吳軍來(lái)， 劉月田， 羅 婕

（1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石油大港油田灘海開(kāi)發(fā)公司，天津 300280）

裂縫性應(yīng)力敏感油藏流固耦合的數(shù)值模擬

吳軍來(lái)1，2， 劉月田2， 羅 婕3

（1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石油大港油田灘海開(kāi)發(fā)公司，天津 300280）

以裂縫各向異性全張量滲透率動(dòng)態(tài)耦合滲流模型為基礎(chǔ)，建立三維三相裂縫各向異性特低滲透油藏流固耦合數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用模塊化顯示耦合迭代求解建立流固耦合滲流數(shù)值模擬方法，編制耦合求解程序.研究表明：對(duì)于裂縫性油藏，隨著油藏開(kāi)采過(guò)程中壓力的變化，巖石變形和儲(chǔ)層介質(zhì)的各向異性應(yīng)變特性使開(kāi)發(fā)過(guò)程中多組裂縫的變形程度不同，引起裂縫滲透率的非線性變化，進(jìn)而使油藏裂縫滲透率張量主值發(fā)生旋轉(zhuǎn)，改變液流方向、影響油藏開(kāi)發(fā)效果.

相似材料；物理模擬；各向異性；裂縫變形；全張量滲透率

0 引言

流體在裂縫各向異性特低滲透儲(chǔ)層中的滲流屬于非線性滲流范疇，且伴隨有巖石變形引起的油藏物性參數(shù)變化，是一種較為復(fù)雜的巖石力學(xué)－油藏滲流耦合問(wèn)題.人們發(fā)現(xiàn)裂縫性介質(zhì)變形引起的非線性滲流問(wèn)題對(duì)油藏開(kāi)發(fā)效果具有顯著影響［1－4］.有關(guān)裂縫變形非線性滲流機(jī)理研究的報(bào)道很多，近十幾年來(lái)成為人們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題.裂縫變形非線性滲流研究近十幾年來(lái)成為人們研究的熱點(diǎn)，但現(xiàn)有的研究中大都沒(méi)有考慮裂縫滲透率各向異性的影響，只有一部分研究者［5－11］在油藏滲流問(wèn)題研究中同時(shí)考慮了裂縫變形和各向異性特點(diǎn).目前，以達(dá)西滲流模型為基礎(chǔ)，將裂縫處理為簡(jiǎn)化各向異性、且不考慮油藏巖石變形等影響的一些商業(yè)化油藏?cái)?shù)值模擬軟件很難客觀描述裂縫各向異性特低滲透油藏的滲流機(jī)理、開(kāi)發(fā)規(guī)律以及動(dòng)態(tài)特征，造成對(duì)該類(lèi)油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中很多問(wèn)題認(rèn)識(shí)不清.

以裂縫各向異性全張量滲透率動(dòng)態(tài)耦合滲流模型為基礎(chǔ)，通過(guò)考慮裂縫介質(zhì)變形引起的非線性滲流、油藏滲透率的各向異性以及基質(zhì)-裂縫交換動(dòng)態(tài)滲吸等因素，建立三維三相裂縫各向異性特低滲透油藏流固耦合數(shù)學(xué)模型.導(dǎo)出裂縫各向異性油藏流固耦合滲流數(shù)值離散模型，建立比較方便實(shí)用的油藏流固耦合數(shù)值模擬方法，為裂縫性油藏的合理高效開(kāi)發(fā)提供理論方法和技術(shù)支持，也為同類(lèi)問(wèn)題的研究提供方法和借鑒.

