CN105089582B - 基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法及装置，该油藏数值模拟方法包括：获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

Description

基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法及装置

技术领域

本发明涉及油藏数值模拟技术，尤其涉及一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法及装置。

背景技术

长期以来，油藏数值模拟作为油气田开发过程中一项可信赖的技术，在油藏工程师做大型决策、评价油藏以及诊断和改善油藏产能时发挥了不可替代的作用。油藏数值模拟中任何井模型的基本目的都是提供准确的源汇项。近年来，随着中国水驱陆相油田开始普遍进入高含水和高采出程度的“双特高”开发阶段，特低渗、低产、低丰度、高粘度边际油田的开发逐步得到重视，井眼轨迹和井身结构复杂以及安装了井下监测、调控设备的多分支井、水平井和波状井成为现阶段老油田挖潜增产、新油田经济开发的重要技术。但是现有的商业化油藏数值模拟软件中的井模型是一个常量源汇项，采用固定的井底流压或产量作为内边界条件，难以模拟井下流量控制设备的影响。

针对以上难题，赵国忠等(赵国忠,孙巍,何鑫.基于分层注水数学模型的油藏数值模拟.东北石油大学学报,2012,36(6):82-87.)于2012年针对大庆油田分层注水工艺提出了考虑水嘴影响的油藏数值模拟方法，主要是通过建立考虑启动压差、水嘴直径等嘴损特征的分层注水模型，计算分层注水井各段嘴前流压，实现嘴损方程与井—网格压力方程的耦合。这种方法的局限性在于：①对于井身结构复杂的水平井和多分支井不适用；②对于井筒内存在多个水嘴的注水井不适用；③分层注水工艺需要使用封隔器，模型中未考虑其影响；④仅考虑了水嘴这一种井下流量控制设备，仅适用于注水井，对于油井尚不适用。

发明内容

本发明提供一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法，以对采取不同井型分层注水、分层采油工艺的油藏进行高精度数值模拟，为科学的使用井下流量控制设备提供依据，达到提高采收率的目的。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法，所述的油藏数值模拟方法包括：

获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；

根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；

根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；

将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；

根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

在一实施例中，根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型，包括：

根据井眼轨迹，流量控制设备的安装使用位置以及所需模拟精度确定所述多井段模型的段数及节点数；

根据所述流量控制设备的使用方式确定各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置；

根据所述段数、节点数、各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置确定各井段、节点以及分支的位置，搭建多井段模型的骨架；

根据单井、油藏及所述流量控制设备的静态参数确定每井段、分支及节点的深度；

根据油管直径和套管直径及粗糙度确定各井段的直径、截面积、体积及粗糙度；

根据模拟精度、井身结构和流量控制设备动静态参数确定最长段长度和最小段长度，使多井段模型内的各井段均短于最长段长度，均长于最小段长度。

在一实施例中，在根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型之后，所述的油藏数值模拟方法包括：根据流入、流出口位置、井底流压、每段、分支及节点的深度、油管直径和套管直径及粗糙度确定各段的直径、截面积、体积及粗糙度选择井筒压力计算方法。

在一实施例中，将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型，包括：

根据所述多井段模型，建立各井段的各分支内的油气水三相流动方程、压力方程；

将所述多井段模型作为内边界条件与油藏渗流模型耦合，建立综合数学模型；

对所述综合数学模型进行离散化，形成数值模型。

在一实施例中，根据流量方程计算某一相流体从网格块到井段节点的流动，所述流量方程如下：

q_pj＝T_wjM_pj(P_j+H_cj-P_n-H_nc)

其中，q_pj是p相在网格块与井段连接j处的流量，T_wj是连接传导率，M_pj是p相在网格块与井段连接j处的流度，P_j是网格块压力，H_cj是网格块到连接处的深度差，P_n是段节点处的压力，H_nc是段节点到连接处的深度差。

在一实施例中，所述静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释数据、断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石及流体的高压物性资料，流量控制设备的类型、安装位置、设备尺寸及控制方式。

在一实施例中，所述动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、井下流量控制设备的调节参数及井下流量控制设备监测数据。

为了实现上述目的，一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟装置，所述的油藏数值模拟装置包括：

