基于嵌入式离散裂缝模型的页岩气水平井立体开发优化设计 被引量：10

1

作者 周德华 戴城 +1 位作者 方思冬 刘华 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期113-120,共8页

为提高页岩气区块整体采收率,涪陵页岩气田2020年以来采用在上部、中部及下部气层井间部署调整井的立体开发模式,并在涪陵页岩气田部分井组试验中取得了良好效果。采用数值模拟方法评估不同页岩气立体式开发技术方案的开发效果,是进一... 为提高页岩气区块整体采收率,涪陵页岩气田2020年以来采用在上部、中部及下部气层井间部署调整井的立体开发模式,并在涪陵页岩气田部分井组试验中取得了良好效果。采用数值模拟方法评估不同页岩气立体式开发技术方案的开发效果,是进一步优化方案,提升区块整体动用率和采收率的基础。提出一种基于嵌入式离散裂缝模型的数值模拟方法,并以涪陵江东区块为例,综合分析不同工艺压裂结果、井间干扰等因素对井组产能的影响,评估了立体开发的效果,提出相应的稳产增产对策。研究结果表明:采用嵌入式离散裂缝可以刻画多层系水平井立体开发中裂缝的分布,从而准确模拟裂缝的干扰情况;在下、上部气层分别存在未有效动用、基本未动用储量,具有加密调整潜力;立体开发可以有效提高页岩气储量的动用。 展开更多

关键词 页岩气 立体开发 数值模拟 嵌入式离散裂缝 井间干扰

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基于嵌入式离散裂缝模型优化的海陆过渡相页岩气压裂水平井数值模拟 被引量：6

2

作者 赵玉龙 黄鑫 +3 位作者 张烈辉 李树新 李星涛 徐华卿 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期116-126,共11页

近年来,鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块海陆过渡相页岩气勘探开发取得了突破性进展,进一步展示了该领域良好的开发前景,但对该区页岩气水平井产能评价理论的认识还不够深入,从而制约了后续开发井生产方案的优化制订。为了模拟鄂尔多斯... 近年来,鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块海陆过渡相页岩气勘探开发取得了突破性进展,进一步展示了该领域良好的开发前景,但对该区页岩气水平井产能评价理论的认识还不够深入,从而制约了后续开发井生产方案的优化制订。为了模拟鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气压裂水平井生产动态,基于嵌入式离散裂缝模型理论,考虑了储层不同类型孔隙中流体流动差异,采用有限体积法建立了地质参数建模与压裂缝网表征相结合的数值模拟技术,并结合压裂改造后裂缝网络的展布特点,对现场实例井进行了生产动态分析。研究结果表明:①海陆过渡相页岩气藏压裂水平井整体产量偏低,压裂施工规模和单井产能之间相关性较弱,压裂裂缝的合理表征是生产动态预测的关键;②页岩储层渗透率极低,压力传播范围有限,未与井筒或水力裂缝沟通的天然裂缝在生产过程中贡献率较低;③天然裂缝为气体在低渗透致密储层提供了渗流通道,提升了水力裂缝网络的复杂度,应优选裂缝发育区对气井进行压裂改造。结论认为,优选压裂改造甜点位置和提高压裂井缝网改造程度是海陆过渡相页岩气藏压裂水平井产量提升的关键,该认识为我国海陆过渡相页岩气高效开发提供了理论支撑。 展开更多

关键词 海陆过渡相 鄂尔多斯盆地 压裂水平井 生产动态 嵌入式离散裂缝 缝网 页岩气 压裂甜点 低渗透致密储层

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基于嵌入离散裂缝的页岩气藏视渗透率模型 被引量：8

3

作者 冯其红 徐世乾 +3 位作者 王森 杨毅 高方方 徐亚娟 《地球科学（中国地质大学学报）》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期1301-1313,共13页

页岩储层具有不同类型的储集空间,但综合考虑不同储集空间,对页岩储层渗透率进行评价的模型未见报道.基于嵌入离散裂缝模型,建立的页岩气藏视渗透率模型包括4个步骤:(1)构建天然裂缝、有机质和无机质的空间分布模型;(2)筛选不同类型储... 页岩储层具有不同类型的储集空间,但综合考虑不同储集空间,对页岩储层渗透率进行评价的模型未见报道.基于嵌入离散裂缝模型,建立的页岩气藏视渗透率模型包括4个步骤:(1)构建天然裂缝、有机质和无机质的空间分布模型;(2)筛选不同类型储集空间的渗透率计算方法;(3)基于嵌入离散裂缝模型,结合空间分布模型和渗透率计算方法,建立数值模拟模型;(4)在模型的入口和出口端施加压差,求得一定压差下通过该岩心的气体流量,采用达西定律得到该页岩气藏的视渗透率.其计算结果与文献报道的渗透率实验值吻合较好.通过对不同因素的探讨,结果表明,天然裂缝对页岩气藏视渗透率的贡献大于无机质和有机质孔隙.因此,计算页岩视渗透率时有必要对天然裂缝、有机质和无机质孔隙进行综合考虑. 展开更多