1 流固耦合數(shù)值模型的建立

1.1 物理模型

目前，對(duì)于天然裂縫性油藏的理論模型大致可分為離散性模型和連續(xù)性模型兩大類(lèi)：①離散性模型包括離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型和離散管網(wǎng)模型；②連續(xù)性模型包括單重介質(zhì)模型和雙重介質(zhì)模型，其中雙重介質(zhì)模型是油氣田開(kāi)發(fā)應(yīng)用最廣的一種模型，主要是以Barrenblatt和Warren＆Root在上個(gè)世紀(jì)60年代提出的雙重孔隙／雙重滲透模型為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的.本文研究主要是針對(duì)天然裂縫性特低滲透油藏，一般采用雙孔單滲模型進(jìn)行描述，其物理模型如圖1所示，即油藏中每一點(diǎn)都存在有基質(zhì)和裂縫兩種介質(zhì)，基質(zhì)被相互平行排列的裂縫分割成單個(gè)基質(zhì)塊，每種介質(zhì)有獨(dú)立的水動(dòng)力場(chǎng)，基質(zhì)和裂縫通過(guò)竄流將其聯(lián)系起來(lái)，并且滿(mǎn)足如下條件：①油藏符合Warren＆Root雙重介質(zhì)模型，且油、氣、水三相為雙孔單滲流動(dòng)，其中只有裂縫中的流體參與流動(dòng)，基質(zhì)巖塊是流體的主要儲(chǔ)集空間；②流體服從達(dá)西定律；③裂縫系統(tǒng)中的毛管力可以忽略；④裂縫與基質(zhì)巖塊之間壓力瞬間達(dá)到平衡；⑤基質(zhì)巖塊飽和度的變化只與時(shí)間、裂縫壓力和裂縫飽和度的變化有關(guān)——滲吸作用.

圖1 雙重孔隙介質(zhì)模型示意圖Fig.1 Schematic of double-porositymodel

同時(shí)，在地質(zhì)力學(xué)模型中也將含裂縫的巖石處理成等效連續(xù)體.所謂裂縫性巖體的等效連續(xù)介質(zhì)是一種同時(shí)包含裂縫和基質(zhì)塊的第三種均質(zhì)、各向同性的介質(zhì)材料，具有裂縫和基質(zhì)的雙重屬性，因而這種介質(zhì)材料的力學(xué)參數(shù)如楊氏模量、泊松比等是由基質(zhì)和裂縫共同作用的等效函數(shù)值.

1.2 基本假設(shè)

1）油藏開(kāi)采過(guò)程中的滲流為等溫滲流，不考慮溫度變化的影響；

2）認(rèn)為天然氣不溶于水；

3）油藏中只有油、氣、水三相；

4）油藏中的氣體溢出是瞬時(shí)完成的，即認(rèn)為油藏中的油、氣兩相瞬時(shí)地達(dá)到相平衡狀態(tài)；

5）油、水之間互不相溶；

6）油藏為各向異性；

7）考慮流體和巖石的壓縮性以及巖石的變形；

8）考慮重力及油水重度差的影響.

1.3 應(yīng)力場(chǎng)數(shù)學(xué)模型

其中，拉普拉斯算子?2＝ ?2／?x2＋?2／?y2＋?2／?z2；剪切模量G ＝E／2（1＋v）；拉梅常數(shù)λ ＝ μE／［（1＋v）（1－2v）］；體積應(yīng)變e＝ ?u／?x＋?v／?y＋?w／?z．

1.4 滲流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型

裂縫性應(yīng)力敏感油藏的滲流數(shù)學(xué)模型與常規(guī)的各向異性油藏一樣，詳細(xì)滲流數(shù)學(xué)模型請(qǐng)參考文獻(xiàn)［12］，在此就不在贅述.

1.5 動(dòng)態(tài)耦合模型

由于巖石多孔介質(zhì)的變形作用，油藏開(kāi)采過(guò)程中儲(chǔ)層物性是動(dòng)態(tài)變化的，所以流固耦合油藏?cái)?shù)值模擬的關(guān)鍵是要建立能客觀反映流固耦合效應(yīng)的物性參數(shù)動(dòng)態(tài)模型.

