CN108595782B - 一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法 - Google Patents

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CN108595782B CN201810287748.2A CN201810287748A CN108595782B CN 108595782 B CN108595782 B CN 108595782B CN 201810287748 A CN201810287748 A CN 201810287748A CN 108595782 B CN108595782 B CN 108595782B
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Abstract

本发明提供了一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，涉及油气藏渗流技术领域。方法包括：获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示基质的背景网格和用于表示裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息；根据几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；根据流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。

Description

一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法
技术领域
本申请涉及油气藏渗流技术领域，尤其涉及一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法。
背景技术
目前，嵌入式离散裂缝模型能够较好地表征裂缝分布，而基质与裂缝间传质窜流的准确计算直接影响该嵌入式离散裂缝模型的计算精度。降低裂缝对网格剖分的复杂 度以及提高基质网格与离散裂缝间传质计算的精度，是精细地模拟流体在裂缝性油藏 中的流动的关键。
目前，裂缝性油藏数值模拟大都是基于双重介质模型，但该双重介质模型仅适用于裂缝发育程度高的储层，当存在数条控制着流体流动方向和规模的大裂缝时，其计 算结果误差较大。对此，离散裂缝模型应运而生，并随着非常规油气藏中人工压裂技 术的广泛使用，其相关流动模拟技术得到了长足发展。但现有的离散裂缝数值模型都 是基于匹配型网格，即将裂缝作为内边界并以此为约束面来进行网格剖分。由于裂缝 几何形态的复杂性，需采用非结构化网格技术，其剖分过程非常复杂和繁琐，尤其当 裂缝间距离或夹角很小时经常因网格划分质量差导致计算困难。嵌入式离散裂缝模型 将裂缝网络直接嵌入基岩结构化网格***中，避免了上述复杂的非结构化网格剖分过 程。虽然需要计算裂缝与网格之间的几何信息，但相对于复杂的非结构化网格剖分过 程，其计算复杂度大大降低，从而能够提高计算效率。
对于嵌入式离散裂缝数值模拟中，基质与裂缝的传质计算的准确度直接影响整体数值模拟的精度。传统离散式裂缝***中描述基质与裂缝传质计算主要依赖于线性流 动假设，采用等效距离法表征基质与裂缝的传导关系，通过利用两者的平均压力差计 算传质。然而现有技术的该方法受制于裂缝与网格的空间配置关系，尤其对于不规则 网格，计算误差较大，不能准确计算基质与裂缝间的传质情况。
发明内容
本发明的实施例提供一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，以解决现有技术的方法受制于裂缝与网格的空间配置关系，尤其对于不规则网格，计算误差较大， 不能准确计算基质与裂缝间的传质情况的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，包括：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之 间的几何信息；
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网 格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流 动模拟数据；
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
具体的，所述生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息，包括：
将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关系；
在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点；
在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元。
具体的，根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确 定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系，包括：
根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基 质和裂缝窜流的传导系数关系；
所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure BDA0001616488230000031
Figure BDA0001616488230000032
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数； ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n 是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本 解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure BDA0001616488230000033
为与G相关的矩阵。
具体的，根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模 拟，生成流动模拟数据，包括：
将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000034
获得水组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000035
获得气组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000036
Figure BDA0001616488230000037
Figure BDA0001616488230000038
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量； kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度； Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相 压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂 缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据。
一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算装置，包括：
几何信息确定单元，用于获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌 入式单元中基质与裂缝之间的几何信息；
传导系数关系确定单元，用于根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟 中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；
耦合计算单元，用于根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进 行流动模拟，生成流动模拟数据；
渗流场分布数据获取单元，用于根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
具体的，所述几何信息确定单元，包括：
背景网格生成模块，用于将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关 系；
嵌入式单元生成模块，用于在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点；
裂缝单元划分单元，用于在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元。
另外，所述传导系数关系确定单元，具体用于：
