和溶洞单元之间的连接面积 ; dfv 是裂缝 - 溶洞间流动的特征距 离; kV 是溶洞的绝对渗透率, 等于连接溶洞和裂缝之间小裂缝的渗透率 ; 对于同裂缝隔绝的 溶孔, 则不需要计算裂缝 - 溶洞间的流动 ; ③溶洞 - 基质间的流动为 : 其中, Avm 是溶洞单元和基质单元之间的连接面积 ; dvm 是溶洞 - 基质间流动的特征距 离; 块内单元之间的流度、 流动项等的计算, 同块间单元的计算方法相同。
3: 根据权利要求 1 所述缝洞型油藏中复杂介质区域油分布的分析处理方法, 其特征在 于, 所述划分步骤 A, 根据碳酸盐岩缝洞尺度变化范围大、 流动特征不同, 把缝洞划分为微 尺度、 中尺度、 大尺度三个尺度范围 : 孔径在 0.2cm 以下的溶孔、 开度在 0.1cm 以下的裂缝, 划分为小尺度范围 ; 孔径在 0.2cm ~ 200cm 之间的溶孔、 开度在 0.1cm ~ 10cm 之间的裂缝, 划分为中尺度范围 ; 孔径在 200cm 以上的溶孔、 开度在 10cm 以上的裂缝, 划分为大尺度范 围; 对微尺度范围内的缝洞介质, 划分的空间单元块内只含有基质单元 M ; 对中尺度范围 内缝洞介质, 划分的空间单元块由单元 V、 F、 M 组成, 分别表示块内的溶洞、 裂缝和基质, 根 据缝洞的不同组合, 归纳为若干缝洞模式 ; 对大尺度范围内的缝或洞, 细划分成若干空间单 元块, 空间单元块内只含有溶洞单元 V ; 上述三个尺度范围内的缝洞介质中流体的流动, 都 可以采用前述方法进行分析处理。