关键词 页岩气 孔径分布 嵌入离散裂缝 视渗透率 天然裂缝

原文传递

DFM和EDFM离散裂缝刻画方法适应性评价

4

作者 相金元 魏拓 +3 位作者 吕凤清 沈杰 刘海 高聪聪 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期83-90,共8页

离散裂缝模型(DFM)和嵌入式离散裂缝模型(EDFM)裂缝描述方法是近年采用最为广泛的离散裂缝刻画方法,但方法的适应性及渗流规律描述的准确性存在较大争议。在DFM和EDFM方法核心原理分析基础上,分别建立了基于DFM和EDFM的多段压裂水平井... 离散裂缝模型(DFM)和嵌入式离散裂缝模型(EDFM)裂缝描述方法是近年采用最为广泛的离散裂缝刻画方法,但方法的适应性及渗流规律描述的准确性存在较大争议。在DFM和EDFM方法核心原理分析基础上,分别建立了基于DFM和EDFM的多段压裂水平井数值模拟模型,评价了不同网格尺寸时压力、产量、压力导数曲线特征,并与多段压裂水平井解析解对比,评价了两种方法计算结果的差异性,进而从裂缝密度、裂缝分布特征、裂缝角度等明确了两种裂缝刻画方法的适应性。结果表明:DFM方法在评价精细渗流规律时具有更强优势,裂缝越复杂,DFM方法表征渗流规律越清晰,而EDFM方法在宏观尺度模拟时网格数量少、计算速度快、结果在可接受范围。研究取得的认识可为裂缝性油藏在不同研究目的时进行适宜裂缝描述方法的选择提供指导。 展开更多

关键词 离散裂缝 嵌入式离散裂缝 压裂水平井 数值模拟

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W页岩气藏气井控压生产制度数值模拟研究

5

作者 何封 冯强 崔宇诗 《油气藏评价与开发》 CSCD 2023年第1期91-99,共9页

页岩气藏大规模体积压裂形成复杂裂缝网络,开发过程中应力敏感效应导致页岩气井产量迅速降低。因此,需要开展应力敏感对页岩气井产量的影响规律及控压生产制度研究,进而确定合理生产压差,并优化生产制度。首先,基于嵌入式离散裂缝模型,... 页岩气藏大规模体积压裂形成复杂裂缝网络,开发过程中应力敏感效应导致页岩气井产量迅速降低。因此,需要开展应力敏感对页岩气井产量的影响规律及控压生产制度研究,进而确定合理生产压差,并优化生产制度。首先,基于嵌入式离散裂缝模型,对压裂后页岩气藏天然裂缝和压裂裂缝进行精确表征,建立页岩气井复杂缝网数值模拟模型。然后,分别研究了裂缝及基质不同应力敏感条件下的页岩气井产气量变化规律。最后,开展控压生产制度优化数值模拟研究,设定40组不同的生产压差方案,厘清生产压差与页岩气井产气量的规律,建立W页岩气藏A区块累产气量与生产压差的关系图,确定该区块最佳控压生产压差为14 MPa。研究结果表明,控压生产对优化页岩气井产量十分重要,可以降低应力敏感对产量的影响,控压生产制度优化方法及结果能够为页岩气井生产提供指导。 展开更多

关键词 页岩气 嵌入式离散裂缝 应力敏感 控压生产 数值模拟

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两套节点格林元嵌入式离散裂缝模型数值模拟方法 被引量：2

6

作者 程林松 杜旭林 +2 位作者 饶翔 曹仁义 贾品 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2892-2903,I0006,共13页