根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基 质和裂缝窜流的传导系数关系；
所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure BDA0001616488230000051
Figure BDA0001616488230000052
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数； ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n 是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本 解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure BDA0001616488230000053
为与G相关的矩阵。
此外，所述耦合计算单元，具体用于：
将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000054
获得水组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000055
获得气组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000056
Figure BDA0001616488230000057
Figure BDA0001616488230000058
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量；kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度； Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相 压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂 缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之 间的几何信息；
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网 格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流 动模拟数据；
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之 间的几何信息；
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网 格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流 动模拟数据；
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
本发明实施例提供的一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，首先获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表 示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信 息；而后，根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定 背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；根据预先设置的流量和压力连续性条 件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边 界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；根据所述流动模拟数据，实 时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗 流场分布数据。可见，本发明实施例基于嵌入式离散裂缝模型，将裂缝与所属背景网 格作为局部油藏，以边界元方法建立任意形状网格与裂缝间的流动解析解，可精确描 述不同网格形态及裂缝-网格空间关系下的传质规律。从而本发明可以解决现有技术 的方法受制于裂缝与网格的空间配置关系，尤其对于不规则网格，计算误差较大，不 能准确计算基质与裂缝间的传质情况的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法的流程图一；
图2为本发明实施例提供的一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法的流程图二；
图3为本发明实施例中的背景网格和裂缝的示意图一；
图4为本发明实施例中的背景网格和裂缝的示意图二；
图5为本发明实施例中的压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布示意图；
图6为本发明实施例中的油藏裂缝网格剖分结果示意图；
图7为本发明实施例中的混合边界元模型与已有经典模型计算结果的生产井产量差异示意图；
图8(a)为本发明实施例中生产第1天的压力变化示意图；
图8(b)为本发明实施例中生产第10天的压力变化示意图；
图8(c)为本发明实施例中生产第25天的压力变化示意图；
图9为本发明实施例的提供一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算装置的结构示意图一；
图10为本发明实施例的提供一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算装置的结构示意图二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
与背景技术中不同，本发明实施例基于嵌入式离散裂缝模型，视裂缝与所属背景网格为局部油藏，以边界元方法建立任意形状网格与裂缝间的流动解析解，精确描述 不同网格形态及裂缝-网格空间关系下的传质规律。如图1所示，本发明实施例提供 一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，包括：
步骤101、获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基 质与裂缝之间的几何信息。
步骤102、根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法， 确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系。
步骤103、根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模 拟，生成流动模拟数据。
步骤104、根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
本发明实施例提供的一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，其基于嵌入式离散裂缝模型，将裂缝与所属背景网格作为局部油藏，以边界元方法建立任意形状 网格与裂缝间的流动解析解，可精确描述不同网格形态及裂缝-网格空间关系下的传 质规律。从而本发明可以解决现有技术的方法受制于裂缝与网格的空间配置关系，尤 其对于不规则网格，计算误差较大，不能准确计算基质与裂缝间的传质情况的问题。
为了使本领域的技术人员更好的了解本发明，下面列举一个更为详细的实施例，如图2所示，本发明实施例提供一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，包括：
步骤201、获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息。
步骤202、将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关系。
例如，如图3所示，该背景网格中节点为网格线的交点，编号从1至25。而中 心点为各网格的中心点，编号从1至16。每个背景网格的局部节点编号对应关系即 为每个网格中所包含的节点及位置等关系。
步骤203、在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点。
例如，如图3所示，有两条裂缝与背景网格相交，则裂缝与所述背景网格相交的 节点有2、3、5、7、8、9这6个节点。
步骤204、在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂 缝相交的交点划***缝单元。
例如，如图3所示，有两条裂缝相交，其交点为4。则在一背景网格中可以沿交 点4向外划***缝单元。例如，如图4所示，在中间的背景网格中从两条裂缝相交的 交点向外可分为pf1至pf4所示的裂缝单元。
步骤205、根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交 的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景 网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系。
