裂缝性油藏多尺度有限元数值模拟方法研究

针对裂缝性油藏内在的复杂性， 考虑到双重介质等模型的限制， 同时为了更好地表征裂缝和提高计算精度，提出了裂缝性油藏等效介质模型数值模拟方法， 建立了数学模型， 通过无需在小尺度上精确求解即可抓住大尺度解特征的多尺度有限元数值分析方法， 建立有限元数值模型， 形成了基于等效介质模型的裂缝性油藏多尺度有限元数值模拟方法， 最后将该方法通过实例进行检验， 验证了方法的正确性。     

等效连续介质模型在低渗透油藏的适应性分析

形成裂缝网络的裂缝性油气藏可用Kazemi模型、WarrenRoot模型和De Swaan模型进行描述,而没有形成裂缝网络的局部裂缝发育油藏就不适合应用这3种模型。针对低渗透油藏存在的局部裂缝特征,利用平行板理论、张量原理和等值渗流阻力原理,建立了裂缝区的等效连续介质模型,在等效连续介质模型的基础上,建立了低渗透油藏三维数值模型,并用黒油模拟程序进行实例计算。研究结果表明：等效连续介质模型可以应用到具有局部裂缝的低渗透油藏数值模拟和动态预测中。     

缝洞型油藏离散介质网络数值试井模型

针对多重介质试井模型不符合缝洞型油藏网络状分布、非均质性极强的地质特征,建立了新的试井模型,将大尺度溶洞（流体主要的储集空间）视作零维模型,裂缝、孔洞发育的条带状地层（沟通溶洞的渗流通道）作为控制流体流动的一维模型,从而构成离散介质网络（DMN）模型。用有限差分法建立了缝洞型油藏离散介质网络油水两相数值试井模型,对渗流通道的储渗性能、大尺度溶洞的容积和距测试井的距离等因素对测试井压力响应特征的影响进行了研究。结果表明：缝洞型油藏试井压力导数曲线上类似“凹子”的特征是由大尺度溶洞向渗流网络的窜流造成的。实例分析表明,新模型解释结果与缝洞型油藏地质特征一致。     

裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟研究

研究的低渗裂缝性油藏包括基质、天然裂缝及人工裂缝,根据压裂后流体在各系统的渗流特征,建立了考虑高速非达西、启动压力梯度、毛管压力、重力作用的三重介质三维油水两相渗流数值模型,给出了其数值解法。利用研制的低渗裂缝性油藏压裂水平井生产动态模拟器分析了裂缝及储层参数对生产动态的影响。模拟结果表明,基质中启动压力梯度、人工裂缝中导流能力随时间的递减、高速非达西系数、天然裂缝渗透率、裂缝条数及裂缝长度等对压裂水平井生产动态有很大影响。要准确评价水平井压裂效果,在此类油藏压后生产动态模拟时应该考虑这些因素的影响。     

缝洞型油藏储集体分类建模方法研究

为了表征缝洞型碳酸盐岩油藏储集体类型多样、尺度差异大、空间分布规律复杂的特征，采用"分级分类、岩溶相控、多类型融合"的方法，分别对不同类型缝洞储集体的规模大小、外部几何形态及内部属性特征进行建模，建立了基于岩溶成因的融合原则，实现了不同类型缝洞储集体的融合，并通过新钻井验证了模型可靠性。结果表明，该方法适用于此类强非均质性油藏的地质建模，能够有效表征不同类型储集体及属性参数的空间分布特征。基于模型，细化了XX单元的储量构成，其中，溶洞储量占63.1%，溶蚀孔洞储量占34.5%，大尺度裂缝储量占2.4%。该模型在油藏数值模拟中取得了较好的拟合效果和模拟结果。     

预应力混凝土连续梁的非线性分析

采用分层法对预应力混凝土梁进行了非线性有限元分析，利用计算机数值计算方法，模拟预应力混凝土多跨连续梁的加载试验全过程，分析预应力混凝土梁的非线性特性，通过各层单元引入对应材料的非线性模型，并采用离散裂缝模型，能较正确地模拟预应力混凝土梁从弹性状态到极限状态的受力特性，算例表明该方法既能使混凝土非线性分析的结构模型得到简化，又能较好地预测预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载、正截面裂缝开展、荷载挠度曲线关系和钢筋及混凝土的应力变化过程，计算结果与试验结果吻合较好。     

