[发明专利]基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法

说明书

本发明提供一种基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法，包括:建立基于边界层的储层非线性渗流模型；根据储层变形介质渗透率随有效应力变化关系，结合有效应力系数，建立储层压力敏感性模型；基于毛细管连通器装置测量低渗透岩心静态启动压力，获得岩心的最小启动压力梯度；综合考虑边界层效应、压力敏感性及最小启动压力梯度影响，建立基于边界层的变形介质非线性渗流数学模型；基于传统的黑油数值模拟软件平台进行改造，实现低渗透非线性渗流数值模拟。该基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法真实、全面反映了对岩心渗流特征的刻画，有较强的可靠性和准确性，为低渗透油田开发方案的调整与优化提供有效的技术支撑。

技术领域

本发明涉及油藏数值模拟理论研究、技术应用及油气田开发提高采收率领域，特别是涉及到一种基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法。

背景技术

随着世界石油资源形势的日益严峻，低渗透油藏开发已成为石油资源产量接替的重要组成部分。而低渗透油藏渗透率低，其渗流特征与常规中高渗透油藏有很大不同，表现在流体流动不满足达西定律，存在非线性渗流特征，尤其是低渗透多孔介质孔喉细小，孔喉在压力发生变化下极易发生形变，使得储层的渗流能力进一步复杂化，因而对其进行准确的数值模拟计算变得十分困难。目前低渗透油藏的数值模拟方法研究方面还存在许多争论及不足之处，针对非线性渗流特征，主流的处理方法主要有两种，一种是商业化软件普遍采用的拟启动压力梯度方式进行近似处理，忽略非线性渗流段，将拟启动压力梯度作为流体流动的门限值，此方法适用于一般低渗透非线性渗流段较短的油藏，对于特低渗透、甚至致密砂岩油藏非线性渗流段较长，计算误差较大；另一种是通过曲线拟合的方式建立连续渗流模型，但是连续渗流模型中的参数均为拟合参数，无实际物理意义，且没有考虑压力敏感性等储层的其他特征对渗流的影响，不能综合反映低渗透油藏的渗流特征，难以进行推广。针对低渗透油藏数值模拟研究，缺乏系统、有效的非线性渗流模型，不能较好地指导开发方案编制及开发指标预测。基于低渗透储层渗流机理分析，建立低渗透储层变形介质非线性数值模拟方法，研发非线性渗流数值模拟软件，有助于深入认识低渗透油藏渗流机理，指导低渗透油藏开发方式调整与优化。为此我们发明了一种新的基于边界层的低渗透储层变形介质非线性渗流数值模拟方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种真实、全面反映了对岩心渗流特征的刻画，其非线性渗流模拟具有物理依据的基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法，该基于边界层的低渗透变形介质非线性渗流数值模拟方法包括：步骤1，基于微管驱替实验及岩心驱替实验，利用分子动力学模拟、毛管束理论，得出边界层效应是流体非线性渗流产生的根本原因，并建立基于边界层的储层非线性渗流模型；步骤2，根据储层变形介质渗透率随有效应力变化关系，结合有效应力系数，建立储层压力敏感性模型；步骤3，基于毛细管连通器装置测量低渗透岩心静态启动压力，获得岩心的最小启动压力梯度；步骤4，综合考虑边界层效应、压力敏感性及最小启动压力梯度影响，建立基于边界层的变形介质非线性渗流数学模型；步骤5，基于传统的黑油数值模拟软件平台进行改造，实现低渗透非线性渗流数值模拟。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

步骤1包括：

①基于1-15微米不同半径的石英微管，利用去离子水开展单微管驱替实验，通过分子动力学模拟得出，流固耦合作用下固相表面存在液体边界层，液体边界层不易流动，驱替过程中存在边界层效应；

②随着驱替压力梯度增大，微管内流体边界层厚度而呈指数形式递减，如下：

式中，δ为边界层厚度，m；r₀为微管半径，m；δ₀为初始静态边界层厚度，m；c为非线性系数，m·Pa^-1；▽p为驱替压力梯度，Pa·m^-1；