说明书


一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法

    【技术领域】
     本发明属于油气田开发领域, 尤其是针对缝洞型油藏的研究领域。具体涉及一种 分析缝洞型油藏剩余油分布的方法。背景技术
     自上世纪 60 年代以来, Barenblatt 等人在裂缝性油藏数值模拟方面取得了很大 进展。对于基于孔隙 - 裂缝双重介质理论, 1963 年 Warren and Root 提出了由正交裂缝网 络分割基岩构成的 Warren-Root 模型, 1969 年 Kazemi 提出了水平裂缝和水平基岩层构成的 Kazemi 模型, 1985 年 Pruess 和 Narasimhan 则通过精细划分基质块描述裂缝和基质间的压 力梯度, 提出了 MINC 模型。双重介质模型是目前常用的油藏数值模拟方法, 这种介质由含 有孔隙空间的岩块和分割岩块的裂缝空间相组合而构成, 因此只适用于裂缝性油气田的数 值模拟。 近年来, 我国国内新发现的海相碳酸盐岩层系油气田越来越多、 越来越大, 以塔里 木盆地塔河大油田最为典型, 有着不同于国外其它碳酸盐岩油藏的独特的缝洞型储集空间 类型 [ 康玉柱, 2008]。碳酸盐岩缝洞型油藏储层空间是由溶洞、 裂缝、 孔隙三种介质类型组 成的复杂介质, 不同介质类型的空间尺度差异很大, 流体流动形式复杂多样 : 不仅存在渗流 ( 包括达西流和非西达流 ) ; 还存在一维管流、 裂缝面的二维流动 ( 平行壁间流 )、 无充填溶 洞内的三维洞穴流 ; 以及洞、 缝、 孔 ( 基质岩块 ) 介质之间的流体交换。虽然目前也有一些 三重孔隙或三重介质模型提出 [Closemann, 1975 ; Abdassah and Ershaghis, 1986 ; Bai et al.1993], 但是都无法很好地适用于碳酸盐岩缝洞型油藏这种复杂介质中多相流体的复杂 流动。
     发明内容 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题, 在双重介质基础上提供一种 基于复杂介质模型的缝洞型油藏数值模拟方法, 实现对缝洞型油藏的科学处理, 计算分析 缝洞型油藏的动力学特征, 为找准缝洞型油藏剩余油的分布位置、 定量确定油藏的储量丰 度并科学合理地开发这类油田提供了依据, 最终达到了提高采收率的目的。
     本发明是通过以下技术方案实现的 :
     缝洞型油藏中复杂介质区域油水分布的多重连续型分析处理方法, 所述分析处理 方法包括,
     A 划分所述复杂介质区域步骤 :
     根据缝洞型油藏的介质类型, 将所述复杂介质区域划分成若干空间单元块 ; 对每 个空间单元块建立以溶洞、 裂缝和基质三个单元为基础的 V-F-M 模型, 即溶洞 - 裂缝 - 基质 模型, 如图 1 所示 ;
     B 建立所述复杂介质区域多相流体流动数学模型步骤 :
     根据步骤 A 划分的空间单元块和建立的 V-F-M 模型, 把复杂介质内多相流体的流
     动划分为同一空间单元块内部的块内流动 ( 块内溶洞、 裂缝和基质单元之间多相流体的流 动 ) 和相邻空间单元块之间的块间流动 ( 不同空间单元块之间多相流体的流动 ), 这两部分 流动最终都归结为单元之间的流动, 如图 2 所示 ; 单元之间流体的流动为渗流、 管流或平行 壁间层流、 达西流或者非达西流的多相流 ; 并根据所述复杂介质区域单元块内溶洞、 裂缝和 基岩分布的几何特点, 得到各块内单元分布模式, 如图 3 所示, 对于不同的分布模式, 确定 传导系数 ;
     C 针对待测缝洞型油藏复杂介质区域, 通过如下技术手段探测得到各项物性参数 步骤 :
     渗透率 : 岩心分析和不稳定试井 ;
     孔隙度和岩石压缩率 : 岩心分析和测井 ;
     相对渗透率和毛管压力 : 实验室岩心渗流测试 ;
     饱和度 : 测井和岩心分析 ;
     流体属性数据 : 油藏流体样品的实验室分析 ;
     断层、 边界和流体接触面 : 地震方法和不稳定试井 ;
     含水层 : 地震方法和物质平衡计算 ; 大裂缝和大洞穴分布 : 测井、 地震方法、 岩心分析、 不稳定试井和井眼动态 ;
     D 通过步骤 B 建立的模型, 求取得到流体压力和饱和度分布的步骤 :
     通过步骤 B 建立的数学模型, 采用有限体积法对控制方程进行数值离散 ; 采用牛 顿 - 拉尔森方法全隐式迭代求解 ; 得到缝洞型油藏复杂介质区域内流体压力和饱和度的分 布、 井口抽汲速率和压力 ;
     E 判断结果和输出步骤 : 根据油田动态历史, 判断步骤 D 得到的结果 : 缝洞型油藏 复杂介质区域内流体压力和饱和度的分布、 井口抽汲速率和压力是否准确可靠 ; 如果符合 油田的动态历史, 则输出 ; 如果与油田动态历史有偏差, 则返回步骤 B, 调整物性参数, 重新 分析处理。
     所述步骤 B 中, 包括如下,
     (1) 建立单元间流体流动模型 :
     气组分 : 水组分 : 油组分 : 达西定理 :
     若则其中, 下标 l 为 o、 w、 g 分别表示油相、 水相、 气相, S 是饱和度, ρ1 是在油藏条件下的密度, ρ′ o 是在油藏条件下脱去溶解气的油相密度, ρ″ g 是在油藏条件下油相中溶 解气的密度, φ 是油层的有效孔隙度, μl 是粘度, ql 是每单位体积汇点 / 源点项, g 是重力 加速度, k 是油层的绝对渗透率, krl 是相对渗透率, vl 表示速度, H 是深度 ;
     (2) 采用有限体积法进行空间离散过程。 根据上述的数学模型, 无论是块间流动还 是块内流动, 都表现为单元之间流体的流动, 所述采用有限体积法对控制方程进行离散步 骤如下 :
     多相流体在单元之间流动满足式 (1) ~式 (4), 亦即 :
     采用有限体积法, 在单元 ( 体积为 V、 表面为 A) 内对上式进行积分得 :根据高斯定理, - ∫ Vdiv(ρlvl)dV = - ∫ Aρl(vl·n)dA =∫ Aρl(vl·(-n))dA =∑ Fl, ij 其中, n 为表面 A 的外法线向量。 单元 i 与单元 j 之间流体组分 l( 油、 水、 气 ) 的质量流动项为 :
     取则采用有限体积法进行空间离散后, 采用向后一阶差分进行时间离散, 得离散化后 单元 i 的方程为 :
     其中, m 是质量, 上标 n 表示是前一时刻的量, 上标 n+1 表示是当前时刻的量, Vi 是 单元 i( 基质、 裂缝或溶洞 ) 的体积, Δt 是时间步长, ηi 是同单元 i 相连接的单元 j 的集 合, Ql, qlj 是单元 i 内 l 组分的源汇项 ; ij 是单元 i 同单元 j 之间 l 组分的质量流动项,
     (3) 建立各单元块之间多相流体流动的数学模型
     a 当流体流动为 Darcy 流时 :
     式 (6) 中单元之间通过连接 (i, j) 的流动项 Ql, ij 可表示为 :其中传导系数为流度为
     ①如果流动为管流, 传导系数是 ②如果流动是平行壁间层流, 传导系数为
     其中, Aij 是单元 i 和 j 的界面面积, di 是单元 i 中心点到单元 i 和单元 j 之间界 面的距离 ; w 是平行壁的宽度 ; b 是平行壁间的开度 ; r 是圆管的半径 ; kij+1/2 是沿着单元 i 和 j 连通处的平均绝对渗透率 ; 式 (6) 中的流动势为 :
     其中, Hi 是单元 i 中心的深度。 b 当流体流动为高速非 Darcy 流时 : 采用 Forchheimer 公式如下描述多相流体高速非 Darcy 流动 :其中, βl 是多相流体流动条件下, l 相流体的等效非 Darcy 流系数, 单位为 m-1 ; 非 Darcy 流时, 式 (5) 中通过单元 i 和 j 连接的流动项 Ql 定义为 :
     其中传导系数为流度为当流体流动为管流时 : 即连续型的溶洞中流体的流动近似用管流来描述, 则
     传导系数是
     如果流动是平行壁间层流, 传导系数为其中, b 是平行壁间的开度 ; r 是圆管的半径 ;
     式 (5) 对于不同维数的区域都有着相同的形式, 因此适用于一维、 二维和三维缝 洞型介质中多相流的分析和计算 ;
     (4) 块内单元间流动的处理过程 :
     根据复杂介质块内溶洞、 裂缝和基岩分布的几何特点, 归纳总结出若干个块内单元分布模式 ; 对于不同的分布模式, 确定传导系数, 即:
     ①基质 - 裂缝间的流动为 :
     其中, Amf 是裂缝单元和基质单元之间的连接面积 ; kM 是基质的绝对渗透率 ; dmf 是 裂缝 - 基质间流动的特征距离 ;
     ②裂缝 - 溶洞间的流动为 :
     其中, Afv 是裂缝单元和溶洞单元之间的连接面积 ; dfv 是裂缝 - 溶洞间流动的特征 距离 ; kV 是溶洞的绝对渗透率, 等于连接溶洞和裂缝之间小裂缝的渗透率 ; 对于同裂缝隔绝 的溶孔, 则不需要计算裂缝 - 溶洞间的流动 ;
     ③溶洞 - 基质间的流动为 :
     其中, Avm 是溶洞单元和基质单元之间的连接面积 ; dvm 是溶洞 - 基质间流动的特征距离 ; 块内单元之间的流度、 流动项等的计算, 同块间单元的计算相类似。
     所述划分步骤 A, 根据碳酸盐岩缝洞尺度变化范围大、 流动特征不同, 把缝洞划分 为微尺度、 中尺度、 大尺度三个尺度范围 : 孔径在 0.2cm 以下的溶孔、 开度在 0.1cm 以下的裂 缝, 划分为小尺度范围 ; 孔径在 0.2cm ~ 200cm 之间的溶孔、 开度在 0.1cm ~ 10cm 之间的裂 缝, 划分为中尺度范围 ; 孔径在 200cm 以上的溶孔、 开度在 10cm 以上的裂缝, 划分为大尺度 范围 ;
     对微尺度范围内的缝洞介质, 划分的空间单元块内只含有基质单元 M ; 对中尺度 范围内缝洞介质, 划分的空间单元块由单元 V、 F、 M 组成, 分别表示块内的溶洞、 裂缝和基 质, 根据缝洞的不同组合, 归纳为若干缝洞模式 ; 对大尺度范围内的缝或洞, 细划分成若干 空间单元块, 空间单元块内只含有溶洞单元 V ; 上述三个尺度范围内的缝洞介质中流体的 流动, 都可以采用前述方法进行分析处理。
     与现有技术相比, 本发明的有益效果是 : 现有的数值模拟技术基于双重介质模型, 只适用于裂缝、 孔隙两种介质类型构成的裂缝性油气田的计算分析, 不能用来计算分析含 有溶洞的缝洞型油藏。而本发明不仅能够模拟裂缝、 孔隙两种介质类型, 还能够模拟由溶 洞、 裂缝、 孔隙三种介质类型组成的复杂介质, 及模拟大溶洞内多相流体的流动, 实现了对 勘探领域中缝洞型油藏的科学描述和准确的数值模拟, 为通过数值模拟技术找准缝洞型油 藏剩余油的分布位置、 定量确定油藏的储量丰度并科学合理地开发这类油田、 提高采收率 奠定了技术基础。
     附图说明
