一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法与流程

本发明属于致密气藏模拟领域，特别是涉及一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法。

背景技术：

1、中国油气勘探开发的重点工作之一是高效开发致密气藏，其中水平井体积压裂技术是关键。体积压裂后形成的复杂缝网为实现致密气藏商业化开发提供了可能。然而，建立致密气藏复杂裂缝网络的数值模型是一项具有挑战性的任务。现有已经提出了几种针对致密气藏缝网表征和数值模拟的方法。现有已经提出了多种针对致密气藏缝网表征和数值模拟的方法，但仍存在一些问题。例如局部加密模型是一种在裂缝集中或渗透率较高处进行局部加密和细化的方法，其能更准确模拟这些区域的裂缝网络和地质条件。但这方法维度较低，具体为,该方法仅对裂缝集中或渗透率较高的局部区域进行加密和模拟,而没有考虑油藏中实际存在的复杂三维裂缝网络的全貌；无法准确刻画实际三维油藏中复杂裂缝网络的分布特征，且对裂缝形态描述过于简单，无法适应真实油藏的复杂地址条件。且在致密气藏中开发模拟和产能预测的适应性不高，具体地，该方法由于对裂缝网络描绘过于简单,无法适应这种复杂的地质条件。因此，我们需要寻找新的方法，提高我们对致密气藏裂缝网络的模拟精度和预测能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，以解决现有模拟裂缝模型对致密气藏模拟精度低和预测不准确的的问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法的技术方案是：

3、一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，包括如下步骤：在三维空间内随机生成天然裂缝，生成的天然裂缝参数与实际天然裂缝参数的分布情况保持一致；在包括天然裂缝的三维空间内随机生成水平井，并根据水平井确定出多个压裂点，根据压裂点设置压裂井，利用三维分形理论根据压裂井的位置确定在三维空间内压裂裂缝的分布情况，进而得到天然裂缝与压裂裂缝结合的三维裂缝模型；利用所述的三维裂缝模型得到基质与裂缝之间的传导率、裂缝与裂缝之间的传导率，利用基质与裂缝之间的传导率和裂缝与裂缝之间的传导率得到流体在所述的三维裂缝模型中的流动网络。

4、有益效果是：本方案先在三维空间随机生成天然裂缝，生成的天然裂缝与实际裂缝的参数分布情况一致；再三维空间内生成一个水平井，根据水平井确定压裂井，根据三维分形理论结合压裂井生成压裂裂缝，得到三维裂缝模型用来模拟地层中全部裂缝的情况；利用三维裂缝模型计算基质与裂缝之间的传导率、裂缝与裂缝之间的传导率，根据传导率建立流体网络，即气藏中的生产动态。该三维裂缝模型对致密气藏模拟精度高，提高了预测精度。

5、作为进一步地改进，天然裂缝的参数包括有天然裂缝各开度、长度和倾角；生成的天然裂缝参数与实际天然裂缝参数的分布情况保持一致指的是：生成的天然裂缝与实际天然裂缝的各参数的平均值及标椎偏差一致。

6、有益效果是：具体的生成的天然裂缝与实际天然裂缝的参数分布情况保持一致是通过各参数的平均值及标椎偏差一致来实现的，即在实际天然裂缝各参数的平均值及标椎偏差的约束下生成天然裂缝。为后续建立流体流动网络提供模型支撑。

7、作为进一步地改进，随机生成天然裂缝包括有随机生成天然裂缝的个数和中心点位置。

8、作为进一步地改进，生成的天然裂缝与实际天然裂缝的各参数分布均服从高斯随机分布。

9、有益效果是：利用随机算法更能模拟出天然裂缝的非均质性，提高模拟的天然裂缝的准确度，为后续研究提供依据。

10、作为进一步地改进，在三维空间内确定压裂裂缝的分布情况的过程为：将包括天然裂缝的三维空间划分为多个独立单元，根据压裂裂缝的分形维数确定出压裂井井筒与压裂裂缝之间的距离变化关系，根据该距离变化关系在独立单元内生成压裂裂缝，从而生成全部的压裂裂缝。

