本研究比较了流路径与天然裂缝储层,解决了复杂的分析方法(CAM),那些解决嵌入式离散裂缝模型(EDFM)。一个目标是定义扩展规则的强度(流量)离散自然骨折中使用凸轮模型,理论上以前定义的基于预期的流动变形。定量指标的主要障碍凸轮与EDFM结果是这两种方法的每一个自然骨折占不同的假设和输入参数。例如,EDFM尺度天然裂缝渗透率的基于三次方程,而凸轮使用通量的力量。结果从凸轮和EDFM用于规模的通量强度自然骨折和提高凸轮的等效渗透率对比评估。计算凸轮的渗透率对比增强的速度比自然骨折非微扰矩阵内部流体速度。流量和压力的一个重要优势模型基于凸轮高分辨率没有复杂的网格。粒子跟踪结果提出了骨折的不同的渗透系数从透水不透气。
天然裂缝性油藏中流体的流动是非常影响渗透率、孔隙度、密度、方向,和其他几个离散的特点自然骨折。当这种自然骨折有一个增强的渗透率,他们变得高导电。高导电自然骨折可能改变流体的流动路径通过改变当地的储层压力和流速。的天然裂缝渗透率对比矩阵也改变排水岩石体积的形状提供了优先流路径被困油气流体远离井(
在目前的研究中,我们比较的结果与EDFM凸轮自然骨折面向不同方向对流体流动的主要方向。这位连任三届的凸轮算法(
准确模拟自然裂隙多孔介质流体流动的地下油藏工程的一个重大挑战。天然裂缝的尺寸比尺寸小几个数量级的水库,这增加了准确地代表了自然的复杂性骨折。我们简要总结的一些方法建模自然骨折。
天然裂缝性油藏建模首先使用双重连续介质方法制定(
然而,双孔隙度模型不准确的情况下,裂缝几何是复杂和不对称,对液压和自然一样断裂的非常规储层(
multiporosity / multicontinuum模型相比,骨折在离散裂缝模型的显式数值模拟计算量,但在概念上比隐式(multicontinuum)模型简单。骨折的离散表示可以大致分为四个主要群体,(1)离散裂缝网络(DFN),(2)离散裂缝基岩(DFM)模型,(3)EDFM,和(4)其他网格解决方案方法
在DFN模型中,矩阵是假定为不透水,流将发生只有通过离散裂缝网络。DFN模型考虑流体和运输过程中破碎岩石通过系统连接的自然骨折。了DFN方法用于研究流体流动和质量输运的破碎岩石的等效连续介质模型很难建立或不适用。它也可以被用来推导出等效连续介质流和运输特性破碎岩石的后续使用更快、高档(但隐式)储层模型(
在DFM模型中,骨折被建模为低维接口嵌入岩石矩阵。DFM模型减少了精确度损失由于升级通过引入现实的几何复杂性。DFM模型,流体驻留在多孔基体和明确的骨折,但小骨折集成到矩阵与适当的升级。DFM模型适用于水库与几个自然骨折,只有少数主导骨折导致流体储存和流动。基质渗透率的升级占非惯用骨折减少了啮合没有上述期间的复杂性和计算费用的准确性。非惯用骨折集成到矩阵的选择通常是根据骨折的尺寸(
EDFM使用不相容的网格对裂缝基岩连接(引入的
其他方法如扩展有限元方法或XFEM [
所有的并行数值方法(multicontinuum, DFN、DFM、EDFM XFEM)使用离散化或啮合作为关键的一步来模拟通过天然裂缝性储层流体的流动。离散化可能需要细化网格的异构性问题,占断裂/矩阵系统的交互,缝内流/矩阵[
有效啮合/网格是最大的瓶颈,以减少计算时间的离散数值方法由于固有的几何复杂性骨折网络(
在这项研究中,我们提出一个替代方法(CAM),低计算负载,可以准确的模型和可视化流在各种各样的天然裂缝性储层。传统上,CAM使用潜力和流函数来描述基本粒子在流场的物理传输(
基于CAM模型的一个重要力量的能力没有任何网格求解流动方程。离散裂缝模型依赖于非结构化网格的应用,这就增加了计算复杂度,使实域应用挑战[
凸轮模型应用到天然裂缝性油藏已经提出了在其他地方(
关键算法模型自然骨折凸轮实现区域叠加显示首次导出了紧身上衣的解决方案(
