裂縫性油藏逆向滲吸采收率預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于石油開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種預(yù)測(cè)裂縫性油藏逆向滲吸采 收率的方法，特別是針對(duì)存在孤立裂縫的基質(zhì)巖塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 裂縫性油藏中原油的采收率低、見(jiàn)水早，基質(zhì)內(nèi)原油的驅(qū)替難度大。對(duì)于裂縫性油 藏，特別是低滲透油藏，通常是見(jiàn)高含水后，采取悶井停產(chǎn)一段時(shí)間后再生產(chǎn)，依靠毛管力 作用，即滲吸作用來(lái)驅(qū)替基質(zhì)內(nèi)部的原油。悶井時(shí)間的長(zhǎng)短、滲吸作用下的采收率變化等方 面的研究對(duì)裂縫性油藏提高開(kāi)采率具有重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有的基質(zhì)內(nèi)滲吸采收率預(yù)測(cè)方法主要有三種:室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、解析解分析和數(shù)值解 分析。大多集中在室內(nèi)小尺度巖樣的實(shí)驗(yàn)分析和確定采收率與無(wú)因次時(shí)間t D之間的變化曲 線上（Mattax、Kyte(1962) ;Bourbiaux、Kalaydjian( 1990) ;Zhang( 1996)) eZhang等人 (1996)的實(shí)驗(yàn)表明：不同的邊界條件下得到的采收率與tD之間的變化曲線，均逼近統(tǒng)一表 達(dá)式。Cilet等人(1998)實(shí)驗(yàn)分析了逆向滲吸過(guò)程中的影響因素，提出了預(yù)測(cè)采收率的關(guān)系
中R為采收率，R〇〇為最終采收率，常數(shù)ω D和η取0.0033和0.6，tD為 無(wú)量綱時(shí)間。還有研究者通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的方法來(lái)研究滲吸過(guò)程中的采收率，給出了逆向滲 吸過(guò)程中預(yù)測(cè)采收率的解析表達(dá)式、〇 = < ?^;：αωΖ) = adf2, 2 其中 拉為無(wú)量綱時(shí)間（Zimmerman和Bodvasson(1989) ; Zimmerman(1990) ;Chen(1995); Tavassoil(2005) ;Li(2011)) Ja等人（1997)通過(guò)不同親水類型的巖石實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，認(rèn)為 不同親水類型的巖心，其采收率與無(wú)因次時(shí)間tD的變化曲線相似，最后均可通過(guò)采收率與 無(wú)因次時(shí)間t D來(lái)表示，并給出關(guān)系式i?=圪（1 -)，其中，R為采收率，1^為最終采收率，α 為常數(shù)，當(dāng)取α = 0.05時(shí)適用于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Ma等人給出的關(guān)系式適用于強(qiáng)親水介質(zhì)， 且忽略了潤(rùn)濕性的影響。Gupta和Civan(1994)和Cil(1998)引入了油水接觸角Θ的余弦項(xiàng)， 代表介質(zhì)的潤(rùn)濕性影響。當(dāng)介質(zhì)親水時(shí)，則cos0 = 1，當(dāng)忽略潤(rùn)濕性的影響，則α是接觸角分 布的函數(shù)。Zhou(2002)通過(guò)高孔隙度低滲透率的巖心的物理實(shí)驗(yàn)，研究了較大流度比范圍 的滲吸過(guò)程，并給出了新的表達(dá)式
