基于离散裂缝模型的低渗透油藏压裂水平井流动模拟研究

压裂水平井已成为低渗透油藏普遍适用的重要开采技术。开展低渗透油藏压裂水平井的流动模拟研究，对于优化压裂水平井的空间展布、提高产量和采收率等具有重要的实际意义。同时，由于此类问题属于低渗基岩介质的非线性渗流、压裂裂缝的线性流和水平井变质量管流等多种流动的多尺度耦合问题，因此本研究亦具有重要的理论价值。. 本项研究将压裂裂缝和水平井视为三维离散裂缝，构建低渗透油藏的离散裂缝模型(DFM)，考虑低渗透基岩的非线性渗流、裂缝中的线性渗流以及水平井中的变质量管流，采用不规则网格精确描述水平井和压裂裂缝的几何形态，基岩和裂缝之间根据叠加原理耦合，水平井和油藏之间根据质量守恒和动量守恒耦合，利用有限元方法建立低渗透油藏压裂水平井流动模拟的新方法。本方法物理意义明确、计算简便，适用范围广，能够解决低渗透油藏压裂水平井的流动模拟问题。

本项目基于离散裂缝模型，采用混合有限元法和控制体积法相结合，实现了非线性渗流的低渗透油藏水平井压裂后的油水两相渗流数值模拟。本项目是针对低渗透油藏油藏水平井压裂后，压裂裂缝引起的强烈非均质性和多种流动并存的油水两相渗流问题，采用离散裂缝模型和混合有限元数值模拟法，实现对低渗透油藏流动模拟研究。.本项目根据低渗透油藏水平井压裂后的水平井的走向和裂缝发育特征，建立了基于离散裂缝模型的裂缝性介质模型，在模型中，对水平井和压裂裂缝进行了显式描述和降维处理，即在二维空间中水平井和裂缝为具有一定开度的线，在三维空间中压裂裂缝则为具有一定开度的二维平面。根据低渗透油藏基岩满足非线性渗流、裂缝内满足达西渗透、水平井满足变质量管流，建立低渗透油藏水平井压裂后多种流动并存的油水两相流动数学方程。鉴于对流速的精确求解和质量守恒性要求，采用基于非结构化网格的混合有限元和控制体积法分别求解压力方程和含水饱和度方程，实现了压力和流速的同时求解。在对裂缝性介质模型离散化时，在二维空间采用Delaunay三角形网格单元进行剖分，在三维模型三棱柱单元进行剖分。基于Matlab程序开发平台，编制了数值模拟求解程序，实现了基于离散裂缝模型的低渗透油藏水平井压裂后的油水两相流动数值模拟，通过对经典算例进行数值模拟和结果对比分析，验证了算法的正确性和可行性。通过是模型算例进行的数值模拟分析，结果表明该数值模拟方法能很好的刻画低渗透油藏压裂裂缝的流动特征以及对开发效果的影响。