一种非线性渗流数值模拟方法
专利汇可以提供一种非线性渗流数值模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种非线性渗流数值模拟方法。一种非线性渗流数值模拟方法，包括如下步骤:建立模型；设定假设条件，在满足假设条件的前提下，建立油、气、 水 三相的运动方程、获取 岩石 压缩系数与油、气、水相的压缩系数及油、气、水组分的连续性方程；将油、气、水三相的运动方程代入至对应的连续性方程中，并转换为地面标准状况下的体积守恒形式；将 非 牛 顿 流体 运动方程转换为由视 粘度 、视梯度及流动修正系数组成的表达式；对上述建立的模型进行求解，获得so、sg、sw。本发明更符合稠油油藏的实际情况，预测指标 精度 更高,更符合油藏实际情况。，下面是一种非线性渗流数值模拟方法专利的具体信息内容。
1.一种非线性渗流数值模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
建立模型；
设定假设条件，在满足假设条件的前提下，建立油、气、水三相的运动方程、获取岩石压缩系数与油、气、水相的压缩系数及油、气、水组分的连续性方程；将油、气、水三相的运动方程代入至对应的连续性方程中，并转换为地面标准状况下的体积守恒形式；将非牛顿流体运动方程转换为由视粘度、视梯度及流动修正系数组成的表达式；
对上述建立的模型进行求解，获得so、sg、sw。
2.根据权利要求1所述非线性渗流数值模拟方法，其特征在于：所述建立模型的具体过程为：
实验用油：E28井地层原油与煤油混合而成的模拟油，粘度64.92mPa.s；
实验用岩芯：直径2.480-2.530cm,长度5.658-5.680cm，孔隙度34.565-36.721％,束缚水饱和度19.08-22.130％，渗透率100.32-500.15mD；
(一)模型建立部分：
(1)设定假设条件
①油藏为等温渗流；②油藏内为油、气、水三相，油相流动符合拟启动压力梯度模型，气、水相流动符合达西渗流；③油藏岩石微可压缩、各向异性，油藏流体可压缩，考虑毛管力和重力；④油组分和气组分以气相、油相方式存在；⑤水组分仅存在于水相中；
(2)建立油、气、水三相的运动方程，分别为：
▽Φl＝▽(Pl-ρlgD)(l＝o，g，w) (5-10)
式中： 分别为油、气、水三相的渗流速度，Ko为油相的相渗透率，K为渗透率张
量 G为油相启动压力梯度，Φo为油相流动势，a、b为实验拟合系数，通过室
内岩心的流度与启动压力梯度拟合曲线得到；μo、μg、μw分别为油、气、水三相的粘度；Kro为油的相对渗透率、Krg为气的相对渗透率、Krw为水的相对渗透率；Φo为油的流动势，Φg为气的流动势，Φw为水的流动势；D为深度或高度，单位为m；g为重力加速度，具体数值为9.8N/kg；
(3)在满足上述假设条件的前提下，
岩石压缩系数与油、气、水相的压缩系数分别为：
式中：CP为岩石压缩系数，Co、Cg、Cw分别为油、气、水三相的流体压缩系数；为岩石孔隙度；P为地层压力；Bo、Bg、Bw分别为油、气、水三相的体积系数；ρo、ρg、ρw分别为油、气、水三相的密度；RV为挥发油气比；RS为溶解气油比；Po、Pg、Pw分别为油、气、水三相的压力；
(4)在满足上述假设条件的前提下，油、气、水组分的连续性方程，分别为：
油组分：
气组分：
水组分：
式中：ρosc、ρgsc、ρwsc分别为标准状况下油、气、水三相的密度；qO、qG、qW分别为单位体积岩石中油组分、气组分、水组分单位时间内注入或采出的质量；so、sg、sw分别为油、气、水三相的饱和度；
(4)分别将油、气、水三相的运动方程代入至对应的连续性方程中，并转换为地面标准状况下的体积守恒形式，建立模型如下：
油组分：
气组分：
水组分：
式中：qOV、qGV、qWV分别为标准状况下单位体积岩石中油组分、气组分、水组分单位时间内注入或采出的体积；
其中，流动修正系数表达式
