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摘要：本发明公开了一种耦合多尺度孔缝的页岩油多重介质数值模拟方法。本发明利用嵌入式离散裂缝模型构建页岩储层内的多尺度裂缝，同时采用双重介质模型构建页岩储层内的有机孔隙和无机孔隙，结合吸附模型、扩散模型和应力敏感性模型，根据吸附模型将吸附机理耦合至质量累计项中，再根据扩散模型将扩散项耦合至流体运动方程中，最后根据应力敏感性模型将应力敏感度耦合至流体运动方程中，得到耦合多尺度裂缝的页岩油流动数值模拟模型，模拟页岩油在页岩储层多重介质内的流动情况，本发明克服了多尺度裂缝、有机孔隙、无机孔隙内流体的渗流差异对流动模拟的影响，实现了对页岩储层内页岩油流动的精确模拟，为指导页岩油藏的开发奠定了基础。

主权项：1.一种耦合多尺度孔缝的页岩油多重介质数值模拟方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，根据页岩储层内的裂缝结构，在页岩储层模型内构建嵌入式离散裂缝模型；步骤2，在页岩储层模型内构建双重介质模型，利用双重介质模型模拟页岩储层内的有机孔隙和无机孔隙；步骤3，设置页岩储层模型中孔隙的吸附模型和扩散模型；步骤4，设置页岩储层模型的应力敏感性模型；步骤5，利用页岩储层模型内的嵌入式离散裂缝模型和双重介质模型，结合吸附模型、扩散模型和应力敏感性模型，构建耦合多尺度裂缝的页岩油多重介质流动数值模拟模型；步骤6，利用耦合多尺度裂缝的页岩油流动数值模拟模型，模拟页岩油在页岩储层多重介质内的流动情况；所述步骤1中，具体包括以下步骤：步骤1.1，构建嵌入式离散裂缝模型；所述页岩储层模型内包括水平井模型、基质模型和复杂裂缝模型，复杂裂缝模型内设置有多条裂缝，包括水力裂缝和天然裂缝，其中，天然裂缝设置为页理缝；所述水平井模型和复杂裂缝模型均设置于基质模型内，水平井模型水平设置于基质模型内，复杂裂缝模型内页理缝平行于水平井模型设置，页理缝的轴向方向平行于水平井模型的轴向方向，沿水平井模型的轴向方向设置有多条水力裂缝，水力裂缝垂直于页理缝设置，水力裂缝的轴向方向垂直于页理缝的轴向方向；所述裂缝中流体的流速根据达西定律确定，如公式1所示： 式中，i为裂缝的编号，为流体α在裂缝i中的流速，为流体α在裂缝i中的相对渗透率，为流体α在裂缝i中的粘度，Ki为裂缝i的绝对渗透率，为流体α在裂缝i中的压力，为流体α在裂缝i中的密度，g为重力加速度；步骤1.2，对嵌入式离散裂缝模型进行网格化处理得到裂缝网格，得到多个基质—裂缝单元和裂缝—裂缝单元，设置裂缝网格中基质与裂缝之间的连接关系、裂缝与裂缝之间的连接关系以及水平井与裂缝之间的连接关系；基于非相邻连接设置基质与裂缝之间的连接关系，根据有限体积法将流体在基质—裂缝单元内的流通描述为： 其中， 式中，为基质—裂缝单元中流体α由基质流入裂缝内的体积流量，为基质—裂缝单元中流体α由裂缝流入基质内的体积流量，Tmf为基质—裂缝单元中基质与裂缝的传导率，Krα为流体α的相对渗透率，μα为流体α的粘度，为流体α在基质中的压力，为流体α在裂缝中的压力，Amf为基质—裂缝单元中裂缝面与网格之间的相交面积分数，Kmf为基质与裂缝渗透率的孔隙体积加权调和平均值，dmf为基质—裂缝单元中基质到裂缝面的平均法向距；基于非相邻连接设置裂缝与裂缝之间的连接关系，根据有限体积法将流体在裂缝—裂缝单元内的流通描述为： 其中，裂缝f1与裂缝f2之间的传导率根据两条裂缝半传递率的调和平均值确定，如公式7所示； 式中，为裂缝—裂缝单元中流体α由裂缝f1流入裂缝f2内的体积流量，为裂缝—裂缝单元中流体α由裂缝f2流入裂缝f1内的体积流量，为流体α在裂缝f1中的压力，为流体α在裂缝f2中的压力；Tff为裂缝f1与裂缝f2之间的传导率，为裂缝f1的半传递率，为裂缝f2的半传递率，裂缝的半传导率计算公式为： 式中，为裂缝i的半传导率，为裂缝i的渗透率，为裂缝i的开度，为裂缝f1与裂缝f2之间交线的长度，为裂缝i中心到交线的距离；基于非相邻连接设置水平井与裂缝之间的连接关系，根据有限体积法将流体水平井与裂缝之间的流通描述为： 式中，WIf为流体由水平井流入裂缝内的体积流量，Kf为裂缝的渗透率，wf为裂缝宽度，re为等效半径，rw为水平井的井半径，s为表皮因子，用于修正嵌入式离散裂缝模型中低渗透裂缝所引起的误差；所述步骤2中，具体包括以下步骤：步骤2.1，在页岩储层模型的基质模型内构建双重介质模型，双重介质模型内包括多层有机质层和多层无机质层，有机质层夹设于无机质层之间，将无机质视为叠加在有机质上的连续介质，有机质层内设置有有机孔隙，无机质层内设置有无机孔隙；步骤2.2，对双重介质模型内的有机质层和无机质层进行网格划分，得到有机质网格和无机质网格，将无机质网格视为叠加在有机质网格上的连续体，有机质网格和无机质网格之间通过转移项相互作用，进行质量流量交换，如公式9所示： 