專利名稱：用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法
用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法技術領域
本發(fā)明屬于油藏數(shù)值模擬技術領域，涉及一種用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值 模型極小化網(wǎng)格的方法，具體地說，端點修改法來消除裂縫端點處理的極小化網(wǎng)格，裂縫真 實寬度以屬性方式輸入，實現(xiàn)了在不影響計算結(jié)果的條件下消除了裂縫端點處的極小化網(wǎng) 格。
背景技術：
長期以來，對于裂縫性油藏數(shù)值模擬研究主要以多重連續(xù)介質(zhì)模型為主，尤其以 裂縫基巖雙重介質(zhì)模型為主，例如市場上的商用油藏藏數(shù)值模擬軟件主要采用這類模型。 但是近年來，人們開始注意到，多重連續(xù)介質(zhì)模型并不能準確地描述裂縫性油藏的流動規(guī) 律，尤其是對于一些尺寸較大、非均質(zhì)性很強、分布不均勻的裂縫系統(tǒng)。根據(jù)連續(xù)介質(zhì)理論 可發(fā)現(xiàn)，這些裂縫的尺度遠遠超出了可以處理為連續(xù)介質(zhì)的范疇，為此出現(xiàn)了離散裂縫介 質(zhì)模型，該模型非常接近真實裂縫的幾何形態(tài)。因為該模型導致油藏的幾何形態(tài)非常復雜， 常規(guī)的結(jié)構網(wǎng)格系統(tǒng)很難反映油藏的幾何形態(tài)，所以采用非結(jié)構網(wǎng)格系統(tǒng)建立裂縫型油藏 的數(shù)值模型成為目前主要的技術發(fā)展方向。
離散裂縫模型一般是將裂縫簡化為平板形狀，因為裂縫的寬度遠遠小于裂縫的長 度和高度，如果將大裂縫處理為離散裂縫介質(zhì)，就需要在油藏數(shù)值模擬的網(wǎng)格系統(tǒng)中反映 出真實裂縫的這種幾何形態(tài)，由此導致一個嚴重問題在所形成的網(wǎng)格系統(tǒng)里，在大裂縫末 端附近就會產(chǎn)生一些極小化網(wǎng)格。這些極小化網(wǎng)格的網(wǎng)格體積遠遠小于其它網(wǎng)格，大大增 加油藏數(shù)值模型的系數(shù)矩陣的奇異性，增加方程求解收斂速度，甚至導致不收斂，并降低計 算的精度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種用離散裂縫端點變形消除油藏 數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法，提出端點修改法來消除裂縫端點處理的極小化網(wǎng)格，而裂縫 真實寬度以屬性方式輸入，這種處理方法既消除了極小化網(wǎng)格，又不改變數(shù)值計算結(jié)果。
其技術方案為
一種用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法，將方形裂縫端部 變形為尖形端部，將極小長度的線段CD變成一點，從而消除了網(wǎng)格剖分區(qū)域邊界上的極小 線段，在線段AC線上，找出一點E，CE的長度為平均的網(wǎng)格邊長；在線段BD上，找出一點F， DF的線段長度與CE相當；然后確定線段CD的中點C，，將E、C，、F順序相連，刪除EC、DF、 CC’、C’ D四條線段，這樣裂縫的端點就由方形端點變成了尖形。
為了消除離散裂縫形態(tài)改變可能產(chǎn)生的計算誤差，將離散裂縫的真實寬度以屬性 值的方式輸入油藏數(shù)值模型，油藏模擬在采用裂縫寬度值時采用輸入的屬性質(zhì)，而不是依 照網(wǎng)格系統(tǒng)來計算裂縫的寬度。