地質(zhì)力學(xué)模型是以流體孔隙壓力作為外部荷載，而在多孔介質(zhì)滲流中則會(huì)出現(xiàn)很多不同的壓力值.本文采用加權(quán)平均的方法得到平均的孔隙流體壓力，下面給出幾種不同的平均孔隙流體壓力定義：

對(duì)于多相流，利用飽和度加權(quán)平均方法可得多相流動(dòng)時(shí)流體的平均孔隙壓力值.例如，對(duì)于油水兩相流時(shí)，其表達(dá)式為

其中，So、Sw分別為油相、水相的飽和度值；po、pw分別為油相、水相的相壓力值.

對(duì)于裂縫性油藏的雙重介質(zhì)而言，根據(jù)滲流方程可以計(jì)算出每一重介質(zhì)的孔隙壓力值，定義平均孔隙流體壓力為每重介質(zhì)孔隙壓力值的孔隙度加權(quán)平均值，即

其中，φm、φf(shuō)分別為基質(zhì)、裂縫的孔隙度值；pm、pf分別為基質(zhì)、裂縫的孔隙流體壓力值.

結(jié)合式（8）～（9），定義裂縫性雙重介質(zhì)內(nèi)油水兩相流條件下的平均孔隙流體壓力值，其表達(dá)式為

1）基質(zhì)系統(tǒng)

對(duì)于基質(zhì)巖塊的應(yīng)力變形特征按一般單重介質(zhì)模型的應(yīng)力變形處理，圖2所示為三維應(yīng)力作用下的基質(zhì)巖體，巖體變形引起的孔隙度、滲透率變化可以根據(jù)平均有效應(yīng)力變化來(lái)確定，即

其中，φmi、kmi分別為初始孔隙度和初始滲透率值.

定義平均有效應(yīng)力為

體積應(yīng)變就是油藏開(kāi)采過(guò)程中巖石多孔介質(zhì)單位體積的體積變化值，其表達(dá)式為

圖2 基質(zhì)巖塊的應(yīng)變模型示意圖Fig.2 Schematic ofmatrix block strain model

孔隙度動(dòng)態(tài)耦合模型：由于體積應(yīng)變隱含了油藏巖石基質(zhì)本身力學(xué)特性的綜合效應(yīng)，且不論是何種變形均有效，而且對(duì)于均勻介質(zhì)而言，基質(zhì)的變形是沒(méi)有方向性的，本文直接采用冉啟全推導(dǎo)的孔隙度～體積應(yīng)變的關(guān)系式，

2） 裂縫系統(tǒng)［13－14］

相對(duì)于基質(zhì)而言，由于裂縫孔隙度很小，所以不考慮開(kāi)發(fā)滲流過(guò)程中裂縫孔隙度的變化.裂縫動(dòng)態(tài)滲透率采用完全各向異性滲透率耦合模型，假設(shè)油藏內(nèi)某井筒穿過(guò)的任意一微元體積內(nèi)，測(cè)井顯示存在N組裂縫，其中第i組裂縫的方位角為βi，i＝1，2，…，N，裂縫傾角為αi，裂縫密度為di，平均裂縫寬度為bi，裂縫平行滲透率為ki.假設(shè)第i組裂縫的平行滲透率值與其密度和寬度的乘積成正比關(guān)系，即

其中，p為單元體的平均地層壓力，MPa；Δp為單元體兩端的注采壓差，MPa；k0為單元體內(nèi)平均單位ci所提供的裂縫滲透率，D；bi為第i組裂縫變形程度的擬合參數(shù)，小數(shù)；αi為第i組裂縫的裂縫傾角，°；βi為第i組裂縫的裂縫方位角，°；N為裂縫組數(shù)，整數(shù).

