[發明專利]一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 202010876538.4
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112012712B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 董珍珍;李偉榮;景成;田偉東
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/20;E21B49/00;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

本發明公開了一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法和裝置，包括基于地質參數和工程參數，采用動力學理論分析，建立裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型；將裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型，與具有EDFM裂縫建模功能的油藏數值模擬程序進行迭代耦合，模擬注水生長縫起裂、延伸、趨于閉合的演化過程。本發明是可以實時模擬和預測動態裂縫的生長過程(包括延伸方向和幾何形態)的油藏數值模擬方法；且可以預測和直觀地觀察注水生長縫的動態延伸，從而幫助油藏工程師制定限壓注水、化堵調剖、重復壓裂，側向基質驅油等對策，對動態裂縫實施有效的防控，在注采井間建立有效的驅替系統，達到最優注水開發效果。

技術領域

本發明涉及油藏數值模擬技術領域，更具體的涉及一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法和裝置。

背景技術

裂縫性低滲砂巖油藏的地質條件普遍以低滲、低孔、低壓、低含油飽和度為主要特征，并且天然微裂縫發育。長期利用天然能量開采使得地下虧空非常嚴重，注水開發是該類油田可持續發展的必經之路。而注水動態表明，裂縫性低滲透油藏在長期注水開發過程中，地層壓力逐漸升高，形成憋壓。當地層壓力超過巖石破裂或延伸壓力，巖層將破裂產生新生縫，或原始狀態閉合充填的天然裂縫被激活形成有效縫延伸。這些新生縫和新激活的有效縫稱之為注水生長縫或動態裂縫。注水生長縫的產生使得油藏滲流由原始單一孔隙介質滲流轉變為孔隙與裂縫的復合滲流，使油井存在暴性水淹的危險，加重注入水無效循環，影響裂縫性低滲油田的剩余油的分布和開發效果。而如何準確地模擬和預測裂縫性低滲儲層中注水過程中的裂縫的動態變化，進而防控動態裂縫，已經成為改善該類油氣藏注水開發效果研究的熱點和難點。

數值模型作為一種預測手段和工具，可以為上述問題提供有效的解決辦法。目前，國外的注水生長縫油藏數值模擬技術，都是基于適用于靜態裂縫的等效介質的方法，模擬結果難以表征動態裂縫的延伸方向或幾何形態(長、寬、高)隨時間的變化。國內提出的考慮注水過程中動態裂縫的開啟與延伸特征的模型都是基于滲透率隨壓力變化的經驗關系式，這種依賴于經驗公式的模型，過于簡單且適用范圍有限。

發明內容

本發明實施例提供一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法和裝置，用以解決注水過程中動態裂縫的開啟與延伸特征依賴于經驗公式，其模型過于簡單且適用范圍有限的問題。

本發明實施例提供一種嵌入式離散裂縫的注水生長縫數值模擬方法，包括：

獲取地質參數和工程參數，所述地質參數包括：致密砂巖巖心的楊氏模量、泊松比以及抗壓強度，孔隙度，滲透率，地應力大小，裂縫方向，巖心斷裂韌性；所述工程參數包括：注入速度，注入壓力；

基于地質參數和工程參數，采用動力學理論分析，建立裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型；

將裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型，與具有EDFM裂縫建模功能的油藏數值模擬程序進行迭代耦合，模擬注水生長縫起裂、延伸、趨于閉合的演化過程。

進一步地，所述基于地質參數和工程參數，采用動力學理論分析，建立裂縫起裂、延伸和趨于閉合的動力學模型，包括：

采用牛頓第二定律、比奧系數、滲流力對巖石強度影響測試實驗結果，建立描述裂縫面堵塞、多孔介質彈性、熱彈性應力效應、滲流力作用引起的裂縫形態和屬性動態變化的巖石力學本構方程；

利用巖石疲勞損傷理論，通過實驗分析法，建立疲勞損傷模型；

利用巖土力學中的滲流力學性質，結合疲勞損傷模型，建立考慮拉伸破壞、剪切破壞和已有天然裂縫激活三種破壞形式的巖石破裂準則；

計算巖石各個方向上裂縫尖端的等效臨界斷裂韌度和應力強度因子；并根據最大周向應力準則，通過求解最大周向拉應力，確定裂縫延伸方向準則；

根據注水生長縫與天然裂縫的相互作用，建立注水生長縫與天然裂縫的裂縫三維交叉準則；