参数获取单元，用于获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；

多井段模型创建单元，用于根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；

油藏渗流模型生成单元，用于根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；

数值模型生成单元，用于将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；

地质模型生成单元，用于根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

稀疏矩阵生成单元，用于根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

在一实施例中，所述多井段模型创建单元包括：

第一信息确定模块，用于根据井眼轨迹，流量控制设备的安装使用位置以及所需模拟精度确定所述多井段模型的段数及节点数；

第二信息确定模块，用于根据所述流量控制设备的使用方式确定各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置；

第三信息确定模块，用于根据所述段数、节点数、各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置确定各井段、节点以及分支的位置，搭建多井段模型的骨架；

第四信息确定模块，用于根据单井、油藏及所述流量控制设备的静态参数确定每井段、分支及节点的深度；

第五信息确定模块，用于根据油管直径和套管直径及粗糙度确定各井段的直径、截面积、体积及粗糙度；

第六信息确定模块，用于根据模拟精度、井身结构和流量控制设备的动静态参数确定最长段长度和最小段长度，使多井段模型内的各井段均短于最长段长度，均长于最小段长度。

在一实施例中，所述油藏数值模拟装置还包括：计算方法选取单元，用于根据流入、流出口位置、井底流压、每段、分支及节点的深度、油管直径和套管直径及粗糙度确定各段的直径、截面积、体积及粗糙度选择井筒压力计算方法。

在一实施例中，所述数值模型生成单元包括：

方程建立模块，用于根据所述多井段模型，建立各井段的各分支内的油气水三相流动方程、压力方程；

数学模型建立模块，用于将所述多井段模型作为内边界条件与油藏渗流模型耦合，建立综合数学模型；

数值模型生成模块，用于对所述综合数学模型进行离散化，形成数值模型。

在一实施例中，所述油藏数值模拟装置还包括：流动信息计算单元，用于根据流量方程计算某一相流体从网格块到井段节点的流动，所述流量方程如下：

q_pj＝T_wjM_pj(P_j+H_cj-P_n-H_nc)

其中，q_pj是p相在网格块与井段连接j处的流量，T_wj是连接传导率，M_pj是p相在网格块与井段连接j处的流度，P_j是网格块压力，H_cj是网格块到连接处的深度差，P_n是段节点处的压力，H_nc是段节点到连接处的深度差。

在一实施例中，所述静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释数据、断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石及流体的高压物性资料，流量控制设备的类型、安装位置、设备尺寸及控制方式。

在一实施例中，所述动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、井下流量控制设备的调节参数及井下流量控制设备监测数据。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，实现了对采取不同井型分层注水、分层采油工艺的油藏进行高精度数值模拟，为科学的使用井下流量控制设备提供了依据，达到提高了采收率的目的。针对带有井下流量控制设备的直井、水平井及复杂结构井，本发明能够模拟水嘴、封隔器、泵等多种井下流量控制设备，可适用于生产井和注入井。本发明考虑井筒内的管流特征以及流量控制设备的压损特征计算压力分布，提高了油藏数值模拟技术中井的模拟精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的油藏数值模拟方法流程图；

图2为本发明实施例的多井段模型创建方法流程图；

图3为本发明实施例中考虑井下流量控制设备的多段井模型基本骨架示意图

图4为本发明实施例的数值模型生成方法流程图；

图5为本发明实施例中生产/注入井油套环空内带有封隔器和流量控制设备时的流动示意图；

图6为本发明另一实施例的油藏数值模拟方法流程图；

图7为本发明实施例的油藏数值模拟装置的结构框图；

图8为本发明实施例的多井段模型创建单元702的结构框图；

图9为本发明实施例的数值模型生成单元704的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法，如图1所示，所述的油藏数值模拟方法包括：

步骤101：获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；

步骤102：根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；

步骤103：根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；

步骤104：将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；

步骤105：根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

步骤106：根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

由图1所示的流程可知，本发明首先根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型，根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，将多井段模型及油藏渗流模型耦合为数值模型，然后根据油藏的静态参数建立地质模型并初始化，最后根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。通过本发明，可以实现对采取不同井型分层注水、分层采油工艺的油藏进行高精度数值模拟，为科学的使用井下流量控制设备提供了依据，达到提高了采收率的目的。

