【摘 要】
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我国西部碳酸盐岩油气资源丰富,其中缝洞型约占2/3,是增储上产的现实领域。缝洞型储层中含有大量裂缝与溶洞,介质的非均质性强、多尺度特征显著,为复杂的离散缝洞网络系统。
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我国西部碳酸盐岩油气资源丰富,其中缝洞型约占2/3,是增储上产的现实领域。缝洞型储层中含有大量裂缝与溶洞,介质的非均质性强、多尺度特征显著,为复杂的离散缝洞网络系统。现有流动数值模拟主要基于双重介质或等效介质模型,两者均过于宏观简化,人为抹平了介质的强非均质性。离散缝洞网络模型计算精度高、拟真性好,但计算量巨大。实际的裂缝面往往具有粗糙度,存在优势通道流动,传统的平板模型过于理想化难以描述该优势流现象。对此,本文提出了离散管道-溶洞网络模型,将裂缝面进一步简化为优势流管道网络模型,在减小计算量的同时保证了一定计算精度。首先,采用Monte-Carlo法建立离散裂缝网络模型,提取裂缝网络的几何信息,基于裂缝面生成管道网络,获取管道网络的几何信息,进一步增加溶洞系统,计算管道网络与溶洞的相交信息,建立离散管道-溶洞网络几何模型。然后,针对充填型溶洞,分别应用Forchheimer方程与Barree-Conway方程对充填溶洞中的非达西渗流进行了研究,基于流量等效原理建立了裂缝管道的渗流模型,最终建立了离散管道-溶洞网络流动数学模型,并采用有限体积法进行了数值求解。随后,针对无充填型溶洞,将溶洞视为自由流区域,采用NavierStokes方程结合相场法模拟其中的油水两相流,裂缝管道仍采用渗流模型,建立了相应的渗流-自由流数学模型,采用有限元法求解。最后,考虑基岩的储渗性,将离散管道-溶洞网络直接嵌入基岩中,建立了嵌入式离散管道-溶洞网络模型,采用有限体积法进行了数值求解,在此仅考虑了充填型溶洞模型。研究结果表明,管道网络是裂缝的一种有效表征,离散管道-溶洞网络模型可以有效描述缝洞型油藏的流动特征;其中,裂缝连通性是关键参数,对流体流动有显著影响,在生产中可通过储层改造技术增强裂缝系统连通性来提高采收率。充填型溶洞算例计算结果表明,裂缝与溶洞的配置关系是影响溶洞波及体积的主要因素,当管道与溶洞上部位置垂向连通时,受重力分异作用影响采出程度较高。无充填型溶洞计算结果表明,溶洞中基本无底水锥进现象,降低原油粘度有利于提高原油采出程度。嵌入式离散管道-溶洞网络模型模拟结果表明,流体在裂缝与溶洞中的流动速度明显大于基岩,当裂缝、溶洞普遍发育且连通程度较高时,若基岩渗透率与之相差3个数量级,可忽略基岩储渗作用。
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