多尺度离散裂缝油藏有限元数值模拟研究

Enhanced oil recovery is the current significant difficulties and challenges in oil field development. Fractures are a major factor for the oil recovery in fractured reservoir. So, the fluid flow mechanism of discrete fractures is the only way to enhance oil recovery. This requires accurately describe fractures to get the true state of the fluid flow in discrete fractures. Therefore, the study has a great significance.The fractured reservoir numerical simulation technique is under developing technique. It hasn't guide the development of oilfields effective in this type of reservoir. Thus, the project will make efforts to solve the problems encountered in technology research. And this numerical simulation technology will be formed. The research idea is as follows: This project first study the representative elementary volume technology of discrete fractured reservoir using experimental. Then fluid flow patterns will be achieved for different scales fractures. The mathematical model of the oil-water two-phase fractured reservoir numerical simulation will be established. According to geological model based on discrete fractured reservoirs, finite element basis functions will be solved using multi-scale finite element technique. Then multi-scale finite element numerical model based on the discrete fracture network model will be obtained. And then the reduced-order modeling will be created in the fast calculation of discrete fracture numerical reservoir simulation. At last, the study will prepare the corresponding computer program and verify the correctness of the method.

提高裂缝油藏原油采收率是当前油田开发中面临的重大技术难题，准确模拟离散裂缝中流体流动、制定合理开发方案是大幅度提高原油采收率的必经之路。离散裂缝油藏介质传统认为是连续的，但当存在控制着流体流动的离散大裂缝时连续介质理论方法的适应性就受到限制；而离散裂缝网络模型能够精确刻画裂缝并准确描述离散裂缝油藏中的流体流动，但该研究基础还不完善，对其数值模拟理论和方法的研究具有极高的学术价值和应用价值，为此将着力开展该离散裂缝油藏数值模拟方法的研究，其研究思路为：首先开展离散裂缝油藏裂缝尺度划分技术研究，获取不同尺度裂缝的流动模式，确定其所采用的模型，建立油水两相离散裂缝油藏数值模拟的数学模型，考虑离散裂缝油藏属性采用多尺度有限元技术求解有限元基函数，再依据离散裂缝网络模型建立多尺度有限元数值模型，然后建立降阶模型初步研究离散裂缝油藏数值模拟的快速计算方法，最后编制相应的计算机程序并验证方法的正确性。

提高裂缝油藏原油采收率是当前油田开发中面临的重大技术难题，准确模拟离散裂缝中流体流动、制定合理开发方案是大幅度提高原油采收率的必经之路。离散裂缝油藏介质传统认为是连续的，但当存在控制着流体流动的离散大裂缝时连续介质理论方法的适应性就受到限制；而离散裂缝网络模型能够精确刻画裂缝并准确描述离散裂缝油藏中的流体流动，但该研究基础还不完善，对其数值模拟理论和方法的研究具有极高的学术价值和应用价值，为此研究了多尺度离散裂缝油藏数值模拟方法，攻克了不同尺度介质中流体流动模拟模型准则、多尺度裂缝及基质中流体流动的耦合、基于油藏地质属性的有限元基函数、将参数场从高维空间映射到低维空间的降阶模型等技术难题。取得了四项重要成果，一是，确定了裂缝尺度划分界限，建立了离散裂缝油藏的模型准则，形成了离散裂缝油藏裂缝尺度划分技术；二是，建立了小尺度、中尺度、大尺度裂缝中流体流动模拟模型，确定了不同尺度裂缝、基质间流体耦合流动模拟的数学模型，形成了不同尺度裂缝中流体流动的数学描述方法；三是，构造了离散裂缝油藏有限元基函数求解方法，建立了有限元数值模拟的数值模型，形成了多尺度有限元数值模型的构建方法；四是，建立了离散裂缝油藏数值模拟降阶模型，实现了数值求解的对角优化及自适应隐式求解算法，形成了离散裂缝油藏数值模拟数值模型的快速求解方法。最后，通过SPE算例及离散裂缝油藏概念模型算例验证了方法正确性和有效性，从而，实现了大尺度低维空间下的多尺度离散裂缝油藏的快速数值模拟，研究成果获得了北京市科技进步三等奖，推动了复杂油藏数值模拟技术的发展。