2 耦合求解方法

2.1 耦合求解基本理論

1）耦合方法

早期，大多油藏?cái)?shù)值模擬工作都只是單一的研究流體流動(dòng)規(guī)律.在這些流動(dòng)模型中，只是通過(guò)一個(gè)參數(shù)即巖石壓縮系數(shù)來(lái)考慮流體流動(dòng)時(shí)巖石的變形，這是一種較為簡(jiǎn)化的流固耦合方法.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和油藏地質(zhì)研究的深入，人們?cè)絹?lái)越重視油藏開(kāi)采滲流過(guò)程中巖石固體對(duì)流體滲流的影響，常用的耦合方法有兩種：①孔隙體積耦合法（pore volume coupling）：流動(dòng)模型中使用巖石壓縮系數(shù)來(lái)考慮孔隙度變化的影響.這些參數(shù)的測(cè)量往往是通過(guò)單軸實(shí)驗(yàn)得到的，通常被認(rèn)為是常數(shù)或壓力的函數(shù)，或壓力和含水飽和度的函數(shù).孔隙度的變化值可由平均體積應(yīng)變計(jì)算得到，這種將體積應(yīng)變作為影響多孔介質(zhì)中流體流動(dòng)的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的方法叫做孔隙體積耦合法.這種方法可以很好的解決那些孔隙度變化較大的油藏流固耦合問(wèn)題，如疏松砂巖或未膠結(jié)的稠油油藏.②流動(dòng)屬性耦合法（flow properties coupling）：類(lèi)似于巖石壓縮性的影響，應(yīng)力的變化對(duì)滲透率的大小和方向都有很大影響.在一些流動(dòng)模型中，利用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)考慮這些參數(shù)隨孔隙壓力的變化忽略了應(yīng)力的影響.這種考慮流動(dòng)與應(yīng)力及其對(duì)滲透率的影響，并將地質(zhì)參數(shù)融入到滲透率計(jì)算中的方法叫做流動(dòng)屬性耦合法.

2）耦合算法

目前的耦合求解算法有五種，分別是完全耦合、迭代耦合、直接耦合、解耦耦合及擬耦合，其中完全耦合和迭代耦合應(yīng)用較多.完全耦合方法是將流動(dòng)方程和介質(zhì)變形位移方程同時(shí)求解，通常采用有限元法進(jìn)行求解.其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)復(fù)雜、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng).迭代耦合方法是通過(guò)一個(gè)界面將應(yīng)力模型求解器和流動(dòng)模型求解器進(jìn)行耦合，模型的求解分別在各自的求解器中進(jìn)行.在每一個(gè)求解時(shí)間迭代步中，流動(dòng)方程和位移方程都是分別求解，然后通過(guò)孔隙體積或滲透率計(jì)算進(jìn)行耦合起來(lái).迭代耦合模擬也叫兩步耦合法，其優(yōu)點(diǎn)是能將復(fù)雜的滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)耦合在一起，缺點(diǎn)是運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算穩(wěn)定性差.

3）數(shù)值計(jì)算方法

流固耦合問(wèn)題一般采用數(shù)值方法進(jìn)行求解，目前較為成熟的數(shù)值計(jì)算方法有三種：有限差分法、有限單元法、有限體積元法.

2.2 耦合求解新方法

通過(guò)總結(jié)前人研究成果，提出一種全新的耦合求解思路：首先，考慮到基質(zhì)和裂縫系統(tǒng)的不同影響，對(duì)二者采用不同的耦合方法，即基質(zhì)系統(tǒng)采用孔隙體積耦合、而裂縫系統(tǒng)采用流動(dòng)屬性耦合；其次，耦合算法采用二步法顯式迭代耦合，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，且收斂性好、計(jì)算速度快；最后采用模塊化求解思想，即將整個(gè)求解過(guò)程分為三大模塊，分別是地質(zhì)力學(xué)計(jì)算模塊、流體滲流計(jì)算模塊和耦合模型計(jì)算模塊，其中地質(zhì)力學(xué)模型采用顯式差分迭代求解、而流體滲流模塊采用全隱式差分迭代求解，通過(guò)耦合模塊計(jì)算體現(xiàn)二者的相互作用、相應(yīng)影響.整個(gè)耦合求解方法的框架如圖3所示.