对于原始嵌入式离散裂缝模型(EDFM),在计算包含裂缝单元的基质网格内的压力分布时采用了线性分布假设,这导致了油藏开发早期对非稳态窜流量的计算精度不足.因此,本文提出了一种两套节点格林元法的EDFM数值模拟方法.两套节点格林元法的... 对于原始嵌入式离散裂缝模型(EDFM),在计算包含裂缝单元的基质网格内的压力分布时采用了线性分布假设,这导致了油藏开发早期对非稳态窜流量的计算精度不足.因此,本文提出了一种两套节点格林元法的EDFM数值模拟方法.两套节点格林元法的核心思想是将压力节点与流量节点区分开,一套压力节点设置在单元顶点,另一套流量节点设置在网格边的中点,满足局部物质守恒、具有二阶精度的同时,可适用于任意网格类型.本文将两套节点格林元法与EDFM耦合,采用了非稳态渗流控制方程的边界积分形式推导了基质网格与裂缝网格之间传质量的新格式,代替了线性分布假设以提高模拟精度;此外,修正后的EDFM能适应任意形态的基质网格剖分,拓展了原始EDFM仅适用于矩形基质网格、难以考虑复杂油藏边界的局限性.研究表明:通过对比商业模拟软件tNavigator?LGR模块与原始EDFM,验证了本文模型具有较高的早期计算精度;以复杂油藏边界-缝网-SRV分区模型为例,通过对比SFEM-COMSOL商业模拟软件,验证了本文模型处理复杂问题的适应性.本文研究可用于裂缝性油藏开发动态的精确模拟. 展开更多

关键词 格林元法 非稳态流动 嵌入式离散裂缝 复杂油藏边界 数值模拟

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致密油多级压裂水平井井网参数分级优化 被引量：14

7

作者 冯其红 徐世乾 +2 位作者 任国通 王森 李昱垚 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期830-838,共9页

为改善致密油的开发效果,以经济净现值最大化为优化目标,提出了先优化单井裂缝参数,再优化井网参数的分级优化策略,建立了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化数学模型。考虑基质中流体的非线性渗流,基质和压裂缝的应力敏感特性,基于... 为改善致密油的开发效果,以经济净现值最大化为优化目标,提出了先优化单井裂缝参数,再优化井网参数的分级优化策略,建立了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化数学模型。考虑基质中流体的非线性渗流,基质和压裂缝的应力敏感特性,基于嵌入离散裂缝模型建立了致密油藏数值模拟方法;利用耦合协方差矩阵自适应进化策略算法对数学模型进行求解,提出了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化方法。与整体优化相比,新的分级优化策略可以在不降低优化结果准确性的基础上提高寻优效率。若不考虑基质中流体的非线性渗流,基质和压裂缝渗透率的应力敏感特性,则优化结果不具有矿场指导意义。 展开更多

关键词 致密油 水平井 水力裂缝 优化方法 嵌入离散裂缝

原文传递

基于EDFM的致密油藏分段压裂水平井数值模拟 被引量：14

8

作者 张烈辉 刘沙 +2 位作者 雍锐 李博 赵玉龙 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1-11,共11页

为了解决致密油藏分段压裂水平井由于裂缝模型建立难度大导致的产量评价困难的问题,通过引入嵌入式离散裂缝模型(Embedded Discrete Fracture Model,EDFM),采用矩形网格,建立了考虑重力和应力敏感效应的三维致密油藏分段压裂水平井模型... 为了解决致密油藏分段压裂水平井由于裂缝模型建立难度大导致的产量评价困难的问题,通过引入嵌入式离散裂缝模型(Embedded Discrete Fracture Model,EDFM),采用矩形网格,建立了考虑重力和应力敏感效应的三维致密油藏分段压裂水平井模型。首先,用Saphir对该模型的准确性进行了检验;然后,利用该模型进行了三维致密油藏、天然裂缝性致密油藏以及裂缝分布形态影响的数值模拟研究。结果表明,嵌入式离散裂缝模型能较好反映流体在天然裂缝和压裂缝网内的流动特征;压裂施工位置应选择天然裂缝发育的区域;分段压裂水平井的裂缝分布形态对产能影响显著,缝网与基质接触面积越大,油井产能越大,因此,最优化的裂缝分布可作为体积压裂施工目标。 展开更多

关键词 分段压裂水平井 嵌入式离散裂缝模型 三维油藏 天然裂缝 裂缝分布形态

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多尺度嵌入式离散裂缝模型模拟方法 被引量：13

9

作者 张庆福 黄朝琴 +2 位作者 姚军 王月英 李阳 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期507-513,共7页