其中tD為無(wú)量綱時(shí)間，t為時(shí)間，k 為滲透率，φ為孔隙度，σ為表面張力，Θ為接觸角，ynw為流體粘度，L。特征長(zhǎng)度。采用數(shù)值模 擬的方法來(lái)研究滲吸過(guò)程（Pooladi-Darvish、Firoozabadi (2000); Behbahani (2006); Bagherinezhad、Pishvaie(2014))，大多是建立在連續(xù)介質(zhì)模型基礎(chǔ)上，Behbahani (2006) 應(yīng)用Edips/MOO模擬軟件，采用細(xì)網(wǎng)格模擬滲吸過(guò)程。上述三種方法各有優(yōu)勢(shì)和不足：
[0004] (1)室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)是地下基質(zhì)巖心在室內(nèi)條件下物理過(guò)程的真實(shí)再現(xiàn)。但室內(nèi)巖 心大多是圓柱形或者長(zhǎng)方體等規(guī)則形狀;鑒于物理過(guò)程的緩慢性和實(shí)驗(yàn)條件的有限性，大 多實(shí)驗(yàn)巖樣尺寸為小巖心巖樣;在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，借助于測(cè)量?jī)x器儀表實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè) 量，一方面測(cè)量數(shù)據(jù)具有局限性，另一方面測(cè)量數(shù)據(jù)容易受到人為干擾和存在測(cè)量誤差;物 理實(shí)驗(yàn)巖心的加工制作時(shí)間和物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)比較長(zhǎng)，需要實(shí)驗(yàn)周期和人力時(shí)間較長(zhǎng)。
[0005] (2)滲吸作用的解析解是對(duì)滲吸過(guò)程采用數(shù)學(xué)方程進(jìn)行描述，求解控制方程的解 析解。但要求巖心模型為均勻各向同性，難以適用于非均質(zhì)和各向異性情況，對(duì)于巖樣內(nèi)部 發(fā)育裂縫的情況更無(wú)法獲得其解析解;方程是建立在圓柱坐標(biāo)或者笛卡爾坐標(biāo)下，解析解 可用于分析圓柱或者長(zhǎng)方體等規(guī)則形狀的滲吸規(guī)律，難以適用于不規(guī)則形狀的巖樣模型。
[0006] (3)數(shù)值模擬是采用數(shù)值法求解控制方程來(lái)預(yù)測(cè)滲吸過(guò)程。數(shù)值模擬可以適用于 不規(guī)則形狀的巖樣模型;數(shù)值模擬可以方便的模擬不同邊界條件、不同巖樣模型大小、不同 時(shí)刻的滲吸狀況，可以獲得模型中任意網(wǎng)格點(diǎn)處的數(shù)值，具有省時(shí)邊界、獲得數(shù)據(jù)量豐富的 優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前數(shù)值模擬主要基于連續(xù)介質(zhì)模型。
[0007] 目前，在逆向滲吸研究中，研究者認(rèn)為，無(wú)論哪一種方法獲得的采收率R和無(wú)因次 時(shí)間tD之間的變化關(guān)系均可表示成：
[0008]
(1)
[0009] 其中，R為采收率，R〇〇為最終采收率，α為常數(shù)，當(dāng)取α = 〇.05時(shí)適用于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié) 果。
[0010] 對(duì)于裂縫性油藏而言，不僅存在連通性較好的裂縫網(wǎng)絡(luò)，還存在裂縫網(wǎng)絡(luò)連通性 差的孤立裂縫或裂縫盲端，由于具有一定的開(kāi)度，其毛管力要小于基質(zhì)孔隙的毛管力，使得 基質(zhì)巖塊表相處強(qiáng)裂縫具有非均質(zhì)性，進(jìn)而影響了基巖逆向滲吸采收率變化。