基于薄层裂缝单元的钢筋混凝土结构非线性有限元分析

在分析了离散裂缝模型、片状裂缝模型以及断裂力学裂缝模型等裂缝模式的基础上，采用了薄层裂缝单元模型对钢筋混凝土结构进行了非线性有限元分析。用弹性力学的理论推导出了薄层单元的刚度矩阵，并将其内嵌入开裂混凝土单元中形成组合单元，简要介绍了薄层单元一混凝土组合单元刚度矩阵的计算方法。随后简要介绍了软件的设计，进行了算例分析，通过与试验结果的比较验证了模型的合理性和软件的计算精度及可视化程度。     

缝洞型油藏流体流动数学模型及应用进展

缝洞型碳酸盐岩储层由于储集空间多样、非均质性强,流体流动规律复杂,使得常规的连续介质模型及相应的油藏数值模拟和试井研究方法不能完全适用。从储层介质和流体流动的角度,结合油藏数值模拟和试井分析方面的研究现状,回顾了当前此类油藏流体流动数学模型及应用的现状和发展趋势;系统论述了从等效的双重介质方法、三重介质方法,推广的多重介质方法,到非连续介质方法,再到连续介质和非连续介质结合的方法的适用条件和优缺点;指出双重介质、三重介质及推广的多重介质模型是目前研究和应用的主流,但是存在大的、分布相对不连续的溶洞、裂缝时,需要结合非连续介质场理论的离散裂隙网络模型,并考虑缝洞型油藏中溶洞内流体的真实运动规律,这方面的研究和应用还很不成熟。     

缝洞型油藏三重介质数值试井模型

基于多重介质渗流的概念模型和数学模型，建立了缝洞型油藏三重介质数值试井模型。该模型是一般三重介质模型的推广，可以很好地反映缝洞型油藏的各种非均质特征，能灵活处理油藏中各种断层和边界，且允许产量的任意变化。采用基于积分的有限差分方法求解，得到三重介质油藏试井响应曲线，分析了其渗流规律：三重介质不同的渗透性致使在半对数曲线上出现两个台阶、导数曲线上出现两个下凹。分别计算了层状非均质地层模型、直线断层模型、变产量模型、复合模型等几个复杂模型的试井响应。该数值试井模型可以进一步考虑缝洞型油藏中具体的裂缝和溶洞，进而推广至缝洞型油藏的两相流试井。     

基于RNG k-ε湍流模型钝体绕流的数值模拟

采用RNG k-ε湍流模型对钝体绕流流场进行了数值模拟．计算采用非交错网格的有限体积法求解二维不可压N-S方程．计算结果表明，RNG k-ε湍流模型可以成功地模拟绕钝体的不稳定、非定常和剧烈分离流动。     

塔里木油田缝洞型碳酸盐岩油藏开发对策研究

缝洞型油藏储层类型多样，非均质性严重，油气水关系复杂，给这类油藏的开发带来了很大困难。应用数值模拟方法对缝洞型油藏的开发规律进行了研究，分析了不同类型油藏井型、水体能量、开采速度、开发方式对开发效果的影响，结果表明：无底水存在的单缝洞模式适合采用直井开发，而有水体的单缝洞情形更适合用水平井进行开发。结合塔里木盆地碳酸盐岩油藏注水的成功实例确立了注水吞吐等主要的开发技术对策，为此类油气藏的开发提供了理论依据。     

多裂缝系统垂直裂缝井不稳定渗流分析

高能气体压裂和脉冲压裂能在近井地带形成多条径向裂缝，对此建立了均质油藏和双重介质油藏多裂缝系统垂直裂缝井的物理模型。利用叠加原理，在单裂缝系统压力分布公式的基础上，得到了多裂缝系统垂直裂缝井不稳定渗流压力响应的计算方法，绘制并分析了油藏参数、裂缝条数和裂缝分布影响下的压力动态典型曲线。结果表明：流体在多裂缝系统的流动特征与裂缝条数和裂缝分布有关，当裂缝条数较少并且夹角较大时，压力动态曲线主要分为3个流动阶段：线性流段、椭圆流段和拟径向流段；当裂缝较多或者夹角较小时，由于裂缝之间相互影响，线性流段和椭圆流段之间的过渡段变长，线性流段可能消失；裂缝条数越多，供液能力越强，相同时间下，井底压力下降得越少。     

任11 碳酸盐岩油藏注CO2 提高采收率研究

许多碳酸盐岩油藏进入高含水开发期，如何挖潜，进一步提高采收率是目前的主要工作方向。目前任11 碳酸盐岩油藏存在单井产油量低，注入水利用系数低，水驱效率越来越差的问题。因此需要探索新途径，以便进一步发挥油藏生产潜力。分析了任11 油藏注CO2 提高采收率的机理，开展了任11 油藏注CO2 提高采收率的数值模拟研究。针对研究区块的地质及开发特点，建立了相应的三维数值模型，在水驱历史拟合的基础上，应用数值模拟技术从注气强度、注气方式、注气部位，生产气油比控制等方面进行了优化研究。油藏注CO2 方案模拟计算20 年，产油量显著上升，采用注CO2 可比目前开发方式提高采收率3.5% 左右。     