天然裂缝性油藏和人工压裂油藏内裂缝形态多样,分布复杂,传统的离散裂缝模型将裂缝作为基岩网格的边界,采用非结构化网格进行网格划分,其划分过程复杂,计算量大。嵌入式离散裂缝模型划分网格时不需要考虑油藏内的裂缝形态,只需对基岩系... 天然裂缝性油藏和人工压裂油藏内裂缝形态多样,分布复杂,传统的离散裂缝模型将裂缝作为基岩网格的边界,采用非结构化网格进行网格划分,其划分过程复杂,计算量大。嵌入式离散裂缝模型划分网格时不需要考虑油藏内的裂缝形态,只需对基岩系统进行简单的网格剖分,可以大大降低网格划分的复杂度,从而提高计算效率。然而,在油藏级别的数值模拟和人工压裂裂缝下的产能分析中,仍然存在计算量巨大、模拟时间过长的问题。本文提出嵌入式离散裂缝模型的多尺度数值计算格式,使用多尺度模拟有限差分法研究嵌入式离散裂缝模型渗流问题。通过在粗网格上求解局部流动问题计算多尺度基函数,多尺度基函数可以捕捉裂缝与基岩间的相互关系,反映单元内的非均质性,因此该方法既有传统尺度升级法的计算效率,又可以保证计算精度,数值结果表明这是一种有效的裂缝性油藏数值模拟方法。 展开更多

关键词 多尺度模拟有限差分法 裂缝性油藏 嵌入式离散裂缝模型 数值模拟 渗流

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局部网格加密与嵌入式离散裂缝模型耦合预测压裂改造井产能 被引量：13

10

作者 朱大伟 胡永乐 +7 位作者 崔明月 陈彦东 梁冲 蔡文新 何艳辉 王小勇 陈辉 李想 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期341-348,共8页

针对利用现有嵌入式离散裂缝方法(EDFM)预测压裂井产能存在不支持角点网格、近井地带精度低、未考虑铺砂浓度不均匀带来的导流能力非均质性等问题,设计了一种角点网格下的EDFM,可实现嵌入式裂缝与基质网格之间传导率的高效计算,同时利... 针对利用现有嵌入式离散裂缝方法(EDFM)预测压裂井产能存在不支持角点网格、近井地带精度低、未考虑铺砂浓度不均匀带来的导流能力非均质性等问题,设计了一种角点网格下的EDFM,可实现嵌入式裂缝与基质网格之间传导率的高效计算,同时利用人工裂缝开度点阵数据计算嵌入式裂缝各裂缝片的渗透率,在此基础上提出一种局部网格加密与嵌入式离散裂缝模型耦合求解预测压裂改造井产能的方法。通过与离散裂缝模型(DFN)方法计算结果对比和对中东伊拉克第一口加砂压裂井实际生产数据的拟合,验证了方法的有效性。采用该方法,结合正交设计完成了同区块首口分段压裂水平井改造参数的优化设计与工艺参数优化。研究表明提出的方法对提高EDFM方法适应性及产能预测精度具有理论意义且实用性强,实现了油藏尺度下的裂缝模拟与产能数值模拟的耦合衔接。 展开更多

关键词 压裂改造 网格加密 嵌入式离散裂缝方法 油藏数值模拟 产能预测 参数优化

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基于复杂缝网模拟的页岩气水平井立体开发效果评价新方法——以四川盆地南部地区龙马溪组页岩气为例 被引量：9

11

作者 王军磊 贾爱林 +4 位作者 位云生 王建君 黄小青 李林 于伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期175-189,共15页

如何合理表征三维人工裂缝形态及延伸范围以及模拟压后复杂缝网产能特征是论证、评价页岩气立体井网开发效果的关键。为此,以川南地区页岩气为对象,基于三维地质模型、天然裂缝模型和地质力学模型,模拟了人工裂缝形态及其与天然裂缝的... 如何合理表征三维人工裂缝形态及延伸范围以及模拟压后复杂缝网产能特征是论证、评价页岩气立体井网开发效果的关键。为此,以川南地区页岩气为对象,基于三维地质模型、天然裂缝模型和地质力学模型,模拟了人工裂缝形态及其与天然裂缝的空间配置关系,分析了三维人工裂缝在缝长和缝高方向的延伸规律,然后根据压后复杂裂缝网络形态,设计了同层井网、立体井网等不同的井网部署模式,使用嵌入式离散裂缝模型耦合数值模拟器模拟了立体井网全生命周期内各气井的生产动态,并结合智能化历史拟合技术反演获得了给定井网结构下的裂缝网络参数。研究结果表明:(1)人工裂缝在高度方向上延伸受到明显抑制,限制了同层井网对于纵向储量的控制程度;(2)立体井网在提高储量整体动用程度的同时降低了平面井间干扰强度,为井距缩小提供调整空间;(3)以裂缝压窜和井间压力干扰为判别机制,通过厘清人工裂缝与立体井距配置关系可以获得最优配置模式,从而进一步提高立体井网开发效果。结论认为:(1)川南地区页岩气适宜采用错层开发的小井距模式,该模式易形成“短缝长、低缝高”的造缝效果,井组采收率预计可提高5%~10%;(2)该方法可较好地评价页岩气立体井网开发效果,为页岩气藏(井)产能的高效评价和开发技术政策优化提供了技术支撑。 展开更多