     图 1 本发明中复杂介质模型示意图 ;图 2 本发明中采用有限体积法的单元间流动示意图 ; 图 3 本发明中缝洞型油藏块内单元分布模式图 ; 图 4 三重介质径向流动问题压力曲线 ; 图 5 一维多孔介质中两相流体流动问题 ; 图 6 非达西流流动系数 ; 图 7 相对渗透率曲线 ; 图 8 不同非达西流因子情况下, 注入十小时后的饱和度分布 ; 图 9 以不同的注入速度情况下的饱和度分布 ( 非达西流因子为 3.2×10-6m3/2) ; 图 10 解析法同本技术方法得到的饱和度分布对比 ; 图 11 单一介质注采模型示意图 ; 图 12 注采关系曲线 ; 图 13 注水驱油平板模型 ; 图 14 注水驱油平板模型数值模拟网格 ; 图 15 注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果 (T = 10s) ; 图 16 注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果 (T = 20s) ; 图 17 注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果 (T = 40s) ; 图 18 注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果 (T = 80s) ; 图 19 注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果 (T = 180s) ; 图 20 注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果 (T = 300s) ; 图 21 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 1s) ; 图 22 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 7s) ; 图 23 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 30s) ; 图 24 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 50s) ; 图 25 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 75s) ; 图 26 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 100s) ; 图 27 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 130s) ; 图 28 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 180s) ; 图 29 注水驱油平板模型本技术方法计算结果 (T = 320s) ; 图 30 是三个溶洞区域构成的缝洞系统, 底部洞穴有底水的饱和度场图。 图 31-1 和 31-2 是 CY1 注、 CY2 采 ( 无底水 ) 饱和度场图 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。具体实施方式
     图 1 是本发明中复杂介质模型示意图。将复杂介质区域划分成若干个空间单 元块 ; 对每个单元块建立以溶洞、 裂缝和基质三个单元为基础的 V-F-M 模型, 即溶洞 - 裂 缝 - 基质模型 ; 复杂介质内多相流体的流动包括块内单元之间的流动和块间单元之间的流 动; 单元之间流体的流动为渗流、 管流或平行壁间层流、 达西流或者非达西非流的多相流。 该图表示剖分后的每个网格由基岩、 裂缝和溶洞三重介质组成。
     图 2 是本发明中采用有限体积法的单元间流动示意图。复杂介质内多相流体的流动包括块内单元之间多相流体的流动和块间单元之间多相流体的流动, 这两部分流动最终 归结为单元之间的流动 ; Qij 是单元 i 和单元 j 之间的质量流动项, di 是单元 i 中心点到单 元 i 和单元 j 之间界面的距离。
     图 3 给出的是缝洞型油藏块内单元分布模式, 是根据地质上缝洞型油藏的实际地 质特征, 考虑缝洞型油藏裂缝、 溶洞、 基质不同情况下的油藏模型进行简化, 得到的缝洞型 油藏的理想模型, 并提出了相应的 4 个概念模型。
     表 1 中针对图 3(D) 所示的块内单元分布模式, 给出了裂缝、 溶洞和基质间流动特 征距离的计算公式。表 1 中, wx、 wy、 wz 分别是基质沿 x、 y 和 z 方向的尺寸。图 3 所示的溶 洞 - 基质的特征距离, 即溶洞 - 基质通过小裂缝相连接, w′ x、 w′ y、 w′ z 分别是小裂缝沿 x、 y、 z 方向的裂缝间距。如图 3 所示的溶洞 - 基质的特征距离, 即溶洞同裂缝相隔离。
     在离散化的过程中, 还采用了如下的假设 : 无填充的大型溶洞内是平衡的, 即不需 要计算溶洞内的流动 ; 溶洞内部不存在毛细管力 ; 溶洞到裂缝或者到基质流动的相对渗透 曲线, 由溶洞内部的流体饱和度根据充分混合或重力分离两种情况来确定。
     表 1 单元分布模式对应的特征距离
     根据本技术发明方法, 编制了相应的数值模拟程序。本发明方法对复杂介质流体 流动问题数值计算的正确性, 得到了三重介质单相流体径向流动 ( 试井分析 ) 模型解析解 的验证 ; 本发明方法对多相流体非达西高速流动问题数值计算的正确性, 得到了一维两相 流体非达西高速流动问题解析解的验证 ; 本发明方法对三重介质多相流体流动问题的数值 计算的正确性, 还得到了平板物理模型试验等的验证。
     (1). 三重介质单相流体径向流动
     为验证本技术发明方法, 对一个三重介质径向流动问题进行数值模拟, 设其块内 单元分布模式如图 3(D) 所示, 采用的计算参数如表 2 所示。将本技术发明方法的计算结果 同该问题解析解相对比, 结果表明符合很好, 如图 4 所示。
     参数 基质孔隙度 数值 0.263 单位12102339339 A CN 102339352 裂缝孔隙度 溶洞孔隙度 裂缝间距 小裂缝间距 裂缝特征长度 AFM = AFV 地下水密度 地下水粘度 基质渗透率 裂缝渗透率说明书0.001 0.01 5 1.6 3.472 0.61 1000 1E-3 1.572E-16 1.383E-13 1.383E-14 100 1.0E-9 0.1 20 m m m m2/m3 Kg/m3 Pa.s m2 m2 m2 m3/d 1/Pa m m8/10 页小裂缝及溶洞渗透率 产水量 介质压缩系数 井半径 多重介质厚度
     表 2 三重介质参数
     (2). 一维多孔介质两相非达西高速流动
     为验证本技术发明方法, 对如图 5 所示的一维多孔介质两相非达西高速流动问题 进行计算分析。基本参数设置如表 3 所示,
     表 3 基本参数
     计算分析用到的非达西流流动系数以及相对渗透率曲线如图 6 和图 7 所示, 利用 本方法计算得到的不同非达西流因子和不同注入速度下饱和度分布如图 8、 9 所示。本技术 方法的计算结果同一维多孔介质多相流体非达西高速流动解析解一致, 如图 10 所示。计算 结果表明, 对于一维两相非达西高速流动, 相渗曲线、 非达西高速流动参数和注入速度都对 驱替前缘及饱和度的分布有影响。
     (3). 单一介质注采模型的计算
     该 单 一 介 质 注 采 模 型 如 图 11 所 示, 为 单 一 的 均 质 油 水 两 相 模 型, 网格数为 10*10*5, X、 Y 方向上的步长为 14.22 米, Z 方向上的步长为 1.22 米, X、 Y、 Z 方向上的渗透 率均为 15.79 毫达西, 孔隙度为 0.2。顶部深度为 1m。流体的属性及高压物性均相同。该 模型为一注一采, Well 1 为注水井, Well 2 为采油井。注水井日注水量为 1.67m3, 采油井 为井底。
     通过本技术方法计算而得的注入与采出的关系曲线如图 12 所示。
     (4). 孔洞储层水驱油物理实验一拟合
     物理实验 : 长 * 宽 * 厚度为 60cm*20cm*2cm 的封闭平板模型, 充填物为 3mm 和 5mm 的白色大理石颗粒, 平均孔隙度 53.0 %。模型中部有一宽为 7cm 的洞。模型内预先 加入染成红色的油 1.25L, 模型右上端注水、 用染成翠绿色的水驱油, 左上端出油, 注入速 度为 0.45L/min。试验模型如图 13 所示 ; 计算用网格如图 14 所示, 算例一采用的参数为 -10 k ≈ 1500(mD), Cβ = 3.2×10 。
     将试验结果同本技术方法计算分析结果进行对比, 如图 15 ~ 20 所示, 其中数值计 算的油饱和度采用云图表示, 水流速的大小和方向用白色箭头表示。
     (5). 孔洞储层水驱油物理实验二拟合
     本实验模型与上一个模型一致, 长 * 宽 * 厚度为 60cm*20cm*2cm 的封闭平板模型, 模型中部有一宽为 7cm 的洞, 左上端出油, 右上端注水, 注入速度为 0.45L/min, 也上一个模 型不同, 基质的渗透率取 k ≈ 15(mD)。 目的是研究基质渗透率变化对剩余油饱和度的影响。
     本技术方法计算结果如图 21 ~ 29 所示, 其中计算的油饱和度采用云图表示, 水流 速的大小和方向用白色箭头表示。
     计算结果可以看出, 基质渗透率不同对剩余油饱和度影响较大, 由于渗透率减小, 重力的影响减小, 注入水向四周扩散, 与大渗透率的扩散形成区别较大。
     (6) 缝洞系统的模拟
     如图 30 所示的三个溶洞区域构成的缝洞系统, 底部洞穴有底水, 三个溶洞通过渗 透率为 10.0D 的裂缝带连接, 初始油水的分布如图 30 左图所示。采用多重介质多相流动数 值模拟程序进行模拟, 物性参数等参考塔河油田的相关数据, 其中油密度为 0.94g/cm3, 水 3 密度为 1.14g/cm 地层压力为 59MPa。顶部抽汲量 Q = 100 立方 / 天。通过本方法的模拟 得到如图 30 右图所示的第 140 天的剩余油分布。模拟结果表明, 底部洞穴连通底水的缝洞 系统中, 由于开采过程中上部洞缝系统压力的降低, 存在有 “水窜” 现象 ; 对于洞缝系统, 油 水的重力分离作用明显 ; 关井或注水加压后能提高采收率。 模拟的模型为长 * 宽 * 厚度为 90cm*50cm*8cm 的封闭平板模型, 如图 31 所示, 模 型根据油田实际储层地质情况, 等比例缩小, 具有孔洞形状、 配位数、 非均质性、 井网设计等 方面的相似性。原油密度 : 0.8433g/ml, 粘度 : 8.36cp, , 注入速度为 0.45L/min。图 31-1 为 CY1 井注、 CY2 井采 ( 无底水 ) 第 3.4 天的饱和度场图, 图 31-2 为 CY1 注、 CY2 采 ( 无底水 ) 第 9.8 天的饱和度场图。由此可见, 本专利所述的方法能够很好的模拟缝洞型油藏中多相 流体的流动。计算表明, 采收率和剩余油的分布与缝洞系统结构、 井位、 注采方案等密切相 关, 重力分离作用明显。
     通过该方法对某油田某一区块进行模拟试验, 找准了剩余油分布位置, 优化了开 发方案, 制定了更加合理的水替油技术政策, 使得全区产量比先前增加 20%。
     上述技术方案只是本发明的一种实施方式, 对于本领域内的技术人员而言, 在本 发明公开了应用方法和原理的基础上, 很容易做出各种类型的改进或变形, 而不仅限于本 发明上述具体实施方式所描述的方法, 因此前面描述的方式只是优选地, 而并不具有限制 性的意义。
    