步骤101中，静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态(顶面、底面构造图)、测井解释数据、地震解释数据、断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石和流体的高压物性资料(相渗曲线、毛冠压力曲线、PTV资料)，流量控制设备的类型、安装位置、设备尺寸和控制方式。

动态参数包括：单井生产动态数据(产油量、产水量、产气量、气油比、含水率、油压、套压、井底流压、配注量)、吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、井下流量控制设备的调节参数、井下流量控制设备监测数据。

如图2所示，步骤102具体实施时，包括如下步骤：

步骤201：根据井眼轨迹(包括井段长度和井身结构)，流量控制设备的安装使用位置以及所需模拟精度确定所述多井段模型的段数及节点数。

多井段模型的段数及节点数越多模拟精度越高，同时计算时间越长，数据丰富且区块内安装有井下流量控制设备的井数不多时，可适当增加段数及节点数，以提高模拟精度。

步骤202：根据所述流量控制设备的使用方式确定各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置。

井段用以表征井筒内的流动，分支用以表征井下流量控制设备和油套环空中的流动。分支的数目需要根据模拟精度的需要来确定。一个井段存在任意数量的出口，并且可以利用井段和分支形成环形流动路径，环空中流体可以被封隔器堵塞，也可以流经多个流量控制设备。

步骤203：根据所述段数、节点数、各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置确定各井段、节点以及分支的位置，搭建多井段模型的骨架，图3为本发明实施例中考虑井下流量控制设备的多段井模型基本骨架示意图，其中标号1为流量控制设备，标号2为封隔器，标号3为油套环空，标号4为油管。

多段井模型中，顶部井段相对特殊，该井段的节点对应井底流压测试深度，该井段的压力即为井底流压。该井段属于初始段不需要计算压力损失，其压力方程被井生产方式提供的边界条件取代。

步骤204：根据单井、油藏及所述流量控制设备的静态参数确定每井段、分支及节点的深度，包括垂直深度和补心海拔。

步骤205：根据油管直径和套管直径及粗糙度确定各井段的直径、截面积、体积及粗糙度，这些数据用以计算井段内的压力分布。

步骤206：根据模拟精度、井身结构和流量控制设备动静态参数确定最长段长度和最小段长度，使多井段模型内的各井段均短于最长段长度，均长于最小段长度。

一实施例中，在根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型之后，还需要根据流入、流出口位置、井底流压、每段、分支及节点的深度、油管直径和套管直径及粗糙度确定各段的直径、截面积、体积及粗糙度选择井筒压力计算方法，具体实施时：

首先，需要检测提供的参数所能满足的井筒压力计算方法，备选方法包括：①基于油气水三相均匀流动模型计算井筒压力分布；②基于井筒管流表(VFP)计算井筒压力分布；③基于漂移流量滑移模型计算三相非均匀流动时的井筒压力分布；④基于流量控制设备压损模型计算流经设备后的压力分布。

基于油气水三相均匀流动模型的计算方法假设各相之间没有滑移，没有速度差，压力计算主要根据段内平均流体密度。基于VFP表计算方法主要是为模型计算出所需的举升曲线，可以处理垂直井和水平井，可以考虑气举、井底泵、气体压缩机以及地面油嘴的影响，具备黑油和组分流体的计算能力。基于漂移流量滑移模型的计算方法则可以考虑各相之间的滑移。

其次，根据所需模拟选择井筒压力计算方法，四种压力计算方法中，方法④是必须具备的，其它三种方法的模拟精度为：②>③>①。

一实施例中，如图4所示，步骤104中，将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型，包括：

步骤401：根据所述多井段模型，建立各井段的各分支内的油气水三相流动方程、压力方程；

步骤402：将所述多井段模型作为内边界条件与油藏渗流模型耦合，建立综合数学模型；

步骤403：对所述综合数学模型进行离散化，形成数值模型。

图5为本发明实施例中生产/注入井油套环空内带有封隔器和流量控制设备时的流动示意图，其中51代表设备分支，52代表油管段。可以根据流量方程计算某一相流体从网格块到井段节点的流动，流量方程如下：

q_pj＝T_wjM_pj(P_j+H_cj-P_n-H_nc)

其中，q_pj是p相在网格块与井段连接j处的流量，T_wj是连接传导率，M_pj是p相在网格块与井段连接j处的流度，P_j是网格块压力，H_cj是网格块到连接处的深度差，P_n是段节点处的压力，H_nc是段节点到连接处的深度差。