关键词 四川盆地南部地区 龙马溪组 页岩气 天然裂缝 裂缝网络 嵌入式裂缝模型 裂缝压穿 缝长—井距匹配模式

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基于三维分形裂缝模型的页岩气井智能化产能评价方法 被引量：11

12

作者 位云生 王军磊 +4 位作者 于伟 齐亚东 苗继军 袁贺 刘楚溪 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期787-796,共10页

基于分形理论多次信息叠加算法设计了三维天然裂缝生成方法,人工裂缝模型与天然裂缝模型耦合可表征页岩压后复杂多尺度裂缝系统。采用马尔科夫链-蒙特卡洛智能化历史拟合算法,结合嵌入式离散裂缝技术耦合数值模拟器预测页岩气井产能,形... 基于分形理论多次信息叠加算法设计了三维天然裂缝生成方法,人工裂缝模型与天然裂缝模型耦合可表征页岩压后复杂多尺度裂缝系统。采用马尔科夫链-蒙特卡洛智能化历史拟合算法,结合嵌入式离散裂缝技术耦合数值模拟器预测页岩气井产能,形成了一体化页岩气井产能评价模型。研究表明:三维天然裂缝生成方法可利用分形参数控制裂缝网络的整体分布,与人工裂缝耦合可表征页岩压后复杂的跨尺度裂缝系统;嵌入式离散裂缝模型具有裂缝网格数量少、运算耗时短的优点,能够灵活表征天然裂缝及人工裂缝属性,在有效降低计算量的同时能够精确地模拟流体在基质-裂缝中的交换过程;嵌入式离散裂缝模型与智能化历史拟合算法相结合能够降低裂缝、储集层等未知参数计算的不确定性,实现储集层、裂缝关键参数的有效反演,并实现气井产能量化预测。经实际应用验证一体化井产能评价模型预测结果具有较高的可信度。图13表7参26。 展开更多

关键词 分形裂缝网络 多次信息叠加算法 嵌入式裂缝模型 智能化历史拟合 储集层参数反演 页岩气 智能化产能评价

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考虑水力压裂缝和天然裂缝动态闭合的三维离散缝网数值模拟 被引量：7

13

作者 杜旭林 程林松 +3 位作者 牛烺昱 陈玉明 曹仁义 谢永红 《计算物理》 CSCD 北大核心 2022年第4期453-464,共12页

基于嵌入式离散裂缝模型,提出一种可在三维空间中考虑应力状态影响的裂缝动态闭合表征方法。将任意方向裂缝的开度和渗透率考虑为作用在裂缝平面法向有效应力的函数,同时用裂缝传导率变化表征支撑剂充填的水力压裂缝与被开启的天然裂缝... 基于嵌入式离散裂缝模型,提出一种可在三维空间中考虑应力状态影响的裂缝动态闭合表征方法。将任意方向裂缝的开度和渗透率考虑为作用在裂缝平面法向有效应力的函数,同时用裂缝传导率变化表征支撑剂充填的水力压裂缝与被开启的天然裂缝由于油藏开发过程中地层流体压力下降而发生的动态闭合行为。研究表明:致密油藏开发以缝控储量为主。对压裂水平井进行产能评价时,裂缝动态闭合会导致产能的部分损失,其影响不可忽略;水力压裂缝的支撑剂材料属性及天然裂缝的刚度是其中的主控因素。因此需要增大支撑剂的浓度、粒径大小并改善支撑剂的性质,在最大程度上降低裂缝闭合对生产的不利影响。 展开更多