其具体过程为：
首先，单相微可压缩流体稳定渗流方程为：
Figure RE-GDA0001663965210000101
各向异性地层采用坐标变换的方法将其转化为各向同性地层，设
Figure BDA0001616488230000102
代入方程(2)，方程(1)可以写为：
Figure RE-GDA0001663965210000103
其中，
Figure BDA0001616488230000104
表示各向同性地层等效渗透率。
方程(3)的边界积分方程形式写为：
Figure RE-GDA0001663965210000105
式中，(ξ,η)为网格中任意一点，(x,y)为网格边界上的点，
Figure BDA0001616488230000106
是网格边界如图 4中的虚线所示，n是网格边界单位法向向量，s(x,y)是网格边界单位方向向量， λ(ξ,η)为求解点系数，即当求解点在网格边界上其值等于0.5，当求解点在网格以外 其值为0，当求解点在网格边界内其值为1，nf是网格内裂缝单元数，
Figure BDA0001616488230000107
为裂缝几 何形态。
方程(4)中函数GL(x,y；ξ,η)为2D拉普拉斯方程基本解为：
Figure BDA0001616488230000108
裂缝单元为常单元体，每个单元的压力由单元中心的值来表示(图4中的pf1,2,3,4)，基质网格边上的压力(图4中ped1,2,3,4)通过该网格和邻近网格(压力，网格大小和渗透 率)插值求得。例如ped1为：
Figure BDA0001616488230000109
式中，kx0和kx1为X方向相邻网格的渗透率，dx0和dx1为X方向相邻网格大小。
网格边界处的压力梯度通过边界元方法隐式求解，这种方法得到的解为二阶精度， 如果直接通过相邻网格的压力计算压力梯度，得到的解为一阶精度。为了求得网格边界的压力，将网格边界中点坐标代入方程中，可得网格边界元方程组：
Figure BDA0001616488230000111
式中，ped是网格边界的压力，
Figure BDA0001616488230000112
是网格边界的压力梯度，qf是基质和裂 缝窜流量。[G]，
Figure BDA0001616488230000113
[Gfm]的表达式如下：
Figure BDA0001616488230000114
Figure BDA0001616488230000115
Figure BDA0001616488230000116
Figure BDA0001616488230000117
Figure BDA0001616488230000118
Figure BDA0001616488230000119
通过求取矩阵[G]的逆矩阵，网格边界处压力梯度可以表示为：
Figure BDA00016164882300001110
将方程(4)中(ξ,η)设为裂缝中点坐标，可以得到裂缝压力的表达式为：
Figure BDA00016164882300001111
式中，pf为裂缝单元压力，网格内每个裂缝单元都会对其它裂缝单元产生叠加 效应，
Figure BDA0001616488230000121
[Gf]，[Gff]的表达式如下：
Figure BDA0001616488230000122
Figure BDA0001616488230000123
Figure BDA0001616488230000124
Figure BDA0001616488230000125
Figure BDA0001616488230000126
将方程代入方程(15)代入方程(14)中，可得所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：表达式为：
Figure BDA0001616488230000127
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数； ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n 是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本 解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure BDA0001616488230000128
为与G相关的矩阵。
将网格边界压力的插值表达式(6)代入方程(21)可得方程(21)关于网格压力的表达 式为：
Figure BDA0001616488230000131
由方程(22)可知，网格向裂缝的流量不仅由裂缝所占的基质网格决定，也由其相邻网格共同决定，当裂缝所在网格尺度比相邻网格小或渗透率大，网格压力可近似选 择裂缝所在网格的压力以减少计算量。
步骤206、将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式及气组 分窜流量表达式。
其中，获得的油组分窜流量表达式为：
Figure BDA0001616488230000132
获得的水组分窜流量表达式为：
Figure BDA0001616488230000133
获得的气组分窜流量表达式为：
Figure BDA0001616488230000134
Figure BDA0001616488230000135
Figure BDA0001616488230000136
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量； kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度； Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相 压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂 缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵。
步骤207、根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模 拟数据。
步骤208、根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
例如，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据可以如图5所示。
下面列举一个具体的应用实例，如一非均质各向异性油藏压裂水平井算例：
首先建立大小为930m×930m的非均质各向异性油藏，油藏X方向渗透率范围为 1～5mD，Y方向渗透率为X方向渗透率3倍，油藏中部有一口水平井，水平井长800m， 裂缝半长105m，如图6所示的油藏裂缝网格剖分示意，水平井以10MPa压力定井底 流压生产。油藏基本参数如下表1所示。
表1油藏参数及生产参数：
Figure BDA0001616488230000141
采用三套网格对该油藏进行模拟，对比本发明实施例提出的混合边界元模型与已有经典模型计算结果生产井产量差异，如图7所示，可以看出，本发明实施例的方法 对于非均质各向异性油藏计算精度高，不同大小网格计算稳定性好，模拟结果可靠。 本发明实施例中，从生产第1天、生产第10天和生产第25天的压力变化分别如图8 (a)、8(b)、8(c)所示，可见通过图8(a)、8(b)、8(c)可清楚查看渗流场分 布。
本发明实施例提供的一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，首先获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表 示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信 息；而后，根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定 背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；根据预先设置的流量和压力连续性条 件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边 界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；根据所述流动模拟数据，实 时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗 流场分布数据。可见，本发明实施例基于嵌入式离散裂缝模型，将裂缝与所属背景网 格作为局部油藏，以边界元方法建立任意形状网格与裂缝间的流动解析解，可精确描 述不同网格形态及裂缝-网格空间关系下的传质规律。从而本发明可以解决现有技术 的方法受制于裂缝与网格的空间配置关系，尤其对于不规则网格，计算误差较大，不 能准确计算基质与裂缝间的传质情况的问题。
对应于上述图1和图2所示的方法实施例，如图9所示，本发明实施例还提供一 种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算装置，包括：
