一种油气藏数值模拟计算方法

摘要

本发明提供一种油气藏数值模拟计算方法，该方法包括：求解空间离散后模拟过程各时刻的油相压力、水相压力、气相压力；根据所述空间离散后模拟过程各时刻的油相压力、水相压力、气相压力计算流体流动方向的总体积流量；根据所述流体流动方向的总体积流量计算含油饱和度、含气饱和度、含水饱和度；根据物质守恒原则，对所述含油饱和度、含气饱和度、含水饱和度进行校正。本发明采用“一步计算压力，一步计算速度，多步计算分流量和饱和度”的方法，引入速度项计算，避免了非均质性、流体相态变化、生产制度不合理等因素而引起的计算不收敛现象，不仅使数值模拟稳定性更好，而且收敛条件更易判断，适合在油气藏数值模拟常规方法陷入不收敛时应用。

主权项

一种油气藏数值模拟计算方法，其特征在于，包括：求解空间离散后模拟过程各时刻的油相压力、水相压力、气相压力；利用以下公式，根据所述空间离散后模拟过程各时刻的油相压力、水相压力、气相压力计算流体流动方向的总体积流量：$\left\{\begin{array}{c}{v}_o^{n+1}=-\frac{{\mathrm{kk}}_{ro}^{n}A}{{\mu }_o^n}[▿p_o^{n+1}-({\gamma }_O^n+{\gamma }_{gd}^n)▿D]\\ v_w^{n+1}=-\frac{{\mathrm{kk}}_{rw}^{n}A}{{\mu }_w^n}(▿p_w^{n+1}-{\gamma }_W^n▿D)\\ v_g^{n+1}=-\frac{{\mathrm{kk}}_{rg}^{n}A}{{\mu }_g^n}(▿p_g^{n+1}-{\gamma }_G^n▿D)\\ v_t^{n+1}=v_o^{n+1}+v_w^{n+1}+v_g^{n+1}\\ ▿p_o^{n+1}=\frac{p_o^{n+1}-p_o^n}{\Delta u}\\ ▿p_w^{n+1}=\frac{p_w^{n+1}-p_w^n}{\Delta u}\\ ▿p_g^{n+1}=\frac{p_g^{n+1}-p_g^n}{\Delta u}\end{array}\right.$其中，n为空间离散后的模拟过程各时刻，且n为自然数；分别为模拟过程第n时刻流体流动方向上的油相有效渗透率、水相有效渗透率、气相有效渗透率；分别为模拟过程第n+1时刻流体流动方向的油相体积流量、水相体积流量、气相体积流量、总体积流量；分别为模拟过程第n时刻油相粘度、水相粘度、气相粘度；分别为模拟过程第n+1时刻流体流动方向的油相压力梯度、水相压力梯度、气相压力梯度；分别为模拟过程第n时刻油组分的重度、水组分的重度、气组分的重度、溶解在油中的气组分的重度；D为流体流动方向的深度；A为流体流动方向流体通过的网格横截面积，所述网格由空间离散得到；▽为哈密顿算子；Δu为流体流动方向的空间步长；分别为模拟过程第n+1时刻、第n时刻的油相压力；分别为模拟过程第n+1时刻、第n时刻的水相压力；分别为模拟过程第n+1时刻、第n时刻的气相压力；利用以下公式，根据所述流体流动方向的总体积流量计算含油饱和度、含气饱和度、含水饱和度：$\left\{\begin{array}{c}{\lambda }_o^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{{\mathrm{kk}}_{ro}^{n+\frac{i}{m}}}{{\mu }_o^n}\\ {\lambda }_w^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{{\mathrm{kk}}_{rw}^{n+\frac{i}{m}}}{{\mu }_w^n}\\ {\lambda }_g^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{{\mathrm{kk}}_{rg}^{n+\frac{i}{m}}}{{\mu }_g^n}\\ f_o^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{{\lambda }_o^{n+\frac{i+1}{m}}}{{\lambda }_o^{n+\frac{i+1}{m}}+{\lambda }_w^{n+\frac{i+1}{m}}+{\lambda }_g^{n+\frac{i+1}{m}}}\\ f_w^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{{\lambda }_w^{n+\frac{i+1}{m}}}{{\lambda }_o^{n+\frac{i+1}{m}}+{\lambda }_w^{n+\frac{i+1}{m}}+{\lambda }_g^{n+\frac{i+1}{m}}}\\ f_g^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{{\lambda }_g^{n+\frac{i+1}{m}}}{{\lambda }_o^{n+\frac{i+1}{m}}+{\lambda }_w^{n+\frac{i+1}{m}}+{\lambda }_g^{n+\frac{i+1}{m}}}\\ v_o^{n+\frac{i+1}{m}}=f_o^{n+\frac{i+1}{m}}{v}_t^{n+1}\\ v_w^{n+\frac{i+1}{m}}=f_w^{n+\frac{i+1}{m}}{v}_t^{n+1}\\ v_g^{n+\frac{i+1}{m}}=f_g^{n+\frac{i+1}{m}}{v}_t^{n+1}\\ S_o^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{S_o^{n+\frac{i}{m}}{V}^{n+\frac{i}{m}}{\rho }_o^{n+\frac{i}{m}}}{{\rho }_o^{n+\frac{i}{m}}{V}^{n+\frac{i+1}{m}}}+\underset{l}{\Sigma }\frac{v_o^{n+\frac{i+1}{m}}{\rho }_o^{n+\frac{i+1}{m}}-v_o^{n+\frac{i}{m}}{\rho }_o^{n+\frac{i}{m}}}{{\rho }_o^{n+\frac{i+1}{m}}{V}^{n+\frac{i+1}{m}}}\\ S_w^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{S_w^{n+\frac{i}{m}}{V}^{n+\frac{i}{m}}{\rho }_w^{n+\frac{i}{m}}}{{\rho }_w^{n+\frac{i+1}{m}}{V}^{n+\frac{i+1}{m}}}+\underset{l}{\Sigma }\frac{v_w^{n+\frac{i+1}{m}}{\rho }_w^{n+\frac{i+1}{m}}-v_w^{n+\frac{i}{m}}{\rho }_w^{n+\frac{i}{m}}}{{\rho }_w^{n+\frac{i+1}{m}}{V}^{n+\frac{i+1}{m}}}\\ S_g^{n+\frac{i+1}{m}}=\frac{S_g^{n+\frac{i}{m}}{V}^{n+\frac{i}{m}}{\rho }_g^{n+\frac{i}{m}}}{{\rho }_g^{n+\frac{i+1}{m}}{V}^{n+\frac{i+1}{m}}}+\underset{l}{\Sigma }\frac{v_g^{n+\frac{i+1}{m}}{\rho }_g^{n+\frac{i+1}{m}}-v_g^{n+\frac{i}{m}}{\rho }_g^{n+\frac{i}{m}}}{{\rho }_g^{n+\frac{i+1}{m}}{V}^{n+\frac{i+1}{m}}}\end{array}\right.$其中，分别为模拟过程第时刻油相流度、水相流度、气相流度；i为整数，且i＝0,1,2，...m‑1；m为多步计算饱和度时，将第n+1时刻与第n时刻的时间间距Δt划分的小段数量；分别为模拟过程第时刻的油相分流量方程、水相分流量方程、气相分流量方程；分别为模拟过程第时刻流体流动方向的油相体积流量、水相体积流量、气相体积流量；分别为模拟过程第时刻流体流动方向的油相体积流量、水相体积流量、气相体积流量；分别为模拟过程第时刻的含油饱和度、含气饱和度、含水饱和度；分别为模拟过程第时刻的含油饱和度、含气饱和度、含水饱和度；为模拟过程第时刻网格单元的孔隙体积；为模拟过程第时刻网格单元的孔隙体积；分别为模拟过程第时刻的油相密度、水相密度、气相密度；分别为模拟过程第时刻的油相密度、水相密度、气相密度；l为流体流动方向；根据物质守恒原则，对所述含油饱和度、含气饱和度、含水饱和度进行校正。