关键词 致密油藏 嵌入式离散裂缝模型 裂缝闭合 数值模拟 三维裂缝可视化

原文传递

天然裂缝多孔介质中流体运移的流线模拟 被引量：7

14

作者 左立华 于伟 +2 位作者 苗继军 VARAVEI Abdoljalil SEPEHRNOORI Kamy 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期125-131,共7页

为了研究天然裂缝在多孔介质中的作用,将嵌入型离散裂缝模型(EDFM)与流线模拟方法相结合,对天然裂缝进行模拟,计算流体在基质和裂缝中的流动轨迹及流动时间。通过分析具有不同裂缝网络的油藏见水时间和驱扫体积的差别,研究裂缝导流能力... 为了研究天然裂缝在多孔介质中的作用,将嵌入型离散裂缝模型(EDFM)与流线模拟方法相结合,对天然裂缝进行模拟,计算流体在基质和裂缝中的流动轨迹及流动时间。通过分析具有不同裂缝网络的油藏见水时间和驱扫体积的差别,研究裂缝导流能力、裂缝数目和裂缝位置对流体流动轨迹和流动时间的影响。研究表明,在其他条件相同的情况下,与无裂缝均质油藏相比,裂缝性油藏中水驱见水时间会快30%,而驱扫体积会少10%。虽然增加单条裂缝可以加速见水时间,减少驱扫体积,但增加更多裂缝却不一定得到相同效果。水驱效果还跟裂缝的走向和位置有关系,不同的走向和位置可以导致见水时间相差20%,而驱扫体积相差9%。裂缝长度越短,对于流体流动轨迹和流动时间的影响越小。裂缝的位置对驱扫效率影响较大,单条裂缝的位置变动可以导致驱扫体积变化1%。 展开更多

关键词 多相流 水驱 嵌入型离散裂缝模型 流线模拟 天然裂缝

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基于嵌入式离散裂缝模型的增强型地热系统热—流—力—化耦合分析 被引量：3

15

作者 韩东旭 张炜韬 +4 位作者 焦开拓 宇波 李庭宇 巩亮 王树荣 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期126-138,共13页

增强型地热系统(以下简称EGS)在长期取热过程中会受到流(Hydraulic)、热(Thermal)、力(Mechanical)、化(Chemical)等多种物理场的综合作用影响。虽然嵌入式离散裂缝模型(以下简称EDFM)能够有效模拟裂缝型储层中流场、温度场、力场和浓... 增强型地热系统(以下简称EGS)在长期取热过程中会受到流(Hydraulic)、热(Thermal)、力(Mechanical)、化(Chemical)等多种物理场的综合作用影响。虽然嵌入式离散裂缝模型(以下简称EDFM)能够有效模拟裂缝型储层中流场、温度场、力场和浓度场的变化,但目前基于EDFM的热—流—力—化(以下简称THMC)四场耦合的相关研究和认识还不足。在考虑储层非均质性、物性参数变化和水—岩反应的基础上,基于EDFM建立了裂缝型储层的THMC四场耦合模型,对EGS运行过程中的流场、温度场、位移场和浓度场的时空演化进行了模拟分析。研究结果表明:(1)当基岩渗透率较低时,开采温度下降缓慢,EGS可维持较长年限的较高开采温度,但渗透率较低时会造成开采井质量流率减小,进而影响净取热功率;(2)当裂缝渗透率或裂缝开度发生改变时,EGS均可维持一定年限的较高温度稳定输出,随后出现不同幅度的下降,但当裂缝渗透率增大到一定值或者裂缝开度减小到一定值时,改变裂缝参数对开采温度的影响减弱;(3)当EGS运行40年时,采用变物性流体比采用常物性流体计算的开采温度偏低22℃,而考虑水—岩反应的开采温度偏低了15℃,储层平均孔隙度值增大12.5%。结论认为:(1)在对长期运行的EGS进行研究时,应综合考虑储层岩石参数、注入流体物性以及水—岩反应等因素的影响;(2)未来应考虑储层其他矿物组分的化学反应、力学变形对流—热—化三场影响的双向耦合,以便为EGS储层的工程开发和利用提供更准确、可靠的预测。 展开更多

关键词 增强型地热系统 嵌入式离散裂缝模型 热—流—力—化耦合模型 裂缝型储层 水—岩反应 热开采 影响因素 数值模拟

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干热岩流动换热多尺度有限容积法 被引量：7

16

作者 宇波 李庭宇 +3 位作者 韩东旭 孙东亮 杨福胜 魏进家 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期168-178,共11页

