使用混合网格计算非达西渗流

针对垂直裂缝井的特殊流动模式,从非达西定律出发,建立二维平面的非达西渗流方程.通过建立一组无量纲量,最终得到无量纲的渗流方程及其定解条件.假定外边界为圆形,用PEBI网格及混合网格对求解区域进行网格划分,用有限差分法对无量纲的方程进行离散,最终得到垂直裂缝井的井底压力数值解.根据此数值解并考虑井筒存储和表皮因子的影响,得到真实垂直裂缝井的井底压力.对计算结果的分析表明,使用混合网格求解非达西渗流井底压力相当准确,该方法也适用于水平井等更复杂井型及复杂边界的问题求解.     

分形低渗透缝洞型油藏非线性渗流规律

引入分形理论,建立考虑低速非达西效应的分形三重介质缝洞型油藏数学模型,通过Laplace变换及Stehfest数值反演方法求出井底压力,借助Matlab编程绘制压力动态曲线,划分渗流阶段,分析渗流规律,进行非线性参数敏感性分析.最后结合实际算例,验证模型的正确性.结果表明：分形三重介质油藏渗流过程分为早期纯井储,过渡流,缝洞窜流,拟径向流,基质与溶洞、裂缝窜流及总体径向流6个渗流阶段;低速非达西效应对渗流的影响随时间的推移逐渐增大;启动压力梯度越大,总径向流阶段压力动态曲线上翘幅度越大;分形系数影响整个渗流过程,随着分形系数的增大,裂缝迂曲程度随之增大,致使渗流阻力增加,引起压力动态曲线整体上移幅度增大.     

分形油藏非牛顿幂律流体低速非达西不稳定渗流的组合数学模型

结合分形理论与渗流理论,对分形油藏非牛顿幂律流体低速非达西不稳定渗流的试井分析问题的数学模型进行了推导.该分形油藏模型由内域为非牛顿幂律流体低速非达西渗流,外域为非牛顿幂律流体达西渗流的同心圆域组成.在考虑井筒储存、表皮效应影响下,建立了该油藏的不稳定渗流有效井径组合数学模型,在3种外边界条件下求出了两个区域内压力在Laplace空间的解析解,应用Stehfest数值反演方法求得井底的无因次压力,分析了井底压力动态特征和参数影响.非牛顿幂律流体的幂律指数、分形参数均对典型曲线产生较大的影响,呈现出与牛顿流体和均质油藏明显不同的特征.这对非均质油藏非牛顿流体的不稳定试井分析及研究其非线性渗流特征均十分重要.     

精细分层注水约束的油藏数值模拟

考虑分层注水的井筒约束方程作为内边界条件,基于黑油模型建立精细分层注水约束的油藏数值模型,形成带有加边七对角稀疏系数矩阵的封闭线性系统,采用分块矩阵乘法与预处理共轭梯度法相结合的方法进行求解.通过实例计算五点井网分层注水与笼统注水的开发效果,评价不同分段和配注模式对开发效果的影响.     

基于离散裂缝模型的裂缝性油藏注水开发数值模拟

针对目前裂缝性油藏数值模拟方法存在的问题,基于单裂缝等效的概念,建立离散裂缝模型.对宏观大裂缝进行显式降维处理,在保证高计算效率的同时能够真实地反映裂缝对整个油藏流体流动的影响.详细阐述模型的基本原理,基于Galerkin加权残量法推导有限元数值计算格式,实现二维问题的数值模拟,通过算例验证模型和算法的正确性.以此为基础,分析裂缝对注水开发效果的影响.计算结果表明,对于裂缝发育程度不高尤其是当油藏中存在数条控制着流体流动方向的大裂缝时,离散裂缝模型具有很好的适用性.     

考虑渗透率张量的非均质油藏有限元数值模拟方法

针对具有混合边界的非均质油藏,考虑全张量形式的渗透率,建立弹性微可压缩单相流体不稳定渗流问题的数学模型.根据变分原理,将压力微分方程的边值问题转化为泛函的极值问题,建立渗流模型的有限元方程.针对典型的均质和非均质渗流问题进行模拟计算,得到油藏内压力动态分布曲线,并分析曲线特征.研究表明,有限元法计算精度很高,适用于求解利用渗透率张量表征的非均质油藏渗流问题.为非均质油藏的开发和精细油藏数值模拟提供了理论依据.     

裂缝性应力敏感油藏流固耦合的数值模拟

以裂缝各向异性全张量渗透率动态耦合渗流模型为基础,建立三维三相裂缝各向异性特低渗透油藏流固耦合数学模型,并运用模块化显示耦合迭代求解建立流固耦合渗流数值模拟方法,编制耦合求解程序.研究表明:对于裂缝性油藏,随着油藏开采过程中压力的变化,岩石变形和储层介质的各向异性应变特性使开发过程中多组裂缝的变形程度不同,引起裂缝渗透率的非线性变化,进而使油藏裂缝渗透率张量主值发生旋转,改变液流方向、影响油藏开发效果.     

