技术领域
[0001] 本
发明涉及油气田开发领域的完井油藏模拟方法，特别涉及一种基于迭代算法的完井油藏非稳态耦合方法。
背景技术
[0002] 智能完井1997年首次应用于挪威的Snorre海上平台，其良好的应用效果得到国内外油气公司的重视，并在油田中得到了广泛的推广。经过二十余年的发展，智能完井已经逐步成为改变传统生产系统及油藏开发管理的革命性技术之一。智能完井最初普遍应用在海上油气田的开发过程中，约占总数的70％。如今，智能完井已广泛应用在各种类型的新老油田，涵盖不同作业环境(海上、陆地、沙漠等)、不同油藏类型(
砂岩、
碳酸盐)和不同开发井型(直井、
水平井、多分支井、大位移井等)的各类复杂情况。智能完井的井下可控性给油气田开发和油藏管理提供了巨大的便利，但是合理调控井下控制装置达到优化生产动态、提高油藏管理能
力、提高最终采收率的目的却并非易事。实际上，优化调控是一个复杂、动态、系统的过程。利用智能完井进行油气田开发的方案设计和实时调控，最主要的依据是完井及油藏的实时模拟和动态预测。众多学者从不同的
角度出发，探索了多种完井与油藏模拟的耦合方法。现有研究中，CN 201610978645.1公布了一种井筒与油藏耦合条件下的水平井地质优化设计方法，主要利用目标油藏进行精细油藏描述、藏精细地质模型对油藏模型进行不断修正和完善，然后按照水平井设计的规范和要求进行优化设计。中国
专利CN 201410638037.7公布了一种裂缝-油藏-井筒的耦合模型，对于输入参数，利用N-R迭代方法对耦合模型进行了全隐式差分，从而实现了对油藏、裂缝、井筒参数的同时求解。中国专利CN201910062416.9公布了一种基于压力和
温度连续性原理，耦合井筒模型与储层模型模拟双管SAGD水平井开发过程中油藏内压力、温度、
蒸汽入流量以及井筒沿程
蒸汽压力、温度和干度等参数的分布规律，采用全隐式有限差分法和迭代技术对模型进行求解。2004年第01期，西南石油学院学报，段永刚等人较早提出利用解析式联立方程的方法求解井筒和油藏耦合条件下的压力和流量分布。2011年第33卷第06期，石油钻采工艺，罗艳艳等人探讨了利用解析式的方法联立油藏渗流和井筒流动的耦合方法。2011年第33卷第05期，石油钻采工艺，张林等人指出解析式计算的
精度远远低于考虑油藏渗流耦合的情况下对水平井进行网格细分后所得到的产量，并提出了完井与油藏渗流的稳态耦合方法来描述水平井井筒压力分布和分段完井的产量预测。2015年第39卷第06期，中国石油大学学报(自然科学版)，陈阳等人引入拟传导率的概念建立统一形式的油藏渗流、井筒管流和筛管控流的解析式耦合模型，然后利用有限差分的形式求解。2015年第37卷第4期，西南石油大学学报(自然科学版)，乐平等人针对底水油藏的多分支井，利用储层细分的方法代替井筒细分的处理方法，建立了底水油藏鱼骨分支水平井储层渗流与井筒流动的耦合模型。2017年第29期第2卷，中国海上油气，安永生等人联合油藏、ICD、井筒流动模型建立一体化耦合模型，利用有限差分的方法求解并预测底水油藏水平井ICD完井的动态模拟。
[0003] 存在的主要问题是：(1)井筒油藏耦合模型只包含井筒的
多相流动，并且通常采用解析式的耦合方法，忽略了完井方式影响和近井储层的非均质性，更无法考虑智能完井工具
对流动方向和流量影响，因此无法适用于智能完井与油藏模型的耦合。(2)井筒油藏耦合模型通常基于井筒稳态流动假设，然而智能完井控流装置实现了井下动态调整，使得井筒流入规律实时变化，因此需要考虑非稳态流动，建立智能完井与油藏模型的耦合方法。
发明内容
[0004] 为了克服上述
现有技术的
缺陷，本发明的目的是提供一种基于迭代算法的智能完井与油藏非稳态耦合方法，该方法基于独立运行的油藏