本研究提出了一种基于模型比较和扩展规则复杂的分析方法与EDFM模型(CAM)。对于CAM-based算法,流强度强度变量扩展。的单位流的强度依赖于复杂的潜在因素。举个例子,一个垂直的强度的单位是米<年代up>2年代up>/ s,液压骨折的强度的单位是米<年代up>3年代up>/ s,一个区域的强度紧身上衣/天然裂缝元素的单位是米<年代up>4年代up>/ s。强度变量可以是积极的(例如,喷油器)或负面(例如,生产商)。本节讨论的扩展强度变量,这是一个基于CAM模型的重要输入参数。
储层的渗透率是最重要的一个变量决定了生产效率和产能。从根本上讲,多孔介质的渗透率是达西定律的比例常数,它定义了压力梯度和流体通量之间的关系(单位面积上的流量)。储层渗透率是多孔介质的一种内在属性。虽然对于任何特定的岩石类型高渗透率通常与高孔隙度(
渗透率储层可以从测井估计,利用实证模型如卡曼-科泽尼方程(
从达西定律,时间流速,<我nline-formula>
假设压力梯度在天然裂缝和邻接矩阵等于(例如,<我nline-formula>
根据方程(
在我们之前的研究中,渗透比率<我nline-formula>
现在用修改后的断裂强度<我nline-formula>
天然裂缝的强度和远场速度矩阵是用<我nline-formula>
在下一节中,凸轮骨折的渗透率对比计算从方程(
在本节中,储层空间被认为是任意的,统一的远场的流速<我nline-formula>
等压线(Pa)水库与远场流净有效速度35米/年从左到右。原始储层压力为零。规模的压力变化是相对于框架的右端边界。
接下来,考虑储层模型(图
(a)压力轮廓(Pa)与远场流和一个单一的储层天然裂缝。有效的远场流速<我nline-formula>
储层属性模型模拟凸轮。
| 天然裂缝属性 | 象征 | 价值 |
|---|---|---|
| 天然裂缝宽度(米) |
|
0.04 |
| 天然裂缝长度(米) |
|
5 |
| 天然裂缝高度(米) |
|
1 |
| 天然裂缝角度远场流 |
|
0 |
| 孔隙度 |
|
0.1 |
| 有效的远场流速(米/秒) |
|
|
| 有效的自然断裂强度(m<年代up>4年代up>/秒) |
|
|
| 基质渗透率(mD) |
|
10 |
| 粘度(cP) |
|
1 |
数据
局部速度变化在天然裂缝进一步突出显示在图
这内流体速度增加自然骨折(图
图
压力轮廓(Pa)对天然裂缝性储层和一个自然断裂强度(a)<我nline-formula>
输入自然断裂强度的敏感性。
| 数量 | 图 |
图 |
图 |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
50.7 | One hundred. | 150年 |
在本节中,EDFM用于规模自然断裂强度的单位渗透率(mD)。一个简单的骨折模型基于输入表
天然裂缝属性简化合成模型(EDFM和凸轮)。
| 天然裂缝属性 | 象征 | 价值 | |
|---|---|---|---|
| 天然裂缝宽度(米) |
|
0.04 | |
| 天然裂缝长度(米) |
|
5 | |
| 天然裂缝高度(米) |
|
1 | |
| 天然裂缝角度远场流 |
|
0° | |
| 边界条件(Pa) | 左:10<年代up>7年代up>;右:0 | ||
| 裂缝渗透率(D) | (一)0.5;(b) 1;(c) 1.5 | ||
| 基质渗透率(D) |
|
0.01 | |
| 粘度(cP) |
|
1 |
轮廓(Pa) EDFM产生压力。流是由10的狄利克雷边界条件<年代up>7年代up>Pa和0 Pa的左右脸,分别。基质渗透率是10医学博士和渗透率对比(<我nline-formula>