裂缝性油藏水平井产能计算方法

根据裂缝性油藏水平井渗流特征,将渗流区域等效为近井区域和远井区域.远井区域视为连续均匀介质.在近井区域,基于势叠加、镜像反映原理和微元线汇思想,建立考虑天然裂缝和水平井生产段共同渗流的耦合模型.组合两个流动区域得到裂缝性油藏水平井产能评价模型,并进行求解.实例计算结果表明,由于考虑了裂缝之间的干扰,用建立的模型计算的水平井产能小于用理论公式计算的水平井的产能,与实际产能比较接近;随着裂缝密度增加,产量逐渐增加,但增加的幅度降低.     

特低渗透油藏面积井网见水时间计算

特低渗透油藏在水驱开发过程中常表现出渗透率各向异性和流体非达西渗流特征,运用非达西渗流公式及流线积分法,得到特低渗透油藏五点井网、反九点井网和菱形反九点井网在油水两相非活塞式驱替条件下的油井见水时间.计算长庆鄂尔多斯盆地某特低渗透油藏井网见水时间,结果与实际动态符合较好.分析油水黏度比、渗透率各向异性及启动压力梯度对油井见水时间的影响,结果表明：油水黏度比越大,油井的见水时间越早;当菱形反九点井网长轴方向井距与短轴方向井距之比与渗透率各向异性强度大致相等时,长轴方向与短轴方向上的角井能实现均衡驱替;启动压力梯度延缓了油井的见水时间,且生产井距越大,启动压力梯度的影响越显著.     

基于模拟有限差分的低渗透油藏非达西油水两相流动数值模拟

在模拟有限差分研究单相非线性流动基础上,进一步推广到低渗透油藏非达西油水两相流动数值模拟中,以拟线性流动模型对该方法的基本原理进行详细阐述,建立相应的数值计算格式,并采用IMPES方法对其两相流问题进行求解,通过数值算例验证方法的正确性和适用性.     

稠油油藏蒸汽-泡沫驱油数值模拟方法

以室内实验和矿场试验结果为基础,对稠油油藏蒸汽 泡沫驱的渗流机理及所涉及的物理化学现象进行了研究,在常规热采模型的基础上,结合蒸汽泡沫驱数学模型,建立了考虑蒸汽泡沫驱的新热采模型,拓展了热采模型的应用范围.模型中考虑了表活剂浓度、非凝析性气体含量、地层非均质性等影响因素.针对辽河高升油田高二、三区高3456井组油层埋藏较深、油层有效厚度较大的特点,对蒸汽泡沫复合驱进行了数值模拟研究,分析了其敏感因素及其可行性,并对蒸汽泡沫复合驱提高厚层稠油油藏的采收率机理进行了探讨.     

各向异性渗透率油藏数值模拟

建立三维三相各向异性油藏渗流数值模拟模型并应用于油藏开发.模型包含完全各向异性渗透率张量,采用十九点有限差分格式和全隐式迭代方法求解.可以描述不同区域不同主方向的各向异性渗透率分布,准确计算各向异性油藏内流体运动过程、剩余油分布和压力分布.     

部分射开压裂直井渗流压力动态分析

建立符合非均质油藏部分射开地层实际的物理模型和三维各向异性矩形油藏的不稳定渗流数学模型,考虑不渗透顶、底边界和定压顶、底边界等边界条件的组合,通过无因次量纲变换、拉普拉斯变换、傅里叶余弦变换和分离变量等方法,得到拉普拉斯域的解析解,利用斯蒂芬森数值反演方法,得出实数域的压力数值解.绘制压力动态曲线,并进行敏感性分析.计算结果与数值模拟基本吻合,证实方法的可靠性.敏感性分析表明:压力动态曲线可分为早期线性流、中期径向流、晚期球形流、边界控制流四个流动期.裂缝长度主要影响早期线性流,渗透率各向异性主要影响中期径向流,储层射开程度和裂缝方位主要影响晚期球形流,边界条件和油藏宽度主要影响边界控制流.该方法可以确定最优射开程度、垂向渗透率等参数,为油藏工程分析和压裂工艺设计提供指导.     