圖3 應(yīng)力滲流耦合求解框架圖Fig.3 Framework of stress＆seepage coupled solving

3 耦合程序設(shè)計(jì)及計(jì)算實(shí)例

3.1 耦合程序設(shè)計(jì)

整個(gè)耦合程序設(shè)計(jì)包括流體滲流模塊、地質(zhì)力學(xué)模型及耦合主程序三部分.流體滲流模塊程序與一般的各向異性油藏?cái)?shù)值計(jì)算方法一樣［12］，主要分三個(gè)部分：前處理過(guò)程、主程序部分和后處理部分.地質(zhì)力學(xué)模塊的程序設(shè)計(jì)主要是通過(guò)借助FLAC3D編程求解器進(jìn)行設(shè)計(jì)求解的.FLAC3D求解器［15］（Fast Lagrangian Analysis of Continua）由美國(guó)Itasca公司開(kāi)發(fā)的三維有限差分巖土／巖石力學(xué)模擬器，其建模及運(yùn)算求解過(guò)程包括單元與網(wǎng)格的生成、本構(gòu)模型的選取、材料參數(shù)賦值、初始及邊界條件的設(shè)置、初始化平衡求解以及通過(guò)將流體孔隙壓力作為外部荷載來(lái)模擬油藏油井開(kāi)采過(guò)程.

迭代耦合求解過(guò)程由MATLAB主程序控制，流固耦合數(shù)值模型的求解方法采用的是顯式交替迭代求解方式，即巖石變形模型滯后于滲流模型一個(gè)時(shí)間步，滲流模型采用全隱式有限差分法求解，并將流體孔隙壓力增量等參數(shù)傳給巖石變形模型；而巖石變形模型則采用顯示拉格朗日有限差分法求解，并將求出的體積應(yīng)變、位移以及基質(zhì)、裂縫系統(tǒng)的孔隙度和滲透率等屬性參數(shù)傳遞給滲流模型，由物性參數(shù)動(dòng)態(tài)模型計(jì)算新的物性參數(shù).整個(gè)求解過(guò)程如圖4所示，主要求解步驟有

1）油藏滲流數(shù)值模型的建立與初始化平衡計(jì)算，同時(shí)創(chuàng)建相應(yīng)的巖石地質(zhì)力學(xué)模型，獲得油藏內(nèi)流體滲流場(chǎng)初始狀態(tài)分布和巖石初始應(yīng)力場(chǎng)分布情況；

2）運(yùn)行流體滲流模型，提取壓力數(shù)據(jù)并將網(wǎng)格壓力值插值為節(jié)點(diǎn)壓力值，同時(shí)創(chuàng)建地質(zhì)力學(xué)模型所需的節(jié)點(diǎn)壓力文件；

3）將流體孔隙壓力作為外部荷載，通過(guò)運(yùn)行地質(zhì)力學(xué)模型，計(jì)算出有效壓力、體積應(yīng)變等參數(shù)值，并利用FISH語(yǔ)言提取這些參數(shù)值；

4）根據(jù)耦合方程計(jì)算出新的孔隙度和滲透率值等物性參數(shù)值，更新滲流模型；

5）重復(fù)步驟2）～4），直至油藏開(kāi)采過(guò)程結(jié)束，模擬計(jì)算停止.

圖4 耦合求解程序設(shè)計(jì)過(guò)程Fig.4 Programming process of coupling solution

3.2 計(jì)算實(shí)例

假設(shè)某一油藏單元，發(fā)育明顯的裂縫，裂縫均為直劈縫，裂縫傾角為90°，屬于典型的壓力敏感裂縫性油藏，油藏埋深970m，油水界面在－1 542m左右.原始地層壓力15.17 MPa，原始飽和壓力13.14 MPa，地飽壓差小，屬高飽和程度的未飽和油藏.原始溶解油氣比51 m3·m－3，體積系數(shù)1.134.地下原油密度0.814 g·cm ，原油粘度為8.9 cp.