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1、10申请公布号CN102339339A43申请公布日20120201CN102339339ACN102339339A21申请号201010234800122申请日20100723G06F17/5020060171申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院72发明人康志江邸元赵艳艳张允崔书岳74专利代理机构北京思创毕升专利事务所11218代理人刘明华54发明名称一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法57摘要本发明提供了一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法,属于油藏数值模拟及油气田开发领域。本发明将由溶洞、裂缝、孔隙三种介。

2、质类型组成的复杂介质在空间领域内划分为若干个空间单元块,每个块由三个单元V、F、M组成,分别表示块内的溶洞、裂缝和基质,即VFM模型;复杂介质内多相流体的流动,由块内单元之间流体的运动和块间单元之间流体的运动描述;单元之间流体的流动可考虑为渗流、管流或平行壁间层流、达西流或者非达西流。本发明实现了对缝洞型油藏的科学描述和准确的数值模拟,为通过数值模拟技术找准缝洞型油藏剩余油的分布位置、定量确定油藏的储量丰度并科学合理地开发这类油田、最终达到提高采收率奠定了技术基础。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书4页说明书10页附图12页CN102339352A1/4页。

3、21一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法,其特征在于,所述分析处理方法包括A划分所述复杂介质区域步骤根据缝洞型油藏的介质类型,将所述复杂介质区域划分成若干空间单元块;对每个空间单元块建立以溶洞、裂缝和基质三个单元为基础的VFM模型,即溶洞裂缝基质模型;B建立所述复杂介质区域多相流体流动数学模型步骤根据步骤A划分的空间单元块和建立的VFM模型,复杂介质内多相流体的流动划分为同一空间单元块内部的块内流动块内溶洞、裂缝和基质单元之间多相流体的流动和相邻空间单元块之间的块间流动不同空间单元块之间多相流体的流动,这两部分流动最终都归结为单元之间的流动;所述单元之间流体的流动为渗流、管流或平行壁间层流、达西。

4、流或者非达西流的多相流;并根据所述复杂介质区域单元块内溶洞、裂缝和基岩分布的几何特点,得到各块内单元分布模式,对于不同的分布模式,确定传导系数;C针对待测缝洞型油藏复杂介质区域,探测得到各项物性参数步骤渗透率岩心分析和不稳定试井;孔隙度和岩石压缩率岩心分析和测井;相对渗透率和毛管压力实验室岩心渗流测试;饱和度测井和岩心分析;流体属性数据油藏流体样品的实验室分析;断层、边界和流体接触面地震方法和不稳定试井;含水层地震方法和物质平衡计算;大裂缝和大洞穴分布测井、地震方法、岩心分析、不稳定试井和井眼动态;D通过步骤B建立的模型,求取得到流体压力和饱和度分布的步骤通过步骤B建立的数学模型,采用有限体积。