其中，通过单独处理流体在有机质网格或无机质网格各矩阵块面上的转移，得到流体在网格上的总转移为： 式中，t为时间，φm为基质孔隙度，ρα为流体α的密度，Sα为流体α的饱和度，τα为迂曲度，Lx为网格的长度，Ly为网格的宽度，Lz为网格的高度，为流体α在矩阵块面j上的转移，j为矩阵块面的编号，σj为矩阵块面j的形状因子，为矩阵块面j的渗透率，为流体α在矩阵块面j上的流度，P为压力，为流体α在矩阵块面j上的势，为网格中心的势，N为矩阵块面的总数；所述步骤3中，页岩储层模型中包括无机孔隙和有机孔隙，采用BET固液多层吸附表征页岩储层模型中孔隙的固液吸附，构建吸附模型，如公式11所示： 式中，Q为孔隙的固液吸附量，Qm为饱和蒸气压条件下孔隙的吸附量，c为吸附量计算系数，P为孔隙压力，P0为饱和蒸气压；采用Fick定律对表征页岩储层模型中页岩油在干酪根中的扩散，构建扩散模型，如公式12所示： 式中，为流体α的扩散量，φ为孔隙度，为流体α中组分β的扩散系数，为组分β在流体α中的摩尔分数，β为流体α中的组分；所述步骤4中，通过分析层理发育、层理发育不明显和无层理发育页岩储层的应力敏感性，选取应力敏感系数，表征页岩储层模型孔隙的应力敏感性，构建应力敏感性模型，如公式13所示： 式中，K为压力为p时页岩储层模型的渗透率，Ki为压力为pi时页岩储层模型的渗透率，a为应力敏感性系数；所述步骤5中，利用嵌入式离散裂缝模型构建页岩储层内的多尺度裂缝，同时采用双重介质模型构建页岩储层内的有机孔隙和无机孔隙，结合吸附模型、扩散模型和应力敏感性模型，根据吸附模型将吸附机理耦合至质量累计项中，再根据扩散模型将扩散项耦合到流体的运动方程中，最后根据应力敏感性模型将应力敏感度作为页岩储层的渗透率影响因子耦合至流体的运动方程中，得到耦合多尺度裂缝的页岩油流动数值模拟模型；所述耦合多尺度裂缝的页岩油多重介质流动数值模拟模型中，有机质层内油相和水相的渗流模型，如公式14和公式15所示： 式中，φom为有机质孔隙度，ρo为页岩储层内的原油密度，ρosc为地面条件下原油的密度，So为含油饱和度，δs为页岩油吸附量，为页岩油吸附密度，Fomp为有机质层的应力敏感渗透率影响系数，Kom为有机质层的渗透率，kro为油相的相对渗透率，μo为油相的粘度，po为地层中的油相压力，ρo为油相的密度，z为油藏厚度，为扩散项，为有机质层中油相的源汇项，为有机质层向无机质层中油相的窜流量，为有机质层向裂缝i中油相的窜流量，Nf为裂缝数量，ρw为页岩储层内水相的密度，Sw为含水饱和度，ρwsc为地面条件下水相的密度，krw为水相的相对渗透率，μw为水相的粘度，pw为地层中的水相压力，ρw为水相的密度，为有机质层中水相的源汇项，为有机质层向无机质层中水相的窜流量，为有机质层向裂缝i中水相的窜流量；无机质层内油相和水相的渗流模型，如公式16和公式17所示： 式中，φim为无机质层的孔隙度，Fimp为无机质层的应力敏感渗透率影响系数，Kim为无机质层的渗透率，为无机质层中油相的源汇项，为无机质层向有机质层中油相的窜流量，为无机质层向裂缝i中油相的窜流量，为无机质层中水相的源汇项，为无机质层向有机质层中水相的窜流量，为无机质层向裂缝i中水相的窜流量；裂缝内油相和水相的渗流模型，如公式18和公式19所示： 式中，φf为裂缝孔隙度，Ffp为裂缝的应力敏感渗透率影响系数，Kf为裂缝渗透率，为第k个裂缝中油的源汇项，为第k个裂缝向有机质层中油相的窜流量，为第k个裂缝向无机质层中油相的窜流量，为第k个裂缝向第i个裂缝中油相的窜流量，为第k个裂缝中水的源汇项，为第k个裂缝向有机质层中水相的窜流量，为第k个裂缝向无机质层中水相的窜流量，为第k个裂缝向第i个裂缝水相的窜流量；所述耦合多尺度裂缝的页岩油多重介质流动数值模拟模型中，初始条件和边界条件设置为： 式中，为页岩油多重介质流动数值模拟模型中裂缝的边界压力，pwf为页岩油多重介质流动数值模拟模型中水平井模型的井底流压，pini为页岩油多重介质流动数值模拟模型中油藏的初始压力，pm|t＝0为页岩油多重介质流动数值模拟模型中基质的初始压力，为页岩油多重介质流动数值模拟模型中裂缝的初始压力，为页岩油多重介质流动数值模拟模型中基质的边界流量，为页岩油多重介质流动数值模拟模型中裂缝的边界流量。

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百度查询： 中国石油大学(华东) 一种耦合多尺度孔缝的页岩油多重介质数值模拟方法