几何信息确定单元31，用于获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生 成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格 和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息。
传导系数关系确定单元32，用于根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模 拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系。
耦合计算单元33，用于根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝 的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合， 并进行流动模拟，生成流动模拟数据。
渗流场分布数据获取单元34，用于根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压 裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
具体的，如图10所示，所述几何信息确定单元31，包括：
背景网格生成模块311，用于将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对 应关系。
嵌入式单元生成模块312，用于在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节 点。
裂缝单元划分单元313，用于在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元。
另外，所述传导系数关系确定单元32，具体用于：
根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基 质和裂缝窜流的传导系数关系。
所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure BDA0001616488230000161
Figure BDA0001616488230000162
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数； ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n 是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本 解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure BDA0001616488230000163
为与G相关的矩阵。
此外，所述耦合计算单元33，具体用于：
将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000164
获得水组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000165
获得气组分窜流量表达式：
Figure BDA0001616488230000171
Figure BDA0001616488230000172
Figure BDA0001616488230000173
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量； kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度； Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相 压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂 缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵。
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据。
本发明实施例提供的一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算装置，首先获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表 示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信 息；而后，根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定 背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；根据预先设置的流量和压力连续性条 件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边 界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；根据所述流动模拟数据，实 时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗 流场分布数据。可见，本发明实施例基于嵌入式离散裂缝模型，将裂缝与所属背景网 格作为局部油藏，以边界元方法建立任意形状网格与裂缝间的流动解析解，可精确描 述不同网格形态及裂缝-网格空间关系下的传质规律。从而本发明可以解决现有技术 的方法受制于裂缝与网格的空间配置关系，尤其对于不规则网格，计算误差较大，不 能准确计算基质与裂缝间的传质情况的问题。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之 间的几何信息。
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网 格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系。
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流 动模拟数据。
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
另外，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之 间的几何信息。
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网 格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系。
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流 动模拟数据。
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件 方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序 代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流 程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的 每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些 计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设 备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执 行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方 框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包 括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算 机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或 方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算方法，其特征在于，包括：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息，包括：将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关系；在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点；在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元；
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系，包括：