考虑水力压裂缝和天然裂缝动态闭合的三维离散缝网数值模拟

基于嵌入式离散裂缝模型, 提出一种可在三维空间中考虑应力状态影响的裂缝动态闭合表征方法。将任意方向裂缝的开度和渗透率考虑为作用在裂缝平面法向有效应力的函数, 同时用裂缝传导率变化表征支撑剂充填的水力压裂缝与被开启的天然裂缝由于油藏开发过程中地层流体压力下降而发生的动态闭合行为。研究表明: 致密油藏开发以缝控储量为主。对压裂水平井进行产能评价时, 裂缝动态闭合会导致产能的部分损失, 其影响不可忽略; 水力压裂缝的支撑剂材料属性及天然裂缝的刚度是其中的主控因素。因此需要增大支撑剂的浓度、粒径大小并改善支撑剂的性质, 在最大程度上降低裂缝闭合对生产的不利影响。     

低渗透多孔介质非达西渗流动边界界面追踪

基于低渗透多孔介质非达西不稳定渗流的动边界数学模型,推导动边界移动速度的微分表达式,揭示动边界移动速度与动边界上地层压力关于径向距离的二次导数成正比;由此利用拉格朗日三点插值公式求得动边界附近控制方程的有限差分格式,并对下一时刻动边界的精确位置进行追踪.有限差分方法的数值结果表明界面追踪法可较好地反映低渗透多孔介质非达西不稳定渗流动边界的移动规律.     

非均质低渗透油藏非线性流动数值模拟

提出一种适用于非均质低渗透油藏非线性流动数值模拟的方法.通过引入单元边界压力和速度两组物理量,在单个网格单元中构造数值计算格式,可精确地获取每个网格单元的压力梯度.以单相非线性渗流问题为出发点,详细阐述该方法的基本原理;通过数值算例验证方法的正确性和适用性.     

考虑动半径和粘度变化的稠油非牛顿不稳定渗流数学模型

针对稠油非牛顿特征,在Bingham流体渗流方程基础上,通过对动半径和粘度进行表征,建立同时考虑启动压力梯度、动半径变化和粘度变化的非牛顿稠油不稳定渗流数学模型,完善Bingham型稠油渗流数学模型.通过空间、时间离散差分及Matlab数值计算,得到非牛顿稠油非稳态渗流地层压力分布.结果表明,相同产量下,随启动压力梯度增大,动半径向井方向移动;启动压力梯度越大,压降曲线越陡,相应近井压降越大;相同启动压力梯度下,产量越大,不同吞吐周期压力差距越大.将半径和粘度动态变化相结合,弥补了现行非牛顿稠油渗流数学模型的-个缺陷.     

水平井体积压裂缝网表征及流动耦合模型

针对岩石脆性系数高且发育天然裂缝的储层,提出表征水平井体积压裂形成裂缝网络的三种基本模式,并将渗流过程划分为油藏流动和缝网内部流动.在此基础上,利用势叠加原理导出油藏流动控制方程,利用有限差分方法建立缝网内部有限导流等式;其次,采用星三角变换法处理人工缝与天然缝的交汇流动;最后,耦合两部分流动矩阵方程得到水平井体积压裂缝网渗流数学模型.该模型表明:当水平井改造段长度一定时,压裂段数与段内分簇数是决定产能的最主要因素,其次是人工裂缝半长和人工缝导流能力,而天然裂缝密度和导流能力对产量影响较小.实例应用表明,实际产油量与模型计算值一致,误差较小.     

低渗透油藏压裂水平井井筒与油藏耦合的非稳态模型

推导低渗透各向异性油藏压裂水平井井筒与盒式油藏耦合的非稳态模型,并给出求解方法.模型考虑摩阻和加速度的影响,并可以使用不同类型的约束条件.实例计算表明,压裂水平井的流动可分为非稳态阶段和拟稳态阶段.在非稳态阶段,各条裂缝的产量相差不大,总产量随着裂缝条数的增加呈线性增加;在拟稳态阶段,两端裂缝产量高于中部裂缝的产量.受摩阻和加速度压降的影响,空间上位置对称的裂缝在流量上呈现不对称性.井筒内压力损失的存在将使水平井的产量降低,并使井筒内的压力分布不均匀.在最小井底流压的基础上固定流量时,裂缝条数越多,稳产期也越长.     

二维非均匀多孔介质中不可压两相驱替的有限分析算法

为提高油藏数值模拟算法的计算效率,在求解单向稳态渗流的有限分析算法基础上,构建二维非均匀多孔介质中不可压两相渗流的有限分析算法.算法中,网格界面上的平均渗透率不是简单地取为相邻网格渗透率的调和平均值,而是通过奇点邻域解析解积分求得.相比于传统的数值算法,有限分析算法随着网格的加密,能够很快地收敛(仅需将原始网格细分至2×2或3×3),并且其计算精度和收敛性不依赖于介质的非均匀强度,从而计算效率得到提高.