基于有限体积法的缝洞型油藏数值模拟研究

发布时间：2018-01-13 07:47

  本文关键词：基于有限体积法的缝洞型油藏数值模拟研究　出处：《西南石油大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 缝洞型碳酸盐岩油藏 有限体积法 改进Stokes-Brinkman方程 多孔介质占比系数 耦合区域

【摘要】：缝洞型碳酸盐岩油藏储层描述和数值模拟工作一直是难点,其中传统缝洞型油藏数值模拟不能真实反映缝洞型油藏内复杂的流体流动状态,影响到缝洞型碳酸盐岩油藏开发方案的编制和生产调整的指导。引出本论文主要研究内容为解决缝洞型油藏溶洞储集层未充填部分与裂缝储集层或溶洞储集层充填部分内流体不同流动状态的流动耦合问题。本文开展了以下研究:缝洞储集体根据不同介质内流体不同流动状态进行分类。对于缝洞储集体特征的认识有:基质储集体基本无储渗能力;裂缝储集体无存储能力有渗流能力,其内流体流动根据渗透率张量法可等效为渗流;溶洞储集体具有储渗能力,溶洞未充填部分其内流体流动属管流,而溶洞充填部分其内流体流动属渗流。故将缝洞型油藏分为渗流区域和管流区域。但管流区域与渗流区域之间存在交界面,流体在交界面附近的流动状态属渗流和管流的耦合流动或过渡流,且耦合界面复杂难以描述,这是接下来的需要解决的问题。建立基于新耦合方法的缝洞型油藏数学模型,完成程序编制和实例验证。在建立缝洞型油藏单相流和两相流数学模型时,本文提出了新的概念——单元网格多孔介质占比系数和耦合区域,使用添加多孔介质占比系数的改进Stokes-Brinkman方程解决耦合问题,使用耦合区域来简化耦合界面的精确描述。提出多孔介质占比系数描述未充填溶洞边界,简化边界条件的刻画。在未充填溶洞系统中使用单元网格含油饱和度描述油水界面,节省了界面追踪的计算成本。在数学模型建立的基础上,使用MATLAB语言对开源流体力学计算软件uFVM进行二次开发,使用有限体积法离散数学模型的控制方程,运用交错网格技术和压力耦合方程的半隐计算格式——SIMPLE算法来求解压力场和速度场,形成新的求解器,链接后处理程序,编制成缝洞型油藏数值模拟软件。在相同机理模型条件下对比单相流程序模拟管流区域垂向速度分布数掘与Beavers-Joseph条件计算数据及LDA(激光多普勒测速仪)实验测量数据,验证了多孔介质占比系数和耦合区域运用于模型的可行性;在相同机理模型下下对比两相流程序模拟结果与Eclipse模拟结果,两相流程序在描述未充填溶洞流动状态的效果更好,验证了本文缝洞型油藏两相流程序的可行性,通过塔河S48缝洞单元实例研究验证本程序运用于实际油藏的可行性。使用经过实例验证的程序开展缝洞型油藏含水规律的数值模拟研究。研究了不同缝洞组合生产时的含水上升规律及分析不 同含水规律的影响因素。
[Abstract]:Reservoir description and numerical simulation of fractured and cavernous carbonate reservoirs are always difficult, among which the traditional fracture-cavity reservoir numerical simulation can not truly reflect the complex fluid flow state in fracture-cavity reservoirs. The main content of this paper is to solve the problem of unfilled part of cavernous reservoir and fracture reservoir or cavernous reservoir filling in fractured reservoir or cavernous reservoir. The following studies have been carried out in this paper:. The fracture-cavity reservoir is classified according to the different fluid flow state in different media. The recognition of the characteristics of the fracture-cavern reservoir is as follows: the matrix reservoir has basically no storage and seepage capacity; The fracture reservoir has no storage capacity and the fluid flow in the fracture reservoir can be equivalent to seepage flow according to the permeability Zhang Liang method. The cavern reservoir has the ability of storage and seepage, and the fluid flow in the unfilled part of the cave belongs to the pipe flow. The fluid flow in the cavity filling part is percolation. Therefore, the fracture-cavity reservoir can be divided into seepage area and pipe flow area, but there is an interface between the flow area and the seepage area. The fluid flow near the interface is a coupling flow or transition flow between seepage and pipe flow, and the coupling interface is difficult to describe. This is the next problem to be solved. The mathematical model of fracture-cavity reservoir based on the new coupling method is established, and the program is compiled and verified by an example. When establishing the mathematical model of single-phase flow and two-phase flow in fracture-cavity reservoir, the mathematical model of single-phase flow and two-phase flow is established. In this paper, a new concept is proposed, that is, the ratio coefficient and the coupling region of the porous media in the cell grid. The improved Stokes-Brinkman equation with the addition of the ratio coefficient of the porous media is used to solve the coupling problem. The coupling region is used to simplify the precise description of the coupling interface. The ratio coefficient of porous media is proposed to describe the boundary of unfilled cavern. The description of boundary conditions is simplified. The oil saturation of cell grid is used to describe the oil-water interface in the unfilled cavern system, which saves the calculation cost of the interface tracing. The open source fluid dynamics software uFVM is developed by using MATLAB language and the finite volume method is used to discretize the governing equations of the mathematical model. By using the staggered grid technique and the semi-implicit computing scheme of the pressure coupling equation, simple algorithm is used to solve the pressure field and the velocity field, forming a new solver and linking the post-processing program. A numerical simulation software for fractured and cavernous reservoirs is developed. The numerical data of vertical velocity distribution in pipe flow region and the calculation data of Beavers-Joseph condition and LD under the condition of the same mechanism model are simulated by the program of single phase flow in comparison with that of single phase flow. (a). Laser Doppler velocimeter). The feasibility of applying the ratio coefficient and coupling region of porous media to the model is verified. Under the same mechanism model, comparing the simulation results of two-phase flow program with Eclipse simulation results, the two-phase flow program is more effective in describing the flow state of unfilled caverns. The feasibility of this program is verified. The feasibility of using this program in practical reservoirs is verified by the case study of Tahe S48 fracture-cavity unit. The numerical simulation of water-cut law of fracture-cavity reservoirs is carried out by using the program verified by examples. Different fracture-cavity groups are studied. Law of Water content rising in combined production and its Analysis. The influence factors of the same water content law.
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE319;TE34

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本文编号：1418112