5、法对控制方程进行数值离散;采用牛顿拉尔森方法全隐式迭代求解;得到缝洞型油藏复杂介质区域内流体压力和饱和度的分布、井口抽汲速率和压力;E判断结果和输出步骤根据油田动态历史,判断步骤D得到的结果缝洞型油藏复杂介质区域内流体压力和饱和度的分布、井口抽汲速率和压力是否准确可靠;如果符合油田的动态历史,则输出;如果与油田动态历史有偏差,则返回步骤B,调整物性参数,重新分析处理。2根据权利要求1所述缝洞型油藏中复杂介质区域油水分布的分析处理方法,其特征在于,所述步骤B中,包括如下,1建立单元间流体流动模型气组分水组分油组分权利要求书CN102339339ACN102339352A2/4页3达西定理若则其中。

6、,下标L为O、W、G分别表示油相、水相、气相,S是饱和度,L是在油藏条件下的密度,O是在油藏条件下脱去溶解气的油相密度,G是在油藏条件下油相中溶解气的密度,是油层的有效孔隙度,L是粘度,QL是每单位体积汇点/源点项,G是重力加速度,K是油层的绝对渗透率,KRL是相对渗透率,VL表示速度,H是深度;2采用有限体积法进行空间离散过程。根据上述的数学模型,无论是块间流动还是块内流动,都表现为单元之间流体的流动,所述采用有限体积法对控制方程进行离散步骤如下多相流体在单元之间流动满足式1式4,亦即采用有限体积法,在单元体积为V、表面为A内对上式进行积分得根据高斯定理,VDIVLVLDVALVLNDAAL。

7、VLNDAFL,IJ其中,N为表面A的外法线向量;单元I与单元J之间流体组分L油、水、气的质量流动项为取则采用有限体积法进行空间离散后,采用向后一阶差分进行时间离散,得离散化后单元I的方程为其中,M是质量,上标N表示是前一时刻的量,上标N1表示是当前时刻的量,VI是单元I基质、裂缝或溶洞的体积,T是时间步长,I是同单元I相连接的单元J的集合,QL,IJ是单元I同单元J之间L组分的质量流动项,QLI是单元I内L组分的源汇项;3建立各单元块之间多相流体流动的数学模型权利要求书CN102339339ACN102339352A3/4页4A当流体流动为DARCY流时式6中单元之间通过连接I,J的流动项Q。

8、L,IJ可表示为其中传导系数为流度为如果流动为管流,传导系数是如果流动是平行壁间层流,传导系数为其中,AIJ是单元I和J的界面面积,DI是单元I中心点到单元I和单元J之间界面的距离;W是平行壁的宽度;B是平行壁间的开度;R是圆管的半径;KIJ1/2是沿着单元I和J连通处的平均绝对渗透率;式6中的流动势为其中,HI是单元I中心的深度;B当流体流动为高速非DARCY流时采用FORCHHEIMER公式如下描述多相流体高速非DARCY流动其中,L是多相流动条件下,L相流体的等效非DARCY流系数,单位为M1;非DARCY流时,式5中通过单元I和J连接的流动项QL定义为其中传导系数为流度为当流体流动为管。

9、流时即连续型的溶洞中流体的流动近似用管流来描述,则传导系数是如果流动是平行壁间层流,传导系数为其中,B是平行壁间的开度;R是圆管的半径;式5对于不同维数的区域都有着相同的形式,因此适用于一维、二维和三维缝洞型权利要求书CN102339339ACN102339352A4/4页5介质中多相流的分析和计算;4块内单元间流动的处理过程根据复杂介质块内溶洞、裂缝和基岩分布的几何特点,归纳总结出若干个块内单元分布模式;对于不同的分布模式,确定传导系数,即基质裂缝间的流动为其中,AMF是裂缝单元和基质单元之间的连接面积;KM是基质的绝对渗透率;DMF是裂缝基质间流动的特征距离;裂缝溶洞间的流动为其中,AFV。

10、是裂缝单元和溶洞单元之间的连接面积;DFV是裂缝溶洞间流动的特征距离;KV是溶洞的绝对渗透率,等于连接溶洞和裂缝之间小裂缝的渗透率;对于同裂缝隔绝的溶孔,则不需要计算裂缝溶洞间的流动;溶洞基质间的流动为其中,AVM是溶洞单元和基质单元之间的连接面积;DVM是溶洞基质间流动的特征距离;块内单元之间的流度、流动项等的计算,同块间单元的计算方法相同。3根据权利要求1所述缝洞型油藏中复杂介质区域油分布的分析处理方法,其特征在于,所述划分步骤A,根据碳酸盐岩缝洞尺度变化范围大、流动特征不同,把缝洞划分为微尺度、中尺度、大尺度三个尺度范围孔径在02CM以下的溶孔、开度在01CM以下的裂缝,划分为小尺度范围。

11、;孔径在02CM200CM之间的溶孔、开度在01CM10CM之间的裂缝,划分为中尺度范围;孔径在200CM以上的溶孔、开度在10CM以上的裂缝,划分为大尺度范围;对微尺度范围内的缝洞介质,划分的空间单元块内只含有基质单元M;对中尺度范围内缝洞介质,划分的空间单元块由单元V、F、M组成,分别表示块内的溶洞、裂缝和基质,根据缝洞的不同组合,归纳为若干缝洞模式;对大尺度范围内的缝或洞,细划分成若干空间单元块,空间单元块内只含有溶洞单元V;上述三个尺度范围内的缝洞介质中流体的流动,都可以采用前述方法进行分析处理。权利要求书CN102339339ACN102339352A1/10页6一种分析缝洞型油藏剩。

12、余油分布的方法技术领域0001本发明属于油气田开发领域,尤其是针对缝洞型油藏的研究领域。具体涉及一种分析缝洞型油藏剩余油分布的方法。背景技术0002自上世纪60年代以来,BARENBLATT等人在裂缝性油藏数值模拟方面取得了很大进展。对于基于孔隙裂缝双重介质理论,1963年WARRENANDROOT提出了由正交裂缝网络分割基岩构成的WARRENROOT模型,1969年KAZEMI提出了水平裂缝和水平基岩层构成的KAZEMI模型,1985年PRUESS和NARASIMHAN则通过精细划分基质块描述裂缝和基质间的压力梯度,提出了MINC模型。双重介质模型是目前常用的油藏数值模拟方法,这种介质由含有。