因此，基質(zhì)巖 塊內(nèi)有無(wú)裂縫、裂縫的多少和形態(tài)對(duì)整個(gè)巖塊的采收率變化影響不同，目前還未見(jiàn)如何預(yù) 測(cè)發(fā)育孤立裂縫的基質(zhì)內(nèi)的滲吸采收率的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有裂縫性油藏預(yù)測(cè)逆向滲吸采收率時(shí)存在的結(jié)果不準(zhǔn)確等上述不 足，提供一種裂縫性油藏逆向滲吸采收率預(yù)測(cè)方法，該方法考慮孤立裂縫、基質(zhì)巖塊切割的 不規(guī)則性以及裂縫與基質(zhì)之間接觸的多樣性，全面模擬裂縫性油藏的滲吸過(guò)程和滲吸規(guī) 律，研究預(yù)測(cè)滲吸作用下裂縫性介質(zhì)內(nèi)剩余油變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裂縫的精確刻畫，能夠模擬出 孤立裂縫的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種裂縫性油藏逆向滲吸采收率預(yù)測(cè)方法，含有以下步驟：
[0013] ( - )考慮裂縫對(duì)基質(zhì)巖塊切割的不規(guī)則性、裂縫與基質(zhì)之間接觸的多樣性以及基 質(zhì)中存在的孤立裂縫，建立裂縫性介質(zhì)模型，該裂縫性介質(zhì)模型為基質(zhì)巖塊切割后任一巖 塊邊緣裂縫首尾相接組成；
[0014](二)采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)裂縫性介質(zhì)模型進(jìn)行離散化處理，獲得離散裂縫模型；
[0015] (三)根據(jù)離散裂縫模型確定基質(zhì)的滲吸方程和裂縫的滲吸方程，并根據(jù)含水飽和 度和流量關(guān)系進(jìn)行基質(zhì)有限單元之間、裂縫有限單元之間、基質(zhì)有限單元與裂縫有限單元 之間的耦合，耦合后獲得整體的有限元方程；
[0016] (四）數(shù)值模擬裂縫性介質(zhì)模型的滲吸過(guò)程與規(guī)律，預(yù)測(cè)滲吸作用下飽和度變化和 采收率變化。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明上述預(yù)測(cè)方法中，步驟(一）中，建立裂縫性介質(zhì)模型的步驟為：
[0018] ( - )搜集反應(yīng)裂縫發(fā)育狀況的巖心、地震、成像測(cè)井的資料；
[0019] (二)根據(jù)巖心統(tǒng)計(jì)結(jié)果、地震預(yù)測(cè)結(jié)果、成像測(cè)井檢測(cè)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)裂縫發(fā)育狀況、 裂縫發(fā)育密度、裂縫長(zhǎng)度、裂縫開(kāi)度、裂縫傾角的信息，獲得大尺度裂縫網(wǎng)絡(luò)的連通性信息、 裂縫切割基質(zhì)巖塊形狀信息以及裂縫與基質(zhì)的接觸關(guān)系信息；
[0020] (三)通過(guò)CT掃描、掃描電鏡、高壓壓汞和核磁共振分析小尺度裂縫的連通性，確定 基質(zhì)內(nèi)部連通性差、或孤立裂縫發(fā)育狀況、或連通性差和孤立裂縫發(fā)育狀況；
[0021] (四）根據(jù)裂縫網(wǎng)絡(luò)對(duì)基質(zhì)巖塊的切割尺寸和接觸關(guān)系，以及連通性差、或孤立裂 縫發(fā)育狀況、或連通性差和孤立裂縫發(fā)育狀況，確定裂縫性介質(zhì)模型。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明上述預(yù)測(cè)方法中，步驟(三）中，基質(zhì)的滲吸方程表達(dá)式為：
[0023]
(2)
[0024] 式中，vm, w為基質(zhì)內(nèi)水相流體流速，Pm,。為基質(zhì)中毛管力，Km為基質(zhì)的絕對(duì)滲透率， km, 為基質(zhì)中水相流體相對(duì)滲透率，km, r。為基質(zhì)中油相流體相對(duì)滲透率，μ?為水相流體年 度，μ。為油相流體粘度；
[0025] 進(jìn)一步表示為：
[0026]
(3)
[0027] 其中，Sm,w為基巖含水飽和度，基巖內(nèi)分流量fm,w為：
[0028]
⑷[0029]定義基巖內(nèi)毛管力擴(kuò)散系數(shù)
[0030] (5):
[0031]
[0032] (6)
[0033] 同時(shí)滿足質(zhì)量守恒，則有：
[0034]
(7)
[0035]采用混合有限元法求解基質(zhì)的滲吸方程式(6)和(7)獲得基質(zhì)有限單元上的滲吸 方程表達(dá)式為：
[0036]