离散裂缝模型的多尺度混合有限元流动数值模拟研究

基本信息
批准号:51404292
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:黄朝琴
学科分类:
依托单位:中国石油大学(华东)
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:署恒木,张娜,严侠,黄涛,高博,张庆福
关键词:
裂缝性油藏油藏数值模拟离散裂缝模型多尺度混合有限元并行计算
结项摘要

Nearly all hydrocarbon reservoirs are affected in some way by natural factures, yet the effects of fractures often result in strong heterogeneity and multi-scale characteristics. The present reservoir simulators are mainly based on the dual-porosity model or equivalent continuum model. However, these two models are too simplification at macro-scale to depict the multi-scale flow characteristic. The discrete fracture model is suggested due to its high calculation precision and more realistic results. However, it is rarely possible to be used for real oil-field problem because of its tremendous amount of computation by using present numerical methods. To this end, we propose an efficient multi-scale numerical scheme to discrete fracture model based on mixed multi-scale finite element method. In this numerical scheme, only coarse grids are generated, and the multi-scale basis functions are developed to capture the detailed micro-scale information. The macro-scale solutions are obtained by the global formulation, and then the micro-scale flow solutions can be obtained by using the multi-scale basis functions. Therefore, it can capture the small-scale effect on the large scales, but requires less amount of calculation. Furthermore, the computation time can be relieved by parallel computing. The corresponding lab experiments of two-phase flow are designed to verify the validity of the numerical scheme and parallel program. At the end, an efficient multi-scale numerical simulation theory and method will be developed for fractured reservoirs, which are suitable to the realistic discrete fracture model from the oil-field.

裂缝性油藏分布广、储量大,但具有强烈的非均质性和多尺度性。现有数值模拟主要基于双重介质和等效介质模型,但这两种模型过于宏观简化,均不能刻画其多尺度流动特征。离散裂缝模型虽具有计算精度高、拟真性好的优点,但对于此类多尺度流动问题,传统数值方法面临计算量大的瓶颈,仍难以应用于实际。对此,本项目将多尺度混合有限元引入到离散裂缝流动模拟中。该方法仅需在宏观尺度上进行粗网格剖分,通过在粗网格上求解局部微分方程来构造其多尺度基函数,把小尺度裂缝信息反映到多尺度基函数中,从而在获取大尺度解的同时也包含了小尺度信息,旨在降低计算量的同时捕捉小尺度流动特征,克服传统数值方法的缺点。结合并行算法,编制计算程序,进一步提高计算效率;并基于物理实验模拟来验证方法和程序的正确性。最终形成一套裂缝性油藏多尺度精细流动模拟理论与方法,为裂缝性油藏的高效开发提供技术支持。

项目摘要

裂缝性油藏分布广、储量大,具有很高的研究价值和意义。但裂缝性油藏具有强烈的非均质性和多尺度性,给数值模拟带来巨大挑战。现有数值模拟主要基于双重介质和等效介质模型,但这两种模型过于宏观简化,均不能刻画其多尺度流动特征。离散裂缝模型虽具有计算精度高、拟真性好的优点,但对于此类多尺度流动问题,传统数值方法面临计算量大的瓶颈,仍难以应用于实际。对此,项目将多尺度计算方法和离散裂缝模型有机结合了起来,首先对流动区域进行多尺度网格划分,在粗网格上求解局部精细流动问题,并通过构建粗网格多尺度基函数,反映介质中精细的裂缝信息,在保证计算精度的同时大幅减少了计算量,节省了计算内存,计算效率提高30%左右。通过本项目的研究,最终形成了一套缝性油藏多尺度精细流动模拟理论与方法,能够解决大规模裂缝性油藏精细数值模拟问题,并可以应用至地下水文学、地下核废料处理等其他领域。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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