13、孔隙空间的岩块和分割岩块的裂缝空间相组合而构成,因此只适用于裂缝性油气田的数值模拟。0003近年来,我国国内新发现的海相碳酸盐岩层系油气田越来越多、越来越大,以塔里木盆地塔河大油田最为典型,有着不同于国外其它碳酸盐岩油藏的独特的缝洞型储集空间类型康玉柱,2008。碳酸盐岩缝洞型油藏储层空间是由溶洞、裂缝、孔隙三种介质类型组成的复杂介质,不同介质类型的空间尺度差异很大,流体流动形式复杂多样不仅存在渗流包括达西流和非西达流;还存在一维管流、裂缝面的二维流动平行壁间流、无充填溶洞内的三维洞穴流;以及洞、缝、孔基质岩块介质之间的流体交换。虽然目前也有一些三重孔隙或三重介质模型提出CLOSEMANN,1。

14、975;ABDASSAHANDERSHAGHIS,1986;BAIETAL1993,但是都无法很好地适用于碳酸盐岩缝洞型油藏这种复杂介质中多相流体的复杂流动。发明内容0004本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题,在双重介质基础上提供一种基于复杂介质模型的缝洞型油藏数值模拟方法,实现对缝洞型油藏的科学处理,计算分析缝洞型油藏的动力学特征,为找准缝洞型油藏剩余油的分布位置、定量确定油藏的储量丰度并科学合理地开发这类油田提供了依据,最终达到了提高采收率的目的。0005本发明是通过以下技术方案实现的0006缝洞型油藏中复杂介质区域油水分布的多重连续型分析处理方法,所述分析处理方法包括,0007。

15、A划分所述复杂介质区域步骤0008根据缝洞型油藏的介质类型,将所述复杂介质区域划分成若干空间单元块;对每个空间单元块建立以溶洞、裂缝和基质三个单元为基础的VFM模型,即溶洞裂缝基质模型,如图1所示;0009B建立所述复杂介质区域多相流体流动数学模型步骤0010根据步骤A划分的空间单元块和建立的VFM模型,把复杂介质内多相流体的流说明书CN102339339ACN102339352A2/10页7动划分为同一空间单元块内部的块内流动块内溶洞、裂缝和基质单元之间多相流体的流动和相邻空间单元块之间的块间流动不同空间单元块之间多相流体的流动,这两部分流动最终都归结为单元之间的流动,如图2所示;单元之间流。

16、体的流动为渗流、管流或平行壁间层流、达西流或者非达西流的多相流;并根据所述复杂介质区域单元块内溶洞、裂缝和基岩分布的几何特点,得到各块内单元分布模式,如图3所示,对于不同的分布模式,确定传导系数;0011C针对待测缝洞型油藏复杂介质区域,通过如下技术手段探测得到各项物性参数步骤0012渗透率岩心分析和不稳定试井;0013孔隙度和岩石压缩率岩心分析和测井;0014相对渗透率和毛管压力实验室岩心渗流测试;0015饱和度测井和岩心分析;0016流体属性数据油藏流体样品的实验室分析;0017断层、边界和流体接触面地震方法和不稳定试井;0018含水层地震方法和物质平衡计算;0019大裂缝和大洞穴分布测井。

17、、地震方法、岩心分析、不稳定试井和井眼动态;0020D通过步骤B建立的模型,求取得到流体压力和饱和度分布的步骤0021通过步骤B建立的数学模型,采用有限体积法对控制方程进行数值离散;采用牛顿拉尔森方法全隐式迭代求解;得到缝洞型油藏复杂介质区域内流体压力和饱和度的分布、井口抽汲速率和压力;0022E判断结果和输出步骤根据油田动态历史,判断步骤D得到的结果缝洞型油藏复杂介质区域内流体压力和饱和度的分布、井口抽汲速率和压力是否准确可靠;如果符合油田的动态历史,则输出;如果与油田动态历史有偏差,则返回步骤B,调整物性参数,重新分析处理。0023所述步骤B中,包括如下,00241建立单元间流体流动模型0。

18、025气组分0026水组分0027油组分0028达西定理00290030若则00310032其中,下标L为O、W、G分别表示油相、水相、气相,S是饱和度,1是在油藏条件说明书CN102339339ACN102339352A3/10页8下的密度,O是在油藏条件下脱去溶解气的油相密度,G是在油藏条件下油相中溶解气的密度,是油层的有效孔隙度,L是粘度,QL是每单位体积汇点/源点项,G是重力加速度,K是油层的绝对渗透率,KRL是相对渗透率,VL表示速度,H是深度;00332采用有限体积法进行空间离散过程。根据上述的数学模型,无论是块间流动还是块内流动,都表现为单元之间流体的流动,所述采用有限体积法对控。

19、制方程进行离散步骤如下0034多相流体在单元之间流动满足式1式4,亦即00350036采用有限体积法,在单元体积为V、表面为A内对上式进行积分得00370038根据高斯定理,0039VDIVLVLDVALVLNDAALVLNDAFL,IJ0040其中,N为表面A的外法线向量。0041单元I与单元J之间流体组分L油、水、气的质量流动项为004200430044取则00450046采用有限体积法进行空间离散后,采用向后一阶差分进行时间离散,得离散化后单元I的方程为00470048其中,M是质量,上标N表示是前一时刻的量,上标N1表示是当前时刻的量,VI是单元I基质、裂缝或溶洞的体积,T是时间步长,。

20、I是同单元I相连接的单元J的集合,QL,IJ是单元I同单元J之间L组分的质量流动项,QLJ是单元I内L组分的源汇项;00493建立各单元块之间多相流体流动的数学模型0050A当流体流动为DARCY流时00510052式6中单元之间通过连接I,J的流动项QL,IJ可表示为0053说明书CN102339339ACN102339352A4/10页90054其中传导系数为流度为0055如果流动为管流,传导系数是0056如果流动是平行壁间层流,传导系数为0057其中,AIJ是单元I和J的界面面积,DI是单元I中心点到单元I和单元J之间界面的距离;W是平行壁的宽度;B是平行壁间的开度;R是圆管的半径;KI。

21、J1/2是沿着单元I和J连通处的平均绝对渗透率;式6中的流动势为00580059其中,HI是单元I中心的深度。0060B当流体流动为高速非DARCY流时0061采用FORCHHEIMER公式如下描述多相流体高速非DARCY流动00620063其中,L是多相流体流动条件下,L相流体的等效非DARCY流系数,单位为M1;非DARCY流时,式5中通过单元I和J连接的流动项QL定义为00640065其中传导系数为流度为0066当流体流动为管流时0067即连续型的溶洞中流体的流动近似用管流来描述,则00680069传导系数是0070如果流动是平行壁间层流,传导系数为0071其中,B是平行壁间的开度;R是。