其附加方程：
so+sg+sw＝1 (8)
Pcow＝Po-Pw (9)Pcgo＝Pg-Po (10)式中：Pcow为油水两相间毛管力，Pcgo为气油两相间毛管力；
其初始条件：
P(x,y,z)|t＝0＝Pi(x,y,z) (11)Sw(x,y,z)|t＝0＝Swi(x,y,z) (12)So(x,y,z)|t＝0＝Soi(x,y,z) (13)外边界条件(封闭)：
内边界条件：对生产井给定井底流压或给定产油、产液、产水，对注水井给定注入压力或注入量。
3.根据权利要求2所述非线性渗流数值模拟方法，其特征在于：所述模型进行求解的具体过程为：
(1)将式(5-22)与(5-23)带入式(5-18)～(5-20)消去Pg、Pw有：
其中
(2)结合状态方程，并令Ct＝CP+CoSo+CgSg+CwSw，对(5-28)～(5-30)消去so、sg、sw，建立仅含未知数Po的方程：
其中Mo、Mg、Mw为(5-28)～(5-30)左端项，表达式如下
Mw＝▽·[λw▽Po]-▽·[λw▽(Pcow+ρwgD)]+qWV
(3)对式(5-31)两边同乘单元体体积Vb＝ΔxiΔyjΔzk，并记QOV＝qOVVb、QGV＝qGVVb、QWV＝qWVVb，然后等式两边进行差分，将Po做隐式处理，其它与时间有关的非线性项均做显式处理有，则节点(i,j,k)对应的以Po为未知数的代数方程如下：
上式的系数化简如下：
由于Hi,j,k表达式较为复杂，故引入记法
令：
OREST＝Δ(RVTg)nΔ(Pcgo-ρggD)n-Δ(fTo)nΔ(ρogD)n
GREST＝Δ(Tg)nΔ(Pcgo-ρggD)n-Δ(fRSTo)nΔ(ρogD)n
WREST＝-Δ(Tw)nΔ(Pcow+ρwgD)n
于是有
对于式(5-33)～(5-40)中的传导率 表达式具体
如下：
(4)对于每个节点(1≤i≤Nx，1≤j≤Ny，1≤k≤Nz)，按(3)中节点(i,j,k)对应的代数方程一一列出，即可得到关于未知数Poi,j,k的(Nx·Ny·Nz)阶线性代数方程组AX＝B，然后用预处理共轭梯度算法进行求解可得Poi,j,k，然后带入式(5-22)与(5-23)即可求出Pgi,j,k、Pwi,j,k；
(5)分别对式(5-28)～(5-30)两边同乘单元体体积Vb＝ΔxiΔyjΔzk，进行差分有：
联立(5-44)～(5-46)，显式计算so、sg、sw。
一种非线性渗流数值模拟方法
技术领域
背景技术
发明内容
建立模型；
设定假设条件，在满足假设条件的前提下，建立油、气、水三相的运动方程、获取岩石压缩系数与油、气、水相的压缩系数及油、气、水组分的连续性方程；将油、气、水三相的运动方程代入至对应的连续性方程中，并转换为地面标准状况下的体积守恒形式；将非牛顿流体运动方程转换为由视粘度、视梯度及流动修正系数组成的表达式；
对上述建立的模型进行求解，获得so、sg、sw。
实验用岩芯：直径2.480-2.530cm，长度5.658-5.680cm，孔隙度34.565-36.721％，束缚水饱和度19.08-22.130％，渗透率100.32-500.15mD；
(一)模型建立部分：
实验用油：E28井地层原油与煤油混合而成的模拟油，粘度64.92mPa.s；
实验用岩芯：直径2.480-2.530cm，长度5.658-5.680cm，孔隙度34.565-36.721％，束缚水饱和度19.08-22.130％，渗透率100.32-500.15mD；
(一)模型建立部分：
(1)设定假设条件
①油藏为等温渗流；②油藏内为油、气、水三相，油相流动符合拟启动压力梯度模型，气、水相流动符合达西渗流；③油藏岩石微可压缩、各向异性，油藏流体可压缩，考虑毛管力和重力；④油组分和气组分以气相、油相方式存在；⑤水组分仅存在于水相中；
(2)建立油、气、水三相的运动方程，分别为：
▽Φl＝▽(Pl-ρlgD)(l＝o，g，w) (5-10)式中： 分别为油、气、水三相的渗流速度，Ko为油相的相渗透率，K为渗透率