EDFM是一种特殊形式的离散裂缝模型(DFM)模型(见部分
图
流图
压力从EDFM轮廓(图
(a、b和c)压力(Pa)生成凸轮轮廓。远场流从左到右移动的有效速度<我nline-formula>
凸轮轮廓的压力数据
方程(
增广凸轮的解决方案提出了区域紧身上衣,更准确地解释粒子路径的折射在骨折不与远场流
粒子路径(蓝色)和TOFC(红色)(a)原始区域紧身上衣解决方案(
在本节的其余部分,增强解决方案(
天然裂缝的准确表示维度和属性生成精确的连续和离散裂缝模型至关重要(
图
压力轮廓(Pa)为断裂属性列在表中
面向断裂和裂缝储层属性在不同的角度。
| 骨折/储层属性 | 象征 | 价值 |
|---|---|---|
| 天然裂缝宽度(米) |
|
|
| 天然裂缝长度(米) |
|
10 |
| 天然裂缝高度(米) |
|
1 |
| 天然裂缝角度远场流 |
|
90° |
| 孔隙度 |
|
0.1 |
| 有效的远场流速(米/秒) |
|
|
| 有效的自然断裂强度(m<年代up>4年代up>/秒) |
|
|
| 基质渗透率(mD) |
|
10 |
| 粘度(cP) |
|
1 |
A和B两种情况下的等压线模式扭曲断裂附近的技巧(数字
压力轮廓(Pa)骨折和情况相同的属性(图
图
粒子的路径(蓝色)和飞行时间轮廓,间隔3年(红色)为例,如图
自然骨折可能是高导电或不导电相对于矩阵,根据成矿断裂带[孔隙结构的
在本节中,我们使用凸轮轮廓生成压力烧结或阻止骨折,我们重新审视自然断裂情况下(图
(a、b和c)压力轮廓(Pa)巩固了骨折和情况相同的属性(图
压力轮廓(Pa)巩固了骨折具有相同属性如图
在下面的方法,我们尝试第一基准CAM-based解决方案与EDFM自然裂隙多孔介质流动。有几个不同的模型设计参数的凸轮和EDFM可能阻碍模型结果的直接比较,这里会有详细解释。例如,对于建模的目的,骨折多孔介质可能是由一个主渗透率由于连接孔和次生渗透性由于骨折管道(
模型设计和粒子路径EDFM参考解决方案的沙et al。
在我们凸轮模型,可以模拟流体上边界和下边界断裂通道,但这需要Schwarz-Christoffel和Schottky-Kleine主要函数边界映射是用于我们的有界油藏模型(
基准模型,(a)断裂几何学。磁导率比率<我nline-formula>
凸轮模型输入。
| 骨折/储层属性 | 象征 | 价值 |
|---|---|---|
| 天然裂缝宽度(米) |
|
0.0002 |
| 天然裂缝长度(米) |
|
下面给出<我nline-formula>
|
| 天然裂缝高度(米) |
|
1 |
| 天然裂缝角度远场流 |
|
0° |
| 孔隙度 |
|
0.1 |
| 有效的远场流速(米/秒) |
|
|
| 有效的自然断裂强度(m<年代up>4年代up>/秒) |
|
从方程(按比例缩小的 |
| 基质渗透率(mD) |
|
10 |
| 粘度(cP) |
|
1 |
粒子的结果路径和压力产生的轮廓凸轮断裂模型给出了数据
在图)粒子的路径模型
同时,试图匹配渗透率比缩放数值的数字,双孔隙度模型(EDFM)可能会误导人,因为渗透率比(<我nline-formula>
稳态压力、速度和简化可以瞬间在计算凸轮轮廓。然而,粒子从欧拉路径在CAM生成粒子跟踪,这可能是计算密集型。广义欧拉粒子跟踪算法是由方程(
运行时(<我nline-formula>
速度(<我nline-formula>
所涉及的所有变量欧拉粒子跟踪需要精心挑选案例基础上优化仿真的速度和准确度。我们调查了各种<我nline-formula>
计算时间(<我nline-formula>
| 步伐<我nline-formula>
|