11、有益效果是：将基质模型分成多个独立的单元，分别为每个独立单元生成压裂裂缝，从而模拟水平井周围的全部压裂裂缝，因为每个部分的压裂裂缝分布结构差距较大，因此通过分成独立的单元来模拟压裂裂缝的不同部分，通过水平井各压裂点与压裂裂缝之间的距离变化关系来约束各个单元中压裂裂缝的分布情况，使得生成的压裂裂缝更准确，为后续研究提供数据基础。

12、作为进一步地改进，利用下述公式求解得到裂缝单元的裂缝分形维数：

13、

14、下述公式定量描述诱导裂缝分形维数的分布特征为：

15、

16、其中，n(r)是覆盖裂缝单元的盒子数量，r为盒子边长，dfmax为分形维数的最大值，x为裂缝与压裂点的距离；xm为分形维数达到峰值时裂缝所处的位置，g为分形维数的降低率。

17、作为进一步地改进，基质与裂缝之间的传导率计算公式为：

18、

19、其中，tm-f为基质与裂缝之之间的传导率，annc则表示裂缝的表面积，knnc为基质与裂缝的渗透率调和平均值，dnnc为基质与裂缝的平均法向距离。。

20、作为进一步地改进，裂缝与裂缝之间的传导率计算公式为：

21、

22、其中，tf-f为裂缝与裂缝之间的传导率，ta、tb分别为a、b裂缝的传导率；

23、所述裂缝的传导率的计算公式为：

24、

25、其中，lint为两条裂缝交叉段的长度，ωf和为裂缝的宽度，kf则为裂缝的渗透率，df为裂缝交线两侧的裂缝段中心到交线的平均垂直距离。

技术特征：

1.一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，天然裂缝的参数包括有天然裂缝各开度、长度和倾角；生成的天然裂缝参数与实际天然裂缝参数的分布情况保持一致指的是：生成的天然裂缝与实际天然裂缝的各参数的平均值及标椎偏差一致。

3.根据权利要求2所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，随机生成天然裂缝包括有随机生成天然裂缝的个数和中心点位置。

4.根据权利要求2所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，生成的天然裂缝与实际天然裂缝的各参数分布均服从高斯随机分布。

5.根据权利要求1所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，在三维空间内确定压裂裂缝的分布情况的过程为：将包括天然裂缝的三维空间划分为多个独立单元，根据压裂裂缝的分形维数确定出压裂井井筒与压裂裂缝之间的距离变化关系，根据该距离变化关系在独立单元内生成压裂裂缝，从而生成全部的压裂裂缝。

6.根据权利要求5所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，利用下述公式求解得到裂缝单元的裂缝分形维数：

7.根据权利要求1所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，所述基质与裂缝之间的传导率计算公式为：

8.根据权利要求1所述的构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，其特征在于，裂缝与裂缝之间的传导率计算公式为：

技术总结
本发明涉及一种构建三维致密气藏压裂水平井裂缝模型的方法，属于致密气藏模拟领域，该方法包括如下步骤：在三维空间随机生成天然裂缝，同时使得生成的天然裂缝与实际裂缝的参数分布情况一致；再在三维空间内生成一个水平井，根据水平井确定压裂井，根据三维分形理论结合压裂井生成压裂裂缝，得到三维裂缝模型用来模拟地层中全部裂缝的情况；利用三维裂缝模型计算基质与裂缝之间的传导率、裂缝与裂缝之间的传导率，根据传导率建立流体网络，即气藏中的生产动态，为研究裂缝与生产之间的关系提供一种数值模型，促进对气藏生产动态的研究。

技术研发人员：刘洪涛,王孟江,肖诚诚,卢丹阳,李志强
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16