张量 G为油相启动压力梯度，Φo为油相流动势，a、b为实验拟合系数，通过
室内岩心的流度与启动压力梯度拟合曲线得到；μo、μg、μw分别为油、气、水三相的粘度；Kro为油的相对渗透率、Krg为气的相对渗透率、Krw为水的相对渗透率；Φo为油的流动势，Φg为气的流动势，Φw为水的流动势；D为深度或高度，单位为m；g为重力加速度，具体数值为9.8N/kg；
(3)在满足上述假设条件的前提下，
岩石压缩系数与油、气、水相的压缩系数分别为：
式中：CP为岩石压缩系数，Co、Cg、Cw分别为油、气、水三相的流体压缩系数；为岩石孔隙度；P为地层压力；Bo、Bg、Bw分别为油、气、水三相的体积系数；ρo、ρg、ρw分别为油、气、水三相的密度；RV为挥发油气比；RS为溶解气油比；Po、Pg、Pw分别为油、气、水三相的压力；
(4)在满足上述假设条件的前提下，油、气、水组分的连续性方程，分别为：
油组分：
气组分：
水组分：
式中：ρosc、ρgsc、ρwsc分别为标准状况下油、气、水三相的密度；qO、qG、qW分别为单位体积岩石中油组分、气组分、水组分单位时间内注入或采出的质量；so、sg、sw分别为油、气、水三相的饱和度；
(4)分别将油、气、水三相的运动方程代入至对应的连续性方程中，并转换为地面标准状况下的体积守恒形式，建立模型如下：
油组分：
气组分：
水组分：
式中：qOV、qGV、qWV分别为标准状况下单位体积岩石中油组分、气组分、水组分单位时间内注入或采出的体积；
其中，流动修正系数表达式 其附加方程：
so+sg+sw＝1 (8)
Pcow＝Po-Pw (9)Pcgo＝Pg-Po (10)式中：Pcow为油水两相间毛管力，Pcgo为气油两相间毛管力；
其初始条件：
P(x,y,z)|t＝0＝Pi(x,y,z) (11)Sw(x,y,z)|t＝0＝Swi(x,y,z) (12)So(x,y,z)|t＝0＝Soi(x,y,z) (13)外边界条件(封闭)：
内边界条件：对生产井给定井底流压或给定产油、产液、产水，对注水井给定注入压力或注入量。
其中
(2)结合状态方程，并令Ct＝CP+CoSo+CgSg+CwSw，对(5-28)～(5-30)消去so、sg、sw，建立仅含未知数Po的方程：
其中Mo、Mg、Mw为(5-28)～(5-30)左端项，表达式如下
(3)对式(5-31)两边同乘单元体体积Vb＝ΔxiΔyjΔzk，并记QOV＝qOVVb、QGV＝qGVVb、QWV＝qWVVb，然后等式两边进行差分，将Po做隐式处理，其它与时间有关的非线性项均做显式处理有，则节点(i，j，k)对应的以Po为未知数的代数方程如下：
上式的系数化简如下：
由于Hi,j,k表达式较为复杂，故引入记法
令：
OREST＝Δ(RVTg)nΔ(Pcgo-ρggD)n-Δ(fTo)nΔ(ρogD)n
GREST＝Δ(Tg)nΔ(Pcgo-ρggD)n-Δ(fRSTo)nΔ(ρogD)n
n n
WREST＝-Δ(Tw) Δ(Pcow+ρwgD)
于是有
对于式(5-33)～(5-40)中的传导率 表达式具体
如下：
(4)对于每个节点(1≤i≤Nx，1≤j≤Ny，1≤k≤Nz)，按(3)中节点(i，j，k)对应的代数方程一一列出，即可得到关于未知数Poi,j,k的(Nx·Ny·Nz)阶线性代数方程组AX＝B，然后用预处理共轭梯度算法进行求解可得Poi,j,k，然后带入式(5-22)与(5-23)即可求出Pgi,j,k、Pwi,j,k；
(5)分别对式(5-28)～(5-30)两边同乘单元体体积Vb＝ΔxiΔyjΔzk，进行差分有：
联立(5-44)～(5-46)，显式计算so、sg、sw。
附图说明
具体实施方式
100.32mD，实验结果如下表1所示。
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