高效可靠的数值模拟技术对于深入理解干热岩储层的流动与换热过程、制订合理的开发方案至关重要。为了解决传统的高保真有限容积法在求解裂缝型储层复杂流动与换热问题时计算耗时的问题,基于嵌入式离散裂缝模型,提出了流动和换热一体化... 高效可靠的数值模拟技术对于深入理解干热岩储层的流动与换热过程、制订合理的开发方案至关重要。为了解决传统的高保真有限容积法在求解裂缝型储层复杂流动与换热问题时计算耗时的问题,基于嵌入式离散裂缝模型,提出了流动和换热一体化多尺度有限容积求解方法。其主要过程为:①通过雅克比光顺求得基岩和裂缝粗网格支撑区域上的压力与温度基函数,上述基函数不仅可以反映基岩细尺度区域的非均质性,还能够映射出裂缝分布的特征;②利用压力、温度基函数及预先定义的粗尺度限定算子构建瞬态粗网格离散系统;③采用两步迭代多尺度求解的策略,使得多尺度误差余量能够先后在粗、细尺度上耗散,进而达到所需要的求解精度。借助于2个裂缝型地热藏开采的算例,对所提出的多尺度有限容积法的计算精度和计算效率进行了评价。研究结果表明:①多尺度有限容积法的压力场和温度场求解精度会随着模拟时间的增长而略有降低,增加多尺度循环次数可以提高计算精度,但循环次数过多则会降低多尺度的加速效果;②多尺度循环次数介于50~100时,多尺度解与细尺度解间的二范数相对偏差为10^(-3)~10^(-4)。结论认为,较之于传统的有限容积法,多尺度有限容积法在保证计算精度的同时,计算效率可以提高4~5倍。 展开更多

关键词 干热岩 地热能 嵌入式离散裂缝模型 流动换热 有限容积法 多尺度求解方法 压力场 温度场

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基于嵌入式离散裂缝和扩展有限元的裂缝性页岩油藏流固耦合高效数值模拟方法 被引量：7

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作者 牛骏 苏建政 +2 位作者 严侠 汪友平 孙海 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第7期2643-2651,共9页

通过耦合嵌入式离散裂缝模型和扩展有限元建立了一种适用于裂缝性页岩油藏的流固耦合高效数值模拟方法。该方法创新性在于:通过对裂缝进行显式降维处理,可以准确刻画水力裂缝对渗流场和应力场的影响,同时可以模拟水力裂缝开度的动态变... 通过耦合嵌入式离散裂缝模型和扩展有限元建立了一种适用于裂缝性页岩油藏的流固耦合高效数值模拟方法。该方法创新性在于:通过对裂缝进行显式降维处理,可以准确刻画水力裂缝对渗流场和应力场的影响,同时可以模拟水力裂缝开度的动态变化过程以及水力裂缝内流体压力对裂缝变形的影响;在划分网格时仅需对基岩系统进行正交网格剖分,不必考虑裂缝的几何形态,渗流场和应力场均选取一套网格,使得网格划分时的复杂度大幅降低。对于渗流方程求解采取模拟有限差分方法,满足局部质量守恒并且可以有效处理全张量形式渗透率;对于岩石力学方程求解采取扩展有限元方法,可以准确处理裂缝两侧的位移间断性。通过算例分析,本文方法的正确性与优势得以验证。 展开更多

关键词 裂缝性页岩油藏 流固耦合 嵌入式离散裂缝模型 扩展有限元方法 模拟有限差分方法

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考虑层理缝的页岩油藏压裂水平井产能模型 被引量：5

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作者 陈希 刘蕊宁 +2 位作者 谢勃勃 潘玉婷 何小东 《新疆石油天然气》 CAS 2022年第1期73-79,共7页

水平井压裂是页岩油藏商业化开采的关键技术,压裂后的产能一直是学者们研究的焦点。传统的页岩油产能模型忽略了压裂过程中形成的层理缝对产能的影响。针对这一问题,引入了嵌入式离散裂缝模型相关理论,建立了考虑层理缝的三维页岩油藏... 水平井压裂是页岩油藏商业化开采的关键技术,压裂后的产能一直是学者们研究的焦点。传统的页岩油产能模型忽略了压裂过程中形成的层理缝对产能的影响。针对这一问题,引入了嵌入式离散裂缝模型相关理论,建立了考虑层理缝的三维页岩油藏压裂水平井产能模型。基于有限差分对模型进行离散化处理,采用MATLAB编程求解得到了储层基质及裂缝中的压力分布和典型的产能曲线。分析了层理缝渗透率及密度对页岩油产能的影响。研究表明,随着层理缝渗透率增加,产能越高;层理缝密度越大,产能越高。当层理缝渗透率较高且较为发育时,产能模型中如果未包含层理缝会造成较大的误差,本模型对于页岩油藏压后产能的准确预测具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 页岩油 层理缝 嵌入式离散裂缝模型 水平井 产能