模拟器和完井模拟器，以迭代的方式实现耦合流动的非稳态模拟，充分考虑智能完井与油藏之间的相互影响以及智能完井调控产生的非稳态流动特征，通过在每一时间步进行迭代并将迭代结果按时间进行步进，实现开发周期内非稳态的耦合流动模拟，准确模拟和预测智能完井动态调控下油藏的开发动态，为进一步优化调控和提高开发效率提供了依据。
[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0006] 一种基于迭代算法的智能完井与油藏非稳态耦合方法，包括下述步骤：
[0007] 步骤一、获取耦合模拟所需参数：包括油藏尺寸、压力、孔隙度、渗透率、
饱和度，井底流压，智能完井开度，耦合过程利用独立运行的油藏模拟器和完井模拟器，其结果通过以下算法步骤进行耦合；
[0008] 步骤二、在耦合迭代前，确定初始状态，在初始时间步T＝Δt，初始井筒压力沿水平井井筒的压力均为井底流压pBH；油藏模型则为初始油藏模型，在其它任一时间步，初始的智能完井和油藏的压力及饱和度为上一时间步的计算结果；
[0009] 步骤三、在任一时间步T＝t进行耦合迭代运算，首先，将井筒压力曲线输入至油藏模拟器，通过模拟计算得到含井网格的压力和流量分布；其次，将上述含井网格压力和流量分布输入完井模拟器，通过模拟计算得到井筒的压力分布以及新的含井网格的压力和流量；
[0010] 步骤四、对比时间步T＝t时，油藏模拟器和完井模拟器分别计算的含井网格的压力和流量，如果误差小于设定误差，即满足收敛条件，即得到该时间步的井筒压力/流量及油藏动态；如果误差大于设定误差，即不满足收敛条件，则重复步骤三，进行下一迭代步运算，直到满足收敛条件，完成该时间步的迭代，判断依据为：
[0011]
[0012] 式中：N为井筒网格数量，qB,i为第i个井筒网格在油藏模拟中计算得到的流量；qW,i为第i个井筒网格在完井模拟中计算得到的流量；qo为参考流量；取上一步井筒网格的平均流量；∈为误差容许值，推荐取1％；
[0013] 步骤五、保存上一时刻计算结果，重复步骤二、三、四进行下一时间步T＝t+Δt的迭代耦合，直到进行完设定计算时间的所有时间步；
[0014] 步骤六、输出迭代耦合的计算结果，包括油藏压力分布和智能完井井筒的总产量随时间的变化。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0016] (1)该耦合方法利用解耦再耦合的思路，在油藏模拟和完井模拟独立运算的
基础上，充分考虑了智能完井对井筒流动和近井储层的非均质性的影响，使得最终耦合的模型可以充分考虑智能完井的动态调控过程，因此更适用于智能完井与油藏模型的耦合。(2)迭代耦合方法适用于求解过程的每一时间步，通过每一时间步的迭代耦合将油藏模型和智能完井模型的结果实现收敛，同时随时间步的推进实现油藏动态和智能完井动态调控的相互影响和制约，最终实现油藏和智能完井耦合模型的非稳态耦合。
附图说明
[0017] 图1是非稳态耦合迭代流程示意图。
[0018] 图2是初始时间步下不同迭代次数的井筒压力分布图。
[0019] 图3是初始时间步下不同迭代次数的井筒流入分布图。
[0020] 图4是初始时间步下不同迭代次数的相对误差。
[0021] 图5是不同时间步下迭代耦合后的井筒压力分布结果。
[0022] 图6是不同时间步下迭代耦合后的井筒流入分布结果。
[0023] 图7是不同时间步下的井筒总产能。
具体实施方式
[0024] 下面选取智能完井与油藏耦合
实施例对本发明做详细叙述。
[0025] 一种基于迭代算法的智能完井与油藏非稳态耦合方法，包括以下步骤：
