水平井分段压裂的两种数值模拟方法

张兆臣

【摘要】水平井分段压裂技术的应用日益广泛，而在数值模拟中对水力压裂缝的处理却仍然是一个难点，目前比较常用的方法仍然是通过网格的加密来等效处理裂缝。加密处理裂缝也有两种方法，文章比较了两种方法的异同，为数值模拟工程师处理裂缝提供理论依据。

【关键词】分段压裂 产能 数值模拟

油藏数值模拟中，人工压裂缝的处理方法主要分为两种：网格加密和近井模拟（Near Wellbore Module）。但是由于近井模拟处理起来较繁琐，在模型中计算起来较慢且容易不收敛，所以目前人工裂缝的模拟主要是通过局部网格加密（Local Grid Refinemnt）的方法来完成。局部网格加密的方法很多，有基于笛卡尔网格的加密方法，有基于非结构网格的加密方法，如Pebi网格加密。

笛卡尔网格的加密方法也分为两种，一种是运用不均匀加密网格（HXFIN），另一种是利用不均匀网格（DX）。以往的研究表明，将裂缝所在的网格用“等效导流能力”法处理，在“缝宽”小于1.0m的情况下井的产量变化不大，该方法实用可靠。

本文分别用笛卡尔网格的加密两种方法模拟裂缝，比较了它们的区别。

1 不均匀加密网格

在不均匀加密网格方法中，我们设置的模型维数为110*40*10，DX=DY=DZ=5m，模型中心顺着X方向有一水平井生产。我们分别在X方向第10列、20列、30列、40列、50列、60列、70列、80列、90列、100列网格中分别进行不均匀加密，这样在每一列加密的网格中加密出一条0.5m宽的网格，我们用这列0.5m宽的网格来模拟分段压裂的裂缝。这样就形成一个长度为550m，等间距分段压裂了10段0.5m宽裂缝的水平井生产的模型（图1）。

（1）虽然两种方法都是比较常用的裂缝模拟方法，但是结果差别较大。

（2）不均匀加密网格方法中，水平井生产140d，日产油由50t/d缓慢递减至0t/d。

（3）不均匀网格方法中，水平井生产140d，前50天保持日产油50t/d不变，之后10d日产油迅速降至0t/d。

（4）两种方法虽然日产油不同，但是生产140d后的累产油相同都为2590m3。

（5）在计算时间上，由于不均匀网格方法的网格数少，计算速度要远远快于不均匀加密网格方法。

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