根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure FDA0002472723230000011
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数；ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure FDA0002472723230000012
为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据，包括：
将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000021
获得水组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000022
获得气组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000023
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量；kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度；Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
2.一种离散裂缝中基质与裂缝间的传质计算装置，其特征在于，包括：
几何信息确定单元，用于获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息；所述几何信息确定单元，包括：背景网格生成模块，用于将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关系；嵌入式单元生成模块，用于在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点；裂缝单元划分单元，用于在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元；
传导系数关系确定单元，用于根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；所述传导系数关系确定单元，具体用于：根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure FDA0002472723230000031
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数；ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure FDA0002472723230000032
为与G相关的矩阵；
耦合计算单元，用于根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；所述耦合计算单元，具体用于：将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000033
获得水组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000041
获得气组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000042
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量；kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度；Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；
渗流场分布数据获取单元，用于根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
3.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息，包括：将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关系；在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点；在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元；
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系，包括：
根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure FDA0002472723230000051
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数；ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure FDA0002472723230000052
为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据，包括：
将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000053
获得水组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000054
获得气组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000061
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量；kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度；Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
4.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
获取渗流区域的包含基质和裂缝的油藏信息，并生成用于表示所述基质的背景网格和用于表示所述裂缝的嵌入式单元，并确定背景网格和嵌入式单元中基质与裂缝之间的几何信息，包括：将油藏剖分为若干用于表示所述基质的背景网格，并为所述背景网格的各节点和中心点进行编号，确定每个背景网格的局部节点编号对应关系；在背景网格中生成用于表示裂缝的嵌入式单元，并判断每条裂缝与所述背景网格是否相交，获得所述裂缝与所述背景网格相交的节点；在所述背景网格中判断是否存在裂缝相交，若存在裂缝相交，则以裂缝相交的交点划***缝单元；
根据所述几何信息，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系，包括：
根据所述背景网格的各节点、中心点、所述裂缝与所述背景网格相交的节点以及所述裂缝单元，采用Peaceman推导数值模拟中的井指数方法，确定背景网格下的基质和裂缝窜流的传导系数关系；所述传导系数关系为裂缝与基质窜流量和裂缝与基质压差的关系：
Figure FDA0002472723230000071
其中，k为地层渗透率；h为储层厚度；μo为油相粘度；Bo为油相地层体积系数；ped为网格边界的压力；pf为裂缝单元压力；qomf为基质到裂缝中油相的窜流量；n是网格边界单位法向向量，nf是背景网格内裂缝单元数；G为2D拉普拉斯方程基本解；[Gfm]、[Gff]、[Gf]和
Figure FDA0002472723230000072
为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，并进行流动模拟，生成流动模拟数据，包括：
将基质和裂缝的有限体积流动解和基于所述传导系数关系的基质和裂缝窜流的边界元解进行耦合，获得油组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000073
获得水组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000074
获得气组分窜流量表达式：
Figure FDA0002472723230000081
其中，qwmf为基质到裂缝中水相的窜流量；qgmf为基质到裂缝中气相的窜流量；kro为油相相对渗透率；krw为水相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；μw为水相粘度；Bw为水相地层体积系数；μg为气相粘度；Bg为气相地层体积系数；po为基质中油相压力；pw为基质中水相压力；pg为基质中气相压力；pof为裂缝中油相压力；pwf为裂缝中水相压力；pgf为裂缝中气相压力；Rs为溶解气油比；[Gconv]为与G相关的矩阵；
根据预先设置的流量和压力连续性条件，对所述油组分窜流量表达式、水组分窜流量表达式和气组分窜流量表达式进行求解，并进行流动模拟，生成流动模拟数据；
根据所述流动模拟数据，实时获取并显示压裂面缝和复杂裂缝网格条件下地层内可压缩流体的不稳定渗流的渗流场分布数据。
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