苏丹1/2/4区块状强底水油藏高效开发技术

苏丹1/2/4区块状强底水油藏经过8年的高速高效开发，已经进入高含水开采期，油田产量递减趋势明显，稳产难度增大。针对这种情况，通过油藏地质综合研究、开发动态分析和精细油藏数值模拟研究，确定出油藏中剩余油纵向上主要集中在油层顶部，平面上主要分布在井网稀疏区、局部构造高部位和断层附近。在此基础上，利用加密井、水平井、提液、卡堵水、低效井侧钻以及合理射孔等相适应的开发调整技术与策略，现场应用取得了很好的效果。在油田开发过程中形成了一套块状强底水油藏高效开发调整技术。     

水平裂缝井压后产量影响因素分析

针对目前对水平裂缝井产量的影响因素认识不够充分和增产效果评价不够完善,对水平裂缝井产量的影响因素和增产效果评价进行了深入的研究。结合油藏工程理论和数值模拟技术,考虑裂缝导流能力随时间的变化和地层弹性膨胀能等因素对压后产量的影响,以水平裂缝井在生产过程中的渗流特性为理论前提,采用二维柱坐标模型,建立了含水油藏水平裂缝井中油藏-裂缝系统的压力方程和饱和度方程,采用有限差分法对压力方程和饱和度方程进行差分离散求解。实例计算表明：建立的水平裂缝井压后产能预测模型,可以分析影响水平裂缝井产量的地层因素和裂缝因素,计算压后增产效果。对于优化浅层油气藏压裂设计方案具有一定的指导意义。     

页岩气藏压裂数值模拟敏感参数分析

针对页岩气藏压裂形成复杂裂缝网络后，单一的裂缝描述方法不再适用的问题，采用Eclipse 软件中的页岩 气模型，建立了一种“等效方法”，将页岩气有效改造体积表征为“主裂缝+ 网络裂缝渗透率”，代替“主裂缝+ 次裂 缝”的模拟方法，两种方法产量和长期压力驱替是等效的，解决了手工划分网格工作量大、计算速度慢的问题。运用 Plackett-Burman 型线性试验设计方法，对水力裂缝参数和储层参数进行敏感性排序，结果表明：水力裂缝参数中，压裂 纵向改造程度、网络裂缝渗透率和有效改造体积对产量影响最敏感，储层参数对产量影响敏感程度由强到弱为：地层 压力系数、总含气量、储层有效厚度、吸附气比例、井底流压、基质渗透率。为页岩气压裂选井选层和压裂设计方案优 化提供了依据。     

特低渗透油藏压裂水平井新型布井方式研究

考虑长庆油田特低渗油藏地貌特征和储层各向异性，提出了一种压裂水平井新型布井方式。从钻井和油藏两个角度论证新型布井的可行性。丛式井技术可确保压裂水平井新型布井的顺利实施。利用油藏数值模拟方法，分别从单井产能、阶段采出程度、含水率、波及面积等方面评价了压裂水平井新型布井在交错、菱形和矩形井网中的开发效果。研究表明，新型布井与常规布井在交错井网中具有相同的开发效果；菱形和矩形井网中，新型布井可以提高阶段采出程度、单井产能和相对波及面积，降低相同采出程度对应的含水率。新型布井在菱形井网（矩形井网）30 a 的相对波及面积和采出程度分别提高6.00%（10.00%）和0.96%（1.60%），含水率95% 的采出程度提高1.05%（1.50%）     

黄龙场构造长兴组裂缝预测

四川盆地黄龙场构造长兴组主要为生物礁储层， 裂缝是影响单井产量的主要因素。通过分析研究区构造成因及动力来源， 总结了研究区构造形成模式。结合石油地质学、 构造地质学、 岩石力学和各种生产资料， 利用古构造应力场二维数值模拟， 对研究区岩体的破裂程度进行预测， 然后计算出研究区岩体的破裂接近程度， 确定岩体破裂程度与裂缝发育的关系， 确定裂缝发育级别， 对裂缝发育程度、 裂缝类型和产状进行综合预测。得到了黄龙场地区早晚期主应力的矢量方向， 并把裂缝发育分为 2 期、 4 级和 6 类。