[發明專利]一種基于多重時間步的裂縫性儲層濾失計算方法

有效

• 申請號: 202011129288.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112241593B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 任冀川;郭建春;茍波;劉彧軒
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06F111/10
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

1.一種基于多重時間步的裂縫性儲層濾失計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據水力裂縫擴展計算需求，劃分水力裂縫擴展時間步，用于計算水力裂縫擴展及水力裂縫向基質孔隙的濾失速率；

根據天然裂縫、基質孔隙流動能力差異，劃分天然裂縫濾失時間步，用于計算水力裂縫向天然裂縫的濾失量；

同時劃分全局計算時間步，用于耦合裂縫域及基質域濾失、溫度場化學場求解；

S2、在每個全局計算時間步開始時，假設全局計算時間步內基質孔隙流體壓力為p_m；

S3、在本全局計算時間步內，在每個天然裂縫濾失時間步開始時，判斷當前單元格水力裂縫是否與天然裂縫相交；

S4、如當前單元格水力裂縫與天然裂縫相交，則在每個天然裂縫濾失時間步內，根據水力裂縫內流體壓力及基質孔隙壓力，計算天然裂縫內流體壓力分布；基于天然裂縫內流體壓力及基質孔隙壓力，計算本天然裂縫濾失時間步內水力裂縫向天然裂縫的濾失體積及天然裂縫向基質孔隙的濾失速率；

如當前單元格水力裂縫未與天然裂縫相交，則令當前天然裂縫濾失時間步內水力裂縫向天然裂縫的濾失體積及天然裂縫向基質孔隙的濾失速率均為0；

所述計算本天然裂縫濾失時間步內水力裂縫向天然裂縫的濾失體積的方程為：

從水力裂縫到單條天然裂縫的濾失體積包括了天然裂縫內流體體積變化及天然裂縫壁面濾失體積，其質量平衡關系為：

其中天然裂縫的寬度變化由天然裂縫寬度模型及酸液對天然裂縫的溶蝕模型計算獲取，濾失速率計算方法為：

S5、在本天然裂縫濾失時間步內，根據水力裂縫向天然裂縫的濾失體積，計算每個水力裂縫擴展時間步內水力裂縫向天然裂縫的平均濾失速率；

所述計算每個水力裂縫擴展時間步內水力裂縫向天然裂縫的平均濾失速率的方程為：

S6、在本全局計算時間步內，在每個水力裂縫時間步開始時，判斷當前單元格水力裂縫是否擴展到當前單元格；

S7、如水力裂縫擴展到當前單元格，在每個水力裂縫擴展時間步內，根據水力裂縫內流體壓力及基質孔隙壓力，計算水力裂縫擴展范圍內由水力裂縫壁面向基質孔隙的濾失速率；如水力裂縫未擴展到當前單元格，則令當前水力裂縫擴展時間步內由水力裂縫壁面向基質孔隙的濾失速率為0；

所述計算水力裂縫壁面向基質孔隙的濾失速率的方程為：

S8、在每個水力裂縫擴展時間步內，根據水力裂縫向基質孔隙的濾失速率及水力裂縫向天然裂縫的濾失速率，計算水力裂縫內總濾失速率，并采用選取的水力裂縫擴展模型計算水力裂縫擴展；

水力裂縫總濾失速率計算方法為：

S9、重復步驟S3-S8完成全局計算時間步內的所有計算，獲取水力裂縫擴展的幾何形態，每個水力裂縫擴展時間步內水力裂縫向基質孔隙的濾失速率，以及每個天然裂縫濾失時間步內天然裂縫向基質孔隙的濾失速率；

S10、基于步驟9的計算結果，計算本全局時間步內通過水力裂縫壁面和天然裂縫壁面向基質孔隙單元格的濾失體積；

S11、將步驟S10計算所得的向基質孔隙的濾失體積作為邊界條件，計算基質域壓力分布p_m’；

S12、對比假設的基質域壓力分布p_m及步驟S11中計算所得的基質域壓力分布p_m’，進行收斂判斷；如不收斂，則將p_m’作為假設條件重新開始計算；

S13、重復步驟S2-S12，直至壓力分布計算結果收斂；

式中，V_l,hf,nf為水力裂縫向天然裂縫的濾失體積，m³；h_nf為天然裂縫高度，m；L_nf為天然裂縫長度，m；v_l,nf為天然裂縫內的流體濾失速率，m/s；t_nf為天然裂縫濾失時間，s；τ_nf為水力裂縫與天然裂縫交互的時刻，s；k_m,x為基質孔隙x方向滲透率，m²；p_m為基質孔隙縫流體壓力，Pa；Δx為x方向網格長度，m；x,y,z為笛卡爾坐標系方向；p_nf為天然裂縫流體壓力，Pa；μ為流體粘度，Pa·s；w_nf為天然裂縫寬度，m；v_l,hf,nf為水力裂縫向天然裂縫的濾失速率，m/s；Δt_nf為天然裂縫濾失時間步，s；v_l,hf,m為水力裂縫到基質孔隙的濾失速率，m/s；k_m,y為基質孔隙y方向滲透率，m²；p_hf為水力裂縫流體壓力，Pa；Δy為y方向網格長度，m；v_l,hf為水力裂縫總濾失速率，m/s；A_m為水力裂縫壁面面積，m；Δz為z方向網格長度，m。