22、圆管的半径;0072式5对于不同维数的区域都有着相同的形式,因此适用于一维、二维和三维缝洞型介质中多相流的分析和计算;00734块内单元间流动的处理过程0074根据复杂介质块内溶洞、裂缝和基岩分布的几何特点,归纳总结出若干个块内单说明书CN102339339ACN102339352A5/10页10元分布模式;对于不同的分布模式,确定传导系数,即0075基质裂缝间的流动为00760077其中,AMF是裂缝单元和基质单元之间的连接面积;KM是基质的绝对渗透率;DMF是裂缝基质间流动的特征距离;0078裂缝溶洞间的流动为00790080其中,AFV是裂缝单元和溶洞单元之间的连接面积;DFV是裂缝溶洞。

23、间流动的特征距离;KV是溶洞的绝对渗透率,等于连接溶洞和裂缝之间小裂缝的渗透率;对于同裂缝隔绝的溶孔,则不需要计算裂缝溶洞间的流动;0081溶洞基质间的流动为00820083其中,AVM是溶洞单元和基质单元之间的连接面积;DVM是溶洞基质间流动的特征距离;0084块内单元之间的流度、流动项等的计算,同块间单元的计算相类似。0085所述划分步骤A,根据碳酸盐岩缝洞尺度变化范围大、流动特征不同,把缝洞划分为微尺度、中尺度、大尺度三个尺度范围孔径在02CM以下的溶孔、开度在01CM以下的裂缝,划分为小尺度范围;孔径在02CM200CM之间的溶孔、开度在01CM10CM之间的裂缝,划分为中尺度范围;孔。

24、径在200CM以上的溶孔、开度在10CM以上的裂缝,划分为大尺度范围;0086对微尺度范围内的缝洞介质,划分的空间单元块内只含有基质单元M;对中尺度范围内缝洞介质,划分的空间单元块由单元V、F、M组成,分别表示块内的溶洞、裂缝和基质,根据缝洞的不同组合,归纳为若干缝洞模式;对大尺度范围内的缝或洞,细划分成若干空间单元块,空间单元块内只含有溶洞单元V;上述三个尺度范围内的缝洞介质中流体的流动,都可以采用前述方法进行分析处理。0087与现有技术相比,本发明的有益效果是现有的数值模拟技术基于双重介质模型,只适用于裂缝、孔隙两种介质类型构成的裂缝性油气田的计算分析,不能用来计算分析含有溶洞的缝洞型油藏。

25、。而本发明不仅能够模拟裂缝、孔隙两种介质类型,还能够模拟由溶洞、裂缝、孔隙三种介质类型组成的复杂介质,及模拟大溶洞内多相流体的流动,实现了对勘探领域中缝洞型油藏的科学描述和准确的数值模拟,为通过数值模拟技术找准缝洞型油藏剩余油的分布位置、定量确定油藏的储量丰度并科学合理地开发这类油田、提高采收率奠定了技术基础。附图说明0088图1本发明中复杂介质模型示意图;说明书CN102339339ACN102339352A6/10页110089图2本发明中采用有限体积法的单元间流动示意图;0090图3本发明中缝洞型油藏块内单元分布模式图;0091图4三重介质径向流动问题压力曲线;0092图5一维多孔介质中。

26、两相流体流动问题;0093图6非达西流流动系数;0094图7相对渗透率曲线;0095图8不同非达西流因子情况下,注入十小时后的饱和度分布;0096图9以不同的注入速度情况下的饱和度分布非达西流因子为32106M3/2;0097图10解析法同本技术方法得到的饱和度分布对比;0098图11单一介质注采模型示意图;0099图12注采关系曲线;0100图13注水驱油平板模型;0101图14注水驱油平板模型数值模拟网格;0102图15注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果T10S;0103图16注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果T20S;0104图17注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果T4。

27、0S;0105图18注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果T80S;0106图19注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果T180S;0107图20注水驱油平板模型试验和本技术方法计算结果T300S;0108图21注水驱油平板模型本技术方法计算结果T1S;0109图22注水驱油平板模型本技术方法计算结果T7S;0110图23注水驱油平板模型本技术方法计算结果T30S;0111图24注水驱油平板模型本技术方法计算结果T50S;0112图25注水驱油平板模型本技术方法计算结果T75S;0113图26注水驱油平板模型本技术方法计算结果T100S;0114图27注水驱油平板模型本技术方法计算结果T1。

28、30S;0115图28注水驱油平板模型本技术方法计算结果T180S;0116图29注水驱油平板模型本技术方法计算结果T320S;0117图30是三个溶洞区域构成的缝洞系统,底部洞穴有底水的饱和度场图。0118图311和312是CY1注、CY2采无底水饱和度场图0119下面结合附图对本发明作进一步详细描述。具体实施方式0120图1是本发明中复杂介质模型示意图。将复杂介质区域划分成若干个空间单元块;对每个单元块建立以溶洞、裂缝和基质三个单元为基础的VFM模型,即溶洞裂缝基质模型;复杂介质内多相流体的流动包括块内单元之间的流动和块间单元之间的流动;单元之间流体的流动为渗流、管流或平行壁间层流、达西流。

29、或者非达西非流的多相流。该图表示剖分后的每个网格由基岩、裂缝和溶洞三重介质组成。0121图2是本发明中采用有限体积法的单元间流动示意图。复杂介质内多相流体的流说明书CN102339339ACN102339352A7/10页12动包括块内单元之间多相流体的流动和块间单元之间多相流体的流动,这两部分流动最终归结为单元之间的流动;QIJ是单元I和单元J之间的质量流动项,DI是单元I中心点到单元I和单元J之间界面的距离。0122图3给出的是缝洞型油藏块内单元分布模式,是根据地质上缝洞型油藏的实际地质特征,考虑缝洞型油藏裂缝、溶洞、基质不同情况下的油藏模型进行简化,得到的缝洞型油藏的理想模型,并提出了相。

30、应的4个概念模型。0123表1中针对图3D所示的块内单元分布模式,给出了裂缝、溶洞和基质间流动特征距离的计算公式。表1中,WX、WY、WZ分别是基质沿X、Y和Z方向的尺寸。图3所示的溶洞基质的特征距离,即溶洞基质通过小裂缝相连接,WX、WY、WZ分别是小裂缝沿X、Y、Z方向的裂缝间距。如图3所示的溶洞基质的特征距离,即溶洞同裂缝相隔离。0124在离散化的过程中,还采用了如下的假设无填充的大型溶洞内是平衡的,即不需要计算溶洞内的流动;溶洞内部不存在毛细管力;溶洞到裂缝或者到基质流动的相对渗透曲线,由溶洞内部的流体饱和度根据充分混合或重力分离两种情况来确定。01250126表1单元分布模式对应的特。