数量的骨折<我nline-formula>
|
数量的粒子跟踪<我nline-formula>
|
仿真时间<我nline-formula>
|
总运行时间<我nline-formula>
|
|---|---|---|---|---|
| 1 | 13 | 601年 | 30. | 42.6 |
| 0.5 | 13 | 601年 | 30. | 81.2 |
| 0.05 | 13 | 601年 | 30. | 710年 |
| 0.02 | 13 | 601年 | 30. | 1820.6 |
目前的研究提供了一个改进的扩展规则(方程(
一些关键的差异模型设计和相关的输入参数的凸轮和EDFM前台在我们的研究中,值得深入讨论的部分
本文首次尝试了比较凸轮模型对于天然裂缝性油藏EDFM的结果。几个基本模型的方法设计的差异,也反映了输入参数,使一个简单的量化指标具有挑战性。我们在目前的研究提供了定性比较。我们遇到的关键问题时比较凸轮和EDFM如下。
天然裂缝在凸轮模型扩展从那些EDFM以完全不同的方式
EDFM是基于双重连续介质模型的假设,而假设骨折开放空间与pseudopermeability分配一个值基于断裂光圈使用三次方程。这样的开放性骨折可能分配的渗透率,被几个数量级大于主渗透率
凸轮模型尺度裂缝的渗透率基于扩展使用磁通强度达西流的假设。通量强度控制的流体通过天然裂缝传播,也可以多种多样的孔径断裂,但在凸轮不是由立方定律EDFM模型方法
EDFM模型通常对恒压的狄利克雷边界条件,在保持凸轮是具有挑战性的,因为该方法适用于一个特定的速度和流量输入压力是结果,而非主要输入参数
当自然骨折发生足够远离狄利克雷边界,如在图
上述观察解释为什么凸轮模型的定量指标与天然裂缝与独立的离散元素(EDFM)方法,涉及不同的基本模型假设(立方定律对于骨折,有限的界限,和其他人),仍将是具有挑战性的。目前的研究是首次尝试识别这些挑战,这样,未来的研究可以参考这些差异并可能想出减少解决方案。
基本争论为什么潜在的应用理论不应局限于非粘性的液体Weijermars凸显了(
最近的工作表明,在弹性断裂传播和多孔弹性介质可以不通过有限差分和有限元方法建模(
在这项研究中,我们提出一个校正系数尺度离散天然裂缝的渗透率对比元素在凸轮模型中,当天然裂缝性储层的渗透率对比。以前,最大流体速度的比值在自然骨折相对平静的远场速度是理解为一个代理在凸轮模型渗透率对比。和数值模型的比较表明,流体速度的比值低估了实际的渗透率对比2.5倍,需要一个校正因子。粒子的路径生成凸轮从EDFM相比有相似的结果。除了扩展问题,本研究调查的影响骨折孔径和渗透率变化压力等高线。从我们的研究可以得出以下结论:
凸轮可以用来模拟裂隙多孔介质中流体的流动。自然骨折局部流体速度增加或减少它的渗透性的自然骨折。导电断裂,矩阵的流外仍很大程度上不受影响(图
凸轮模型允许高分辨率可视化的粒子路径,压力和速度场,没有复杂的网格和网格。在储层天然裂缝的存在促进了优先流(图
渗透率对比从矩阵和裂缝渗透率的比值计算需要一个校正系数2.5计算凸轮的强度变量
粒子的路径生成凸轮从EDFM结果比较。尽管不同的边界条件和其他的假设,这两种模型的结果显示视觉匹配。凸轮模型的定量标准的天然裂缝性油藏EDFM或其他离散体积方法仍将是具有挑战性的,因为根本差异的设计假设(部分中解释
广义的复杂的潜在区域紧身上衣/偶极子元素(
天然裂缝的元素是一个特例的广义区域紧身上衣/偶极子元素(
该算法在方程(
顶点<我nline-formula>
输入需要计算顶点在方程(
凸轮模型的一个关键方面是削减数学分支的出现多值的解决方案时出现在某些积分线(
图
底层数据包含在纸上。
作者宣称没有利益冲突。
这个项目是由资深作者的启动资金(RW)德克萨斯农工工程实验(三通)。