這種變形對油藏離散裂縫的幾何形態(tài)影響較大，而對離散介質(zhì)之外的油藏區(qū)域(即連續(xù)介質(zhì)區(qū)域)的幾何形態(tài)影響極其細微以至可以忽略。為了消除離散裂縫形態(tài)改變可能產(chǎn)生的計算誤差，將離散裂縫的真實寬度以屬性值的方式輸入油藏數(shù)值模型。油藏模擬在采用裂縫寬度值時采用輸入的屬性質(zhì)，而不是依照網(wǎng)格系統(tǒng)來計算裂縫的寬度。這就確保裂縫端點變形對數(shù)值模擬結(jié)果產(chǎn)生的影響極其細微，以至可以忽略。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明所述用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法既消除了極小化網(wǎng)格，又不改變數(shù)值計算結(jié)果。




圖1為離散裂縫與巖石層面相交圖；圖2為截面上裂縫形態(tài)圖；圖3為放大后的裂縫末端；圖4為未處理的裂縫端部非結(jié)構四邊形網(wǎng)格；圖5為處理后的裂縫端部非結(jié)構四邊形網(wǎng)格；圖6為裂縫端部的非結(jié)構三角形網(wǎng)格剖分示意圖，其中，圖6a為裂縫端部未變形的非結(jié)構三角形網(wǎng)格剖分示意圖，圖6b為裂縫端部變形后的非結(jié)構三角形網(wǎng)格剖分示意
度；
度；


圖7為實施例1中油藏的壓裂縫分布情況；圖8為未經(jīng)處理的裂縫性油藏模型，圖中網(wǎng)格顏色表示油藏投產(chǎn)7年時含油飽和圖9為處理后的裂縫性油藏模型，圖中網(wǎng)格顏色表示投產(chǎn)7年時油藏的含油飽和圖10為生產(chǎn)井PROD配置的產(chǎn)油量；圖11為生產(chǎn)井PROD的井底流壓；圖12為生產(chǎn)井PROD配置的含水率；圖13為注水井INJ配置的注水量；圖14為注水井INJ井底流壓計算結(jié)果對比圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖具體實施例來詳細描述本發(fā)明的技術方案。
為了考慮離散裂縫，采用非結(jié)構網(wǎng)格雖然能夠準確地反映油藏的幾何形態(tài)，但是所形成的網(wǎng)格系統(tǒng)在裂縫端點部位往往產(chǎn)生一些極小化網(wǎng)格，網(wǎng)格的幾何尺寸遠遠小于其它區(qū)域的普通網(wǎng)格。這些極小化的網(wǎng)格顯著增加油藏數(shù)值模型的數(shù)學方程組的系數(shù)矩陣的奇異性，導致方程組求解很難收斂，增加計算時間，減小計算精度。首先分析認為，在離散裂縫術端產(chǎn)生極小化網(wǎng)格是無法通過單純的網(wǎng)格剖分算法的改進來加以消除的。
油藏具有層的特征，儲層物性受層的控制，所以油藏網(wǎng)格模型按層建立，其建立步驟(1)首先，建立平面上的網(wǎng)格；(2)然后，將平面網(wǎng)格投影到每一層面，得到每一層面的曲面網(wǎng)格；(3)最后將不同層面上對應網(wǎng)格節(jié)點上下相連，得到三維網(wǎng)格。在這一過程中網(wǎng)格剖分的關鍵是建立高質(zhì)量的平面網(wǎng)格。離散介質(zhì)模型將裂縫幾何形態(tài)簡化為平板狀(如圖1)，當裂縫與層面相交，截面呈狹長的四邊形(如圖2)。離散裂縫之外的層面區(qū)域 為連續(xù)介質(zhì)區(qū)域(比如孔隙和微小裂縫構成的連續(xù)多孔介質(zhì))，離散裂縫的邊界成為連續(xù) 介質(zhì)區(qū)域的內(nèi)邊界，在離散介質(zhì)末端處的一段邊界長度與裂縫寬度，即該段邊界長度極小， 見圖3中的CD線段。在進行網(wǎng)格剖分時這段極小的邊界(線段CD)將作為某些網(wǎng)格塊的 邊界。因為數(shù)值計算理論表明要取得好的計算結(jié)果，就要求網(wǎng)格多邊形的每個角的度數(shù)盡 量相等，每條邊的長度盡量相近，這就確定了該網(wǎng)格的大小同樣也很小，網(wǎng)格塊的其它邊的 尺寸也同樣很小。網(wǎng)格的其余邊同時又是其它網(wǎng)格塊的邊，這就影響到其它網(wǎng)格尺寸的大 小。最終，在裂縫端部就產(chǎn)生一些網(wǎng)格尺寸遠遠小于一般區(qū)域的網(wǎng)格尺寸。如圖4中的區(qū) 域2所示。(區(qū)域2存在一群極小網(wǎng)格，尺寸遠遠小于區(qū)域I中的一般網(wǎng)格)
(2)解決方法
