水平井分段壓裂的兩種數(shù)值模擬方法

張兆臣

【摘要】水平井分段壓裂技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，而在數(shù)值模擬中對水力壓裂縫的處理卻仍然是一個難點，目前比較常用的方法仍然是通過網(wǎng)格的加密來等效處理裂縫。加密處理裂縫也有兩種方法，文章比較了兩種方法的異同，為數(shù)值模擬工程師處理裂縫提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】分段壓裂 產(chǎn)能 數(shù)值模擬

油藏數(shù)值模擬中，人工壓裂縫的處理方法主要分為兩種：網(wǎng)格加密和近井模擬（Near Wellbore Module）。但是由于近井模擬處理起來較繁瑣，在模型中計算起來較慢且容易不收斂，所以目前人工裂縫的模擬主要是通過局部網(wǎng)格加密（Local Grid Refinemnt）的方法來完成。局部網(wǎng)格加密的方法很多，有基于笛卡爾網(wǎng)格的加密方法，有基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的加密方法，如Pebi網(wǎng)格加密。

笛卡爾網(wǎng)格的加密方法也分為兩種，一種是運用不均勻加密網(wǎng)格（HXFIN），另一種是利用不均勻網(wǎng)格（DX）。以往的研究表明，將裂縫所在的網(wǎng)格用“等效導(dǎo)流能力”法處理，在“縫寬”小于1.0m的情況下井的產(chǎn)量變化不大，該方法實用可靠。

本文分別用笛卡爾網(wǎng)格的加密兩種方法模擬裂縫，比較了它們的區(qū)別。

1 不均勻加密網(wǎng)格

在不均勻加密網(wǎng)格方法中，我們設(shè)置的模型維數(shù)為110*40*10，DX=DY=DZ=5m，模型中心順著X方向有一水平井生產(chǎn)。我們分別在X方向第10列、20列、30列、40列、50列、60列、70列、80列、90列、100列網(wǎng)格中分別進行不均勻加密，這樣在每一列加密的網(wǎng)格中加密出一條0.5m寬的網(wǎng)格，我們用這列0.5m寬的網(wǎng)格來模擬分段壓裂的裂縫。這樣就形成一個長度為550m，等間距分段壓裂了10段0.5m寬裂縫的水平井生產(chǎn)的模型（圖1）。

（1）雖然兩種方法都是比較常用的裂縫模擬方法，但是結(jié)果差別較大。

（2）不均勻加密網(wǎng)格方法中，水平井生產(chǎn)140d，日產(chǎn)油由50t/d緩慢遞減至0t/d。

（3）不均勻網(wǎng)格方法中，水平井生產(chǎn)140d，前50天保持日產(chǎn)油50t/d不變，之后10d日產(chǎn)油迅速降至0t/d。

（4）兩種方法雖然日產(chǎn)油不同，但是生產(chǎn)140d后的累產(chǎn)油相同都為2590m3。

（5）在計算時間上，由于不均勻網(wǎng)格方法的網(wǎng)格數(shù)少，計算速度要遠遠快于不均勻加密網(wǎng)格方法。

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