基于離散縫洞網(wǎng)絡(luò)模型的多尺度兩相流動(dòng)模擬理論研究.pdf

1、縫洞型油藏資源豐富,具有廣闊的勘探開發(fā)前景,是今后增儲(chǔ)的主要陣地。此類油藏的儲(chǔ)集空間類型多樣且有顯著的多尺度特征,其中的流體流動(dòng)既有孔隙滲流又有洞穴和大裂縫中的自由流,為典型的多尺度流動(dòng)問(wèn)題。現(xiàn)有的滲流模型和理論已不完全適用,建立一套適合于縫洞型油藏的流動(dòng)模擬理論和方法迫在眉睫。本論文針對(duì)縫洞型油藏的儲(chǔ)層特征將其劃分為基質(zhì)巖塊(包含微裂縫和溶孔)、宏觀裂縫和溶洞三大系統(tǒng),首次提出了離散縫洞網(wǎng)絡(luò)模型,其中基質(zhì)巖塊和裂縫系統(tǒng)為滲流區(qū)域,溶洞

2、系統(tǒng)為自由流區(qū)域,該模型不僅體現(xiàn)了縫洞型油藏的多尺度結(jié)構(gòu)特征,而且刻畫出了滲流一自由流耦合流動(dòng)特征。首先,基于體積平均法通過(guò)兩次尺度升級(jí)推導(dǎo)建立了滲流一自由流相耦合的兩相流數(shù)學(xué)模型,其中滲流區(qū)域?yàn)榻?jīng)典的Darcy滲流模型,自由流動(dòng)區(qū)域?yàn)楹暧^兩流體模型,基于質(zhì)量和動(dòng)量守恒建立了兩相流耦合界面條件,與經(jīng)典的Beavers-Joseph界面條件相比物理意義更明確且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合更好。其次,在滲流區(qū)域通過(guò)對(duì)裂縫的降維處理建立了離散裂縫模型,基于

3、Galerkin有限元推導(dǎo)了相應(yīng)的兩相流數(shù)值計(jì)算格式,在自由流區(qū)域應(yīng)用上游迎風(fēng)Petrov-Galerkin有限元對(duì)宏觀兩流體數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值離散,采用算子分裂方法予以求解,應(yīng)用交替求解方案實(shí)現(xiàn)了離散縫洞網(wǎng)絡(luò)模型的耦合兩相流動(dòng)模擬。最后,基于離散縫洞網(wǎng)絡(luò)模型創(chuàng)建了一套等效介質(zhì)流動(dòng)模擬理論和方法以適用于油田級(jí)大尺度的流動(dòng)模擬研究,基于均化理論計(jì)算得到了介質(zhì)的等效絕對(duì)滲透率張量,基于縫洞優(yōu)先流特點(diǎn)建立了一套計(jì)算等效相對(duì)滲透率和毛管力曲線的解