解決方法就是改變裂縫的端點形態(tài)，將方形裂縫端部變形為尖形端部，將極小長 度的線段(如圖4中的CD)變成一點，從而消除了網(wǎng)格剖分區(qū)域邊界上的極小線段。具體 步聚如圖中4上圖形所示，在線段AC線上，找出一點E，CE的長度大約為平均的網(wǎng)格邊長； 在線段BD上，找出一點F，DF的線段長度與CE相當。然后確定線段⑶的中點C’，將E、C’、 F順序相連，刪除EC、DF、CC’、C’ D四條線段，這樣裂縫的端點就由方形端點變成了尖形，如 圖5的上圖形所示。對比處理前后的網(wǎng)格剖分情況，如圖4下圖以及圖5下圖所示，可以看 出，這種方法可以消除極小化網(wǎng)格，而且效果非常明顯。
這種變形實際上是改變了離散裂縫的形態(tài)，實質(zhì)上是變換了研究對象，嚴格意義 上講是不合理的。但是我們注意到所采用的變形方法對連續(xù)區(qū)域而言，引起的相對變形極 小，這種變化可以忽略不計。變形產(chǎn)生產(chǎn)影響主要針對離散裂縫，將方形端變形為尖端，裂 縫的幾何形態(tài)發(fā)生了很大變化，這種變化會改變離散裂縫內(nèi)的流動規(guī)律，使得計算的裂縫 流動規(guī)律與實際大裂縫內(nèi)的裂縫不吻合。為了消除這種變化所帶來的差異，我們提出，在建 立離散裂縫區(qū)域的數(shù)學方程組時，裂縫的寬度作為一種屬性輸入油藏數(shù)值模型，油藏數(shù)值 模擬器在引用裂縫寬度參數(shù)時并不是通過網(wǎng)格系統(tǒng)上的幾何信息來確定，這就保證離散裂 縫的形態(tài)并沒有改變。通過上述的處理，油藏中的連續(xù)介質(zhì)區(qū)域和離散介質(zhì)區(qū)域就產(chǎn)生了 一定的重疊，這種重疊具有兩個特點(I)在剖分網(wǎng)格時，重疊區(qū)域并不在圖形上直觀地反 映出來，只是在數(shù)學理論上的兩個區(qū)域連續(xù)介質(zhì)區(qū)和離散介質(zhì)區(qū)域是重疊的；(2)將裂縫 處理為離散介質(zhì)后，真實油藏的非連續(xù)介質(zhì)區(qū)域和離散裂縫區(qū)域并不互相重疊，經(jīng)我們的 方法處理后出現(xiàn)了重疊區(qū)域，但注意到這種改變所引起的計算結(jié)果的差異卻是很小的。
圖5-6顯示的是非結(jié)構四邊形的網(wǎng)格剖分結(jié)果，對于其它類型的網(wǎng)格所提出的方 法仍然有用，比如另一外種常用的非結(jié)構網(wǎng)格系統(tǒng)-非結(jié)構三角形網(wǎng)格剖分。
實施例1
某油藏有A、B、C三口油井，都通過了壓裂。A、C壓裂后產(chǎn)生了大約150米半長的 裂縫，B井先后經(jīng)過兩次壓裂產(chǎn)生了兩條相互垂直的兩條裂縫，縫的半長為170米，如下圖 所示。B井壓裂后因鉆具原因無法投產(chǎn)故一直處于關井狀態(tài)。因為壓裂后形成縫尺度很大， 故將裂縫處理為離散裂縫，做為等厚平板狀處理。封寬為O. 01米，滲透率為10達西。建立 離散網(wǎng)格時，為了能夠處理網(wǎng)格厚度進行放大，設為O. lm，根據(jù)流量相等原則滲透率設為I 達西，離散裂縫網(wǎng)格的總體長度與實測裂縫長度一致。(如圖6所示)。
首先不改變裂縫端部形態(tài)，裂縫端部在層面上的投影為方形，端部一側(cè)的離散裂縫區(qū)域邊界長度為O.1米，進行非結(jié)構平面四邊形網(wǎng)格剖分，結(jié)果見圖7所示，網(wǎng)格剖分結(jié) 果顯示在裂縫的端點位置出現(xiàn)很多極小網(wǎng)格，相最小單元的孔隙體積與最大單元的孔隙體 積大約為1: 40000，網(wǎng)格數(shù)量為262個，計算過程中這些極小網(wǎng)格對計算效率產(chǎn)生嚴重影 響(1)不容易收斂，模擬的生產(chǎn)時間長約10年，模擬計算大約7年后因計算不收斂，模擬 器不能繼續(xù)計算。(2)模擬預測7年，用了 5小時的計算時間。
