浅谈裂缝性油藏数值模拟技术研究

盛思璐

（中国石油玉门油田分公司勘探开发研究院，甘肃酒泉735000）

摘要：裂缝性油藏是重要的油藏类型，仅传统意义上的裂缝性油藏即天然裂缝性油藏，其储量和产量在全世界就占到一半左右。而广义的裂缝性油藏，还包括压裂后产生压裂缝的油藏，例如低渗透油藏、致密油藏、煤层气、页岩气藏。油藏数值模拟技术采用两类方法模拟裂缝性油藏的渗流过程，一是基于多重连续介质渗流理论的油藏数模方法，另外一种是基于离散裂缝模型的油藏数模方法。

关键词：多重连续介质；离散裂缝模型；裂缝性

1引言

多重连续介质渗流理论的油藏数模方法将真实裂缝处理成连续介质，将油藏的流动空间采用多重连续介质描述后者将裂缝处理为离散介质，形成离散裂缝模型，离散裂缝的几何形态与真实裂缝形状基本一致，呈片状、板状或管状，渗流物性参数采用真实的裂缝参数，理论上是能够反映真实裂缝系统的最好方法。连续介质模型能够处理微小裂，然而对于天然大尺度裂縫及压裂缝只有离散裂缝模型才能满足油藏开发的要求。离散裂缝模型广泛用于裂缝性油藏三维地质建模，在油藏渗流的动态模拟方面还处于起步阶段，主要用于简单模型，目前还不能用于全三维油藏的数值模拟研究。离散裂缝的油藏数值模拟技术存在的问题在于；（1）相比连续介质，建立离散裂缝模型需要更多网格，当裂缝数量较大，相比连续介质产生的网格数量倍增，计算效率同比急剧下降，（2）为了高度逼近真实裂缝，产生的离散裂缝网格孔隙体积很小且渗流能为强，导致模拟计算不收敛、结果不稳定、模拟用时长、模拟效率低下；（3）当离散裂缝数量多、相互交叉、油藏内部结构复杂，油藏网格剖分很容易产生极小网格。针对上述问题，首先建立由连续介质模型和离散裂缝模型相结合的混合渗流模型；建立一套既能够精确描述裂缝性油藏的复杂形态结构，又能消除极小化网格而且建模简便的网格系统和算法。

2国内外裂缝性油藏数值模拟技术方面进展

目前对单孔隙介质油藏的数值模拟方法相对成熟，广泛应用于国内外的油气田开发中。裂缝性油藏中基质渗透率较小，但体积大存储原油占油藏绝大多数百分比。主要有连续性模型和离散裂缝模型两种方法，其中连续性模型数值模拟主要是双重介质模型的研究，在该模型中将裂缝作为连续介质，将基质作为被裂缝分割的不连续的岩块，这样裂缝成了基质的边界；流动方程是通过有限差分的方法进行差分的，一个典型的差分网格可以包括一个或者几个基质，在这种情况下，所有在该差分网格中的基质都具有相同的压力和饱和度；对单个基质内的重力分异作用没有进行考虑，但对一个计算网格到另一个计算网格的整体的重力分异进行了计算；为了对非均质性进行考虑，对局部的孔隙度和渗透率进行重新的定义，可以对局部裂缝或非裂缝的情况进行模拟，在对非裂缝部分进行处理的过程中，Kazei给出的方法是这样的，即先把非裂缝区域的各种基质介质的性质都设置为零，然后再将裂缝的性质设置为基质的性质。

裂缝的流动方程和基质－裂缝之间的流动方程都对压力、水饱和度、气饱和度和饱和压力进行了隐式的求解，考虑了毛细管压力和相对渗透率的滞后效应。在考虑基质－裂缝的窜流时，从流体的饱和度的角度修正相对渗透率参数。

基于双重介质的天然裂缝性油藏数值模拟模型，基本可以分为两中类型：第一种是对裂缝系统进行网格划分，每一组基质对应于每一个裂缝网格，用窜流函数来表示因重力驱替或者其他过程所引起的基质－裂缝之间的窜流；第二种不同之处是采用拟稳态来描述基质和裂缝之间的窜流。

另一个模型是离散裂缝（DFM）模型对裂缝的处理方式是显式，即用真实的裂缝信息；能准确描述裂缝性油藏非均质性，在裂缝性油藏数值模拟领域应用广泛。

裂缝系统的基本特点是：孔隙度很低，一般为2％左右；渗透率很高，导压能力和流动能力高，产油能力高；原始含油饱和度很高，有的接近100％；毛管力的作用可以忽略。，流体相对渗透率变化呈对角直线关系，流动条件符合达西定律。

在连续介质模型中，裂缝和基质块被分别处理为两种连续介质，裂缝介质和基质介质在空间上相互复叠，裂缝与基质间的窜流量通过窜流计算公式来描述。己有很多关于裂缝与基质之间的窜流计算公式的研究，裂缝与基质间的窜流计算公式已发展得相当完善。在对裂缝性油藏进行研究时，通常会面对下的重要问题：基质含有油藏90％以上的储量，所以一个裂缝性油藏的采收率问题主要在于如何将原油从基质中开采出来，而不是从裂缝中；基于以上的原因，更把注意力应该放在对基质中所发生的各种机理的理解之上，并尽可能准确的对其进行模拟。事实上，在对裂缝性油藏的动态进行的研究开始的同时，对基质和裂缝之间窜流量计算的研究也就开始了。

离散裂缝模型高度近似于真实裂缝的几何形态，呈片状、板状或管状，渗流物性参数采用真实裂缝参数，故被公认为能够反映真实裂缝系统的最好方法。在几何形态上，DFM的裂缝形态与真实裂缝非常接近，由于裂缝数量一般较多，相互交叉形成网络状分布，多个裂缝的离散模型同样呈网络状，多个裂缝的离散模型就构成了离散裂缝状模型然而离散裂缝并不适合处理微小裂缝，因为微小裂缝数量庞大，如果作为离散裂缝产生的网格数量将更为庞大，将超过计算机的运行能力。

DFM目前主要用于油藏描述，主要用于地质模型向数值计算模型的网络粗化计算中，还没有真正用于实际油藏的数模研究。DFM最严重的缺陷是很难获全所需要的裂缝参数。模型比较复杂。尤其是裂缝分布较密集的情况下，处理有关裂缝的运算开支非常庞大。

参考文献

[1]郎晓玲，郭召杰．基于DFM离散裂缝模型的裂缝性储层建模方法机．北京大学学报：自然科学版，2013，49（6）；964－972，

[2]代曙光．网格粗化对油藏数值模拟的影响研究［D］．西南石油大学，2012．

[3]潘东亮．天然裂缝性油藏等效介质法数值模拟研究［D］．中国石油大学（华东），2007.