[0026] 步骤一、获取耦合模拟所需主要参数，油藏长宽高分别为1000m*500m*200m，油藏初始压力为300MPa，孔隙度为20％，渗透率为100mD,含油饱和度为80％，束缚水饱和度为20％，井底流压为250MPa，水平井智能完井分为20个网格，开度均为1。
[0027] 步骤二、在耦合迭代前，确定初始状态。在初始时间步(T＝Δt)，初始井筒压力沿水平井井筒的压力均为井底流压(pBH)；油藏模型则为初始油藏模型，在其它任一时间步，初始的智能完井和油藏的压力及饱和度为上一时间步的计算结果。
[0028] 步骤三、在任一时间步T＝t进行耦合迭代运算。首先，将井筒压力曲线输入至油藏模拟器，通过模拟计算得到含井网格的压力和流量分布；其次，将上述含井网格压力和流量分布输入完井模拟器，通过模拟计算得到井筒的压力分布以及新的含井网格的压力和流量。以初始时间步为例，井筒压力在各迭代步内的井筒压力和井筒流入计算结果分别如图所示，其中itte＝0代表初始状态，itte＝1为第一次迭代，依此类推，迭代
流程图如图1所示。
[0029] 步骤四、对比时间步T＝t时，油藏模拟器和完井模拟器分别计算的含井网格的压力和流量，如果误差小于设定误差，即满足收敛条件，即得到该时间步的井筒压力/流量及油藏动态。如果误差大于设定误差，即不满足收敛条件，则重复步骤三，进行下一迭代步运算，直到满足收敛条件，完成该时间步的迭代。
[0030] 判断依据为：
[0031]
[0032] 式中：N为井筒网格数量，qB,i为第i个井筒网格在油藏模拟中计算得到的流量；qW,i为第i个井筒网格在完井模拟中计算得到的流量；qo为参考流量；取上一步井筒网格的平均流量；∈为误差容许值，推荐常规精度要求取1％，特殊精度要求取0.5％。初始时间步下不同迭代次数的井筒压力分布如图2所示，不同迭代次数的井筒流入分布如图3所示，初始时间步下不同迭代次数的相对误差如图4所示。
[0033] 步骤五、保存上一时刻计算结果，重复步骤二、三、四进行下一时间步T＝t+Δt的迭代耦合，直到进行完设定计算时间的所有时间步。
[0034] 步骤六、输出迭代耦合的计算结果，主要包括油藏压力分布和智能完井井筒的总产量随时间的变化。该计算示例中，不同时间步下的井筒压力在分布如图5所示，不同时间步下的井筒流入分布如图6所示，该井的总产能随时间变化如图7所示。
[0035] 计算方法的原理说明：
[0036] 在开发过程中，智能完井最大的区别就是可以通过流量控制装置实时、动态调整井筒/完井的入流量，从而改变油藏和生产动态，以期获得优化生产的目的。这就意味着智能完井与油藏流动相互影响，其流动的耦合随时间而变化，需要建立非稳态流动的耦合方法。模型非稳态的耦合问题主要特点是不同模型求解方法各不相同时，比如井筒与油藏模型耦合。这个科学问题的数学本质是线性系统(油藏)和非线性系统(井筒)间的耦合。现有的井筒与油藏耦合方法基于稳态井模型的假设，因此只能获得稳态结果，无法反映智能完井的动态变化以及完井与油藏非稳态流动的耦合结果。而实现智能完井实时分析和优化调控的目的，必须依赖于完井与油藏非稳态耦合流动模拟，精确描述完井方式与油藏动态的联动过程的主要方法，从而准确调整、高效利用智能完井方法。相比于稳态流动耦合，非稳态耦合流动模型需要考虑完井与油藏之间的联动性，还需要确保非稳态模型耦合结果的收敛性和运算效率。本专利提出基于迭代耦合方法的非稳态耦合流动模型，解决耦合过程中完井模型稳态不变的问题，反映智能完井与油藏在动态生产过程中的相互影响，与现有方法相比更加合理。
[0037] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的
权利要求书确定专利的保护范围。