采用笛卡爾直角坐標(biāo)系分別建立油藏雙孔單滲滲流模型和地質(zhì)力學(xué)模型，其中油藏滲流模型總的有效網(wǎng)格數(shù)為1 800，網(wǎng)格維數(shù)為30×30×2，網(wǎng)格尺寸大小為10 m×10 m×10 m；地質(zhì)力學(xué)模型總的有效網(wǎng)格為900，網(wǎng)格維數(shù)為30×30×1，網(wǎng)格尺寸大小為10 m×10 m×10 m.油藏單元面積為90 000 m2，縱向上一層，且為油層.油藏流體及地質(zhì)力學(xué)物性參數(shù)如表1所示.忽略裂縫系統(tǒng)的油水毛管力.假設(shè)模型的左右、前后和底部均為封閉邊界，位移為0，模型上部垂向應(yīng)力為20.37 MPa.

表1 油藏流體及地質(zhì)力學(xué)基本參數(shù)表Table 1 Basic parameters of reservoir fluid and geologicalmechanics

如圖5所示，假設(shè)均質(zhì)各向異性應(yīng)變介質(zhì)油藏單元內(nèi)發(fā)育兩組正交裂縫，在油藏原始條件下，油藏為裂縫各向異性，即兩組裂縫的初始滲透率不相同，第1組裂縫的初始平均滲透率為300 mD、第2組裂縫的初始平均滲透率為1 000 mD，并且兩組裂縫的壓力敏感程度也不同，第2組裂縫的壓力敏感變形程度比第1組裂縫強(qiáng).

圖5 正交裂縫網(wǎng)絡(luò)分布示意圖Fig.5 Orthogonal fracture network distribution

1）單相流

圖6為采油井附近裂縫滲透率張量變化曲線圖及相應(yīng)的橢圓圖.隨著開(kāi)采時(shí)間的延長(zhǎng)，地層壓力逐漸下降，裂縫滲透率張量由原始的橢圓形變?yōu)閳A形、接著又變?yōu)闄E圓形，且逐漸收縮，油藏滲透率由初始的裂縫各向異性逐漸變?yōu)楦飨蛲?，最后又變?yōu)楦飨虍愋?，主值方向由最初的與y軸平行，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后變?yōu)榕cx軸平行.油藏開(kāi)采過(guò)程中，地層平均壓力的下降不僅改變儲(chǔ)層裂縫滲透率主值的大小，同時(shí)也改變了裂縫滲透率的主值方向，加劇了油藏滲透率的各向異性程度.圖7為日產(chǎn)油和累產(chǎn)油隨開(kāi)采時(shí)間的變化關(guān)系.單井衰竭式開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于油藏平均壓力的逐漸降低，介質(zhì)變形造成裂縫滲透率下降和裂縫各向異性主值方向的旋轉(zhuǎn)，使得油藏在開(kāi)采過(guò)程中表現(xiàn)出極強(qiáng)的各向異性，油藏的整體開(kāi)發(fā)效果變差.未耦合模型一般情況下不考慮應(yīng)力敏感對(duì)裂縫滲透率張量的影響.

2）油水兩相流

圖8為注水井和采油井附近地層裂縫滲透率隨開(kāi)發(fā)時(shí)間的變化.注水井附近地層由于注水壓力較大，地層裂縫完全開(kāi)啟，由于第2組裂縫較為敏感，第2組裂縫變形較大，從而加劇了注水井附近儲(chǔ)層裂縫滲透率各向異性，使得平面各向異性程度更大；而對(duì)于采油井附近地層，由于井底流壓下降，第2組裂縫先閉合，注水井附近裂縫滲透率張量由橢圓形變?yōu)閳A形、再由圓形又變?yōu)闄E圓形.不僅滲透率張量主值大小發(fā)生變化、主值方向也發(fā)生旋轉(zhuǎn)，即由原始的與y軸平行變?yōu)楹髞?lái)的與x軸平行.