31、征距离0127根据本技术发明方法,编制了相应的数值模拟程序。本发明方法对复杂介质流体流动问题数值计算的正确性,得到了三重介质单相流体径向流动试井分析模型解析解的验证;本发明方法对多相流体非达西高速流动问题数值计算的正确性,得到了一维两相流体非达西高速流动问题解析解的验证;本发明方法对三重介质多相流体流动问题的数值计算的正确性,还得到了平板物理模型试验等的验证。01281三重介质单相流体径向流动0129为验证本技术发明方法,对一个三重介质径向流动问题进行数值模拟,设其块内单元分布模式如图3D所示,采用的计算参数如表2所示。将本技术发明方法的计算结果同该问题解析解相对比,结果表明符合很好,如图4所。

32、示。0130参数数值单位基质孔隙度0263说明书CN102339339ACN102339352A8/10页13裂缝孔隙度0001溶洞孔隙度001裂缝间距5M小裂缝间距16M裂缝特征长度3472MAFMAFV061M2/M3地下水密度1000KG/M3地下水粘度1E3PAS基质渗透率1572E16M2裂缝渗透率1383E13M2小裂缝及溶洞渗透率1383E14M2产水量100M3/D介质压缩系数10E91/PA井半径01M多重介质厚度20M0131表2三重介质参数01322一维多孔介质两相非达西高速流动0133为验证本技术发明方法,对如图5所示的一维多孔介质两相非达西高速流动问题进行计算分析。基。

33、本参数设置如表3所示,说明书CN102339339ACN102339352A9/10页1401340135表3基本参数0136计算分析用到的非达西流流动系数以及相对渗透率曲线如图6和图7所示,利用本方法计算得到的不同非达西流因子和不同注入速度下饱和度分布如图8、9所示。本技术方法的计算结果同一维多孔介质多相流体非达西高速流动解析解一致,如图10所示。计算结果表明,对于一维两相非达西高速流动,相渗曲线、非达西高速流动参数和注入速度都对驱替前缘及饱和度的分布有影响。01373单一介质注采模型的计算0138该单一介质注采模型如图11所示,为单一的均质油水两相模型,网格数为10105,X、Y方向上的步。

34、长为1422米,Z方向上的步长为122米,X、Y、Z方向上的渗透率均为1579毫达西,孔隙度为02。顶部深度为1M。流体的属性及高压物性均相同。该模型为一注一采,WELL1为注水井,WELL2为采油井。注水井日注水量为167M3,采油井为井底。0139通过本技术方法计算而得的注入与采出的关系曲线如图12所示。01404孔洞储层水驱油物理实验一拟合0141物理实验长宽厚度为60CM20CM2CM的封闭平板模型,充填物为3MM和5MM的白色大理石颗粒,平均孔隙度530。模型中部有一宽为7CM的洞。模型内预先加入染成红色的油125L,模型右上端注水、用染成翠绿色的水驱油,左上端出油,注入速度为045。

35、L/MIN。试验模型如图13所示;计算用网格如图14所示,算例一采用的参数为K1500MD,C321010。0142将试验结果同本技术方法计算分析结果进行对比,如图1520所示,其中数值计算的油饱和度采用云图表示,水流速的大小和方向用白色箭头表示。01435孔洞储层水驱油物理实验二拟合说明书CN102339339ACN102339352A10/10页150144本实验模型与上一个模型一致,长宽厚度为60CM20CM2CM的封闭平板模型,模型中部有一宽为7CM的洞,左上端出油,右上端注水,注入速度为045L/MIN,也上一个模型不同,基质的渗透率取K15MD。目的是研究基质渗透率变化对剩余油饱和。

36、度的影响。0145本技术方法计算结果如图2129所示,其中计算的油饱和度采用云图表示,水流速的大小和方向用白色箭头表示。0146计算结果可以看出,基质渗透率不同对剩余油饱和度影响较大,由于渗透率减小,重力的影响减小,注入水向四周扩散,与大渗透率的扩散形成区别较大。01476缝洞系统的模拟0148如图30所示的三个溶洞区域构成的缝洞系统,底部洞穴有底水,三个溶洞通过渗透率为100D的裂缝带连接,初始油水的分布如图30左图所示。采用多重介质多相流动数值模拟程序进行模拟,物性参数等参考塔河油田的相关数据,其中油密度为094G/CM3,水密度为114G/CM3地层压力为59MPA。顶部抽汲量Q100立。

37、方/天。通过本方法的模拟得到如图30右图所示的第140天的剩余油分布。模拟结果表明,底部洞穴连通底水的缝洞系统中,由于开采过程中上部洞缝系统压力的降低,存在有“水窜”现象;对于洞缝系统,油水的重力分离作用明显;关井或注水加压后能提高采收率。0149模拟的模型为长宽厚度为90CM50CM8CM的封闭平板模型,如图31所示,模型根据油田实际储层地质情况,等比例缩小,具有孔洞形状、配位数、非均质性、井网设计等方面的相似性。原油密度08433G/ML,粘度836CP,注入速度为045L/MIN。图311为CY1井注、CY2井采无底水第34天的饱和度场图,图312为CY1注、CY2采无底水第98天的饱和。

38、度场图。由此可见,本专利所述的方法能够很好的模拟缝洞型油藏中多相流体的流动。计算表明,采收率和剩余油的分布与缝洞系统结构、井位、注采方案等密切相关,重力分离作用明显。0150通过该方法对某油田某一区块进行模拟试验,找准了剩余油分布位置,优化了开发方案,制定了更加合理的水替油技术政策,使得全区产量比先前增加20。0151上述技术方案只是本发明的一种实施方式,对于本领域内的技术人员而言,在本发明公开了应用方法和原理的基础上,很容易做出各种类型的改进或变形,而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法,因此前面描述的方式只是优选地,而并不具有限制性的意义。说明书CN102339339ACN10233。

39、9352A1/12页16图1图2说明书附图CN102339339ACN102339352A2/12页17图3图4说明书附图CN102339339ACN102339352A3/12页18图5图6图7说明书附图CN102339339ACN102339352A4/12页19图8图9图10说明书附图CN102339339ACN102339352A5/12页20图11图12说明书附图CN102339339ACN102339352A6/12页21图13图14图15说明书附图CN102339339ACN102339352A7/12页22图16图17说明书附图CN102339339ACN102339352A8/12页23图18图19说明书附图CN102339339ACN102339352A9/12页24图20图21图22说明书附图CN102339339ACN102339352A10/12页25图23图24图25图26说明书附图CN102339339ACN102339352A11/12页26图27图28图29说明书附图CN102339339ACN102339352A12/12页27图30图311图312说明书附图CN102339339A。

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