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基于微地震约束的多尺度复杂压裂缝网自动反演新方法 被引量：2

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作者 李俊超 戴城 方思冬 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期46-54,共9页

水平井多级压裂是实现页岩气藏有效动用的关键技术。然而,大规模体积压裂形成的缝网由不同尺度的压裂主缝和次生裂缝构成,裂缝的分布情况及其参数难以确定。为此,以微地震监测数据作为先验约束,建立考虑微地震湿事件区域与监测灵敏度的... 水平井多级压裂是实现页岩气藏有效动用的关键技术。然而,大规模体积压裂形成的缝网由不同尺度的压裂主缝和次生裂缝构成,裂缝的分布情况及其参数难以确定。为此,以微地震监测数据作为先验约束,建立考虑微地震湿事件区域与监测灵敏度的多尺度离散裂缝参数模型,再通过嵌入式离散裂缝方法建立正演模型,利用集合卡曼滤波方法自动反演确定多尺度离散裂缝的位置与渗透率等属性参数。研究结果表明:①反演并确定验证模型的多尺度离散裂缝参数,参数均收敛到真实值附近,与前验统计矩相比,参数的不确定性明显下降,产量预测符合率显著提高;②通过定产气量拟合井底流压,反演并确定了实际压裂水平井模型微地震有效区域及缝网参数,拟合阶段与预测阶段井底流压符合率分别提高了75.7%和82.4%;③反演得到的裂缝有效长度是微地震事件点显示裂缝长度的1/2~2/3,表明微地震数据与裂缝参数的不确定性较高;④微地震监测灵敏度的后验值为3.59,说明可能有大量压裂激发的微地震事件没有反映在监测数据中。结论认为,该方法可有效反演并确定微地震约束下的多尺度复杂压裂缝网参数,并可适应具有较高不确定性的微地震数据和缝网模型。 展开更多

关键词 页岩气藏 压裂水平井 多尺度裂缝 微地震数据 嵌入式离散裂缝模型 集合卡曼滤波 历史拟合 参数反演

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重复压裂裂缝系统产能对比与分析

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作者 张晓伟 曹晓璐 +3 位作者 于荣泽 杜雅雯 滕柏路 罗万静 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第21期8925-8933,共9页

单井重复压裂的裂缝生成模式可以分为两种形式,包括在井筒处形成新的转向裂缝以及在原有裂缝的基础上形成扩充缝。如何评价重复压裂后不同形式裂缝系统下油气井的产能,对优化重复压裂施工方案至关重要。以重复压裂产生的两种不同复杂裂... 单井重复压裂的裂缝生成模式可以分为两种形式,包括在井筒处形成新的转向裂缝以及在原有裂缝的基础上形成扩充缝。如何评价重复压裂后不同形式裂缝系统下油气井的产能,对优化重复压裂施工方案至关重要。以重复压裂产生的两种不同复杂裂缝系统为研究对象,利用嵌入式离散裂缝方法建立数值模型,开展重复压裂后转向型和扩充型裂缝系统的生产规律研究,明确不同裂缝系统对井产能的影响。研究发现:储层及裂缝参数会在不同程度上影响重复压裂后井的产能,且对扩充型裂缝系统的影响程度始终大于转向型裂缝系统。考虑储层基质渗透率各向异性,正交于初始裂缝延伸方向的基质渗透率越大,重复压裂后增产效果越好,并且扩充型裂缝系统累计产量升高更显著。重复压裂裂缝与初始裂缝越趋向于正交,重复压裂后增产效果越明显,扩充型裂缝系统的增产率高于转向型裂缝系统。重复压裂裂缝渗透率和重复压裂裂缝长度均与重复压裂井产能提升呈现正相关,且扩充型裂缝系统的累计产量增大趋势更显著。结果表明,扩充型裂缝系统能更加有效地提高重复压裂井产能,为重复压裂增产机理与矿场应用结合提供理论指导。 展开更多

关键词 重复压裂 嵌入式离散裂缝模型 复杂裂缝系统 产能分析

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