圖6 采油井附近滲透率張量變化Fig.6 Permeability tensor near a producer

圖7 產(chǎn)量隨生產(chǎn)時(shí)間的變化關(guān)系Fig.7 Oil production as a function of time

圖8 地層平面滲透率張量變化（左為注水井、右為采油井）Fig.8 Variation of permeability tensor in formation planar（Left：injector，Right：producer）

圖9～10分別為日產(chǎn)油、累產(chǎn)油以及含水率隨開(kāi)采時(shí)間的變化.由于各向異性的影響，注水波及區(qū)域呈現(xiàn)明顯的方向性，注水波及面積極為不均勻，油井過(guò)早見(jiàn)水，整個(gè)模型的注水開(kāi)發(fā)效果變差.

圖9 產(chǎn)油量隨生產(chǎn)時(shí)間的變化Fig.9 Oil production as functions of time

圖10 含水率隨生產(chǎn)時(shí)間的變化Fig.10 Water cut as functions of time

4 結(jié)論

1）通過(guò)借助新型的流固耦合動(dòng)態(tài)模型，并運(yùn)用模塊化顯示耦合迭代求解方法，建立了合理有效的裂縫性應(yīng)力敏感油藏?cái)?shù)值模擬方法，很好地揭示了該類(lèi)油藏的開(kāi)發(fā)滲流規(guī)律.

2）對(duì)于裂縫性壓力敏感油藏而言，介質(zhì)變形對(duì)裂縫的影響遠(yuǎn)大于對(duì)基質(zhì)的影響，即裂縫的壓力敏感程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基質(zhì).隨著油藏開(kāi)采過(guò)程中壓力的變化，巖石變形對(duì)油藏屬性的影響較大，且裂縫的壓力敏感程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基質(zhì).注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中由于介質(zhì)的變形，注采壓差過(guò)大很容易形成‘易注難采'，對(duì)油藏開(kāi)發(fā)極為不利.

3）對(duì)于同時(shí)發(fā)育多組裂縫的油藏，隨著油藏開(kāi)采過(guò)程中壓力的變化，巖石變形和儲(chǔ)層介質(zhì)的各向異性應(yīng)變特性會(huì)使開(kāi)發(fā)過(guò)程中兩組裂縫的變形程度不同，引起裂縫滲透率的非線性變化，進(jìn)而使油藏裂縫滲透率張量主值發(fā)生旋轉(zhuǎn)，改變液流方向、影響油藏開(kāi)發(fā)效果.

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Numerical Simulation of Fluid-Solid Coup ling in Fractured Stress-sensitive Reservoirs

WU Junlai1，2，LIU Yuetian2，LUO Jie3
（1．Petroleum Exploration and Production Research Institute ofSINOPEC，Beijing 100083，China；2．Department of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China；3．Shallowwater Development Company ofDagang Oilfield Ltd，PetroChina，Tianjin 300280，China）

With dynamic coupling model of fractured anisotropic full-tensor permeability，a complete three-dimensional three-phase fluid-solid couplingmodel for anisotropic ultra-low permeability reservoir is established.Usingmodular explicit coupling iteration，we establish a fluid＆solid coupling seepage numerical simulation method considering fracture deformation and corresponding coupling program.It shows that for fractured reservoir，with change of reservoir pressure in process ofmining，rock deformation and anisotropy of reservoir medium strain can make various deformation degree in multiple sets of cracks，cause nonlinear change of fracture permeability，which makes principal value of reservoir fracture permeability tensor rotating，changing flow direction，affecting reservoir development effect.

similarmaterial；physical simulation；anisotropy；fracture deformation；full tensor permeability

date：2013－08－24；Revised date：2013－11－28

TE319

A

1001-246X（2014）04-0455-10

2013－08－24；

2013－11－28

國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX05009）資助項(xiàng)目

吳軍來(lái)（1983－），男，博士，工程師，主要從事油藏滲流力學(xué)、油氣田開(kāi)發(fā)及數(shù)值模擬研究，E-mail：wujunlai2004＠163.com