然后采用專利申請人提出的新方法，將裂縫端點變形為尖形，然后采用相同的軟 件，采用相同的參數(shù)，進行非結(jié)構四邊形網(wǎng)格剖分，結(jié)果見圖8所示。將圖8與圖7進行對 比，可以發(fā)現(xiàn)，圖7中所出現(xiàn)的極小化網(wǎng)格在圖8中都不存在，所形成的網(wǎng)格尺寸在整體上 非常均衡，網(wǎng)格數(shù)量也明顯減少到228個。進行油藏數(shù)值模擬計算時，將裂縫網(wǎng)格的寬度作 為屬性輸入，即取值為O.1米，并不是按照圖8網(wǎng)格系統(tǒng)中的代表離散裂縫網(wǎng)格的幾何形態(tài) 來計算縫寬。例如計算離散裂縫的橫截面就采用下面的計算式
A = O.1 米 *DZ
DZ-表示網(wǎng)格塊的厚度
A-表示橫截面積。
因為DZ是一固定值，所以本實例中裂縫的橫截面積處處為一常數(shù)。采用新方法， 明顯地提高了油藏數(shù)值模擬的計算效率(I)首先能夠計算完成10年的生產(chǎn)預測，計算過 程沒有出現(xiàn)因為不收斂導致模擬器中斷；(2)模擬計算10年的生產(chǎn)情況，模擬器的計算時 間為41分鐘；模擬計算7年的生產(chǎn)歷史則只需要30分鐘。對比圖7和圖8，油藏生產(chǎn)7年 后的含油飽和度的分布形態(tài)非常近似。而且兩種方法所模擬計算的井的生產(chǎn)指標也非常相 近。表明采用新方法明顯提高了油藏數(shù)值模擬的計算效率，但對于計算結(jié)果的改變比較微 弱。分別采用兩種方法模擬計算結(jié)果見圖10-14，其中生產(chǎn)井PROD的產(chǎn)油量、井底流壓、含 水率結(jié)果見圖10-12，注水井的注水量，井底流壓見圖13-14。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，本發(fā)明的保護范圍不限于此，任何熟 悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術方案的簡 單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法，其特征在于，將方形裂縫端部變形為尖形端部，將極小長度的線段CD變成一點，從而消除了網(wǎng)格剖分區(qū)域邊界上的極小線段，在線段AC線上，找出一點E，CE的長度為平均的網(wǎng)格邊長；在線段BD上，找出一點F，DF的線段長度與CE相當；然后確定線段⑶的中點C’，將E、C’ ^順序相連，刪除￡(、0 、0’、(’ D四條線段，這樣裂縫的端點就由方形端點變成了尖形。
2.根據(jù)權利要求1所述的用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法，其特征在于，為了消除離散裂縫形態(tài)改變可能產(chǎn)生的計算誤差，將離散裂縫的真實寬度以屬性值的方式輸入油藏數(shù)值模型，油藏模擬在采用裂縫寬度值時采用輸入的屬性質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用離散裂縫端點變形消除油藏數(shù)值模型極小化網(wǎng)格的方法，將方形裂縫端部變形為尖形端部，將極小長度的線段CD變成一點，從而消除了網(wǎng)格剖分區(qū)域邊界上的極小線段，在線段AC線上，找出一點E，CE的長度為平均的網(wǎng)格邊長；在線段BD上，找出一點F，DF的線段長度與CE相當；然后確定線段CD的中點C’，將E、C’、F順序相連，刪除EC、DF、CC’、C’D四條線段，這樣裂縫的端點就由方形端點變成了尖形。為了消除離散裂縫形態(tài)改變可能產(chǎn)生的計算誤差，將離散裂縫的真實寬度以屬性值的方式輸入油藏數(shù)值模型。油藏模擬在采用裂縫寬度值時采用輸入的屬性質(zhì)，而不是依照網(wǎng)格系統(tǒng)來計算裂縫的寬度。本發(fā)明所述方法既消除了極小化網(wǎng)格，又不改變數(shù)值計算結(jié)果。
文檔編號G06T17/30GK103035029SQ201210515828
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權日2012年12月6日
發(fā)明者彭小龍, 劉勇, 杜志敏, 王可可, 湯小龍, 鄧鈺三, 王銘偉, 張世明, 蘇海波, 張燕 申請人:西南石油大學, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司