一实施例中，图1所示的步骤105中，需要设置非线性分析控制参数：设置计算精度、迭代求解次数初始化计算数据(初始化地质模型的三维压力及饱和度场数据和时间数据)。

步骤106中，根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组时，时间参数更新及初始化赋值如下：计算完某一时间步后，把这一时间步计算的压力与饱和度数据赋值到下一时间步的各个网格及井段、分支节点，作为下一时间步的初始值。

图1、图2及4所示的基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法可以通过图6进行概括，分为左右两个分支流程，图6中已对两个分支进行了描述，在此不再赘述。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，实现了对采取不同井型分层注水、分层采油工艺的油藏进行高精度数值模拟，为科学的使用井下流量控制设备提供了依据，达到提高了采收率的目的。针对带有井下流量控制设备的直井、水平井及复杂结构井，本发明能够模拟水嘴、封隔器、泵等多种井下流量控制设备，可适用于生产井和注入井。本发明考虑井筒内的管流特征以及流量控制设备的压损特征计算压力分布，提高了油藏数值模拟技术中井的模拟精度。

本发明实施例提供一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟装置，如图7所示，所述的油藏数值模拟装置包括：参数获取单元701，多井段模型创建单元702，油藏渗流模型生成单元703，数值模型生成单元704，地质模型生成单元705及稀疏矩阵生成单元706。

参数获取单元701用于获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；

多井段模型创建单元702用于根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；

油藏渗流模型生成单元703用于根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；

数值模型生成单元704用于将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；

地质模型生成单元705用于根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

稀疏矩阵生成单元706用于根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

其中，静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态(顶面、底面构造图)、测井解释数据、地震解释数据、断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石和流体的高压物性资料(相渗曲线、毛冠压力曲线、PTV资料)，流量控制设备的类型、安装位置、设备尺寸和控制方式。

动态参数包括：单井生产动态数据(产油量、产水量、产气量、气油比、含水率、油压、套压、井底流压、配注量)、吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、井下流量控制设备的调节参数、井下流量控制设备监测数据。

一实施例中，如图8所示，所述多井段模型创建单元702包括：第一信息确定模块801，第二信息确定模块802，第三信息确定模块803，第四信息确定模块804，第五信息确定模块805，第六信息确定模块806。

第一信息确定模块801用于根据井眼轨迹，流量控制设备的安装使用位置以及所需模拟精度确定所述多井段模型的段数及节点数；

第二信息确定模块802用于根据所述流量控制设备的使用方式确定各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置；

第三信息确定模块803用于根据所述段数、节点数、各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置确定各井段、节点以及分支的位置，搭建多井段模型的骨架；

第四信息确定模块804用于根据单井、油藏及所述流量控制设备的静态参数确定每井段、分支及节点的深度；

第五信息确定模块805用于根据油管直径和套管直径及粗糙度确定各井段的直径、截面积、体积及粗糙度；

第六信息确定模块806用于根据模拟精度、井身结构和流量控制设备的动静态参数确定最长段长度和最小段长度，使多井段模型内的各井段均短于最长段长度，均长于最小段长度。

一实施例中，所述油藏数值模拟装置还包括：计算方法选取单元，用于根据流入、流出口位置、井底流压、每段、分支及节点的深度、油管直径和套管直径及粗糙度确定各段的直径、截面积、体积及粗糙度选择井筒压力计算方法。

一实施例中，如图9所示，所述数值模型生成单元704包括：方程建立模块901，数学模型建立模块902及数值模型生成模块903。

方程建立模块901用于根据所述多井段模型，建立各井段的各分支内的油气水三相流动方程、压力方程；

数学模型建立模块902用于将所述多井段模型作为内边界条件与油藏渗流模型耦合，建立综合数学模型；

数值模型生成模块903用于对所述综合数学模型进行离散化，形成数值模型。

一实施例中，所述油藏数值模拟装置还包括：流动信息计算单元，用于根据流量方程计算某一相流体从网格块到井段节点的流动，所述流量方程如下：

q_pj＝T_wjM_pj(P_j+H_cj-P_n-H_nc)

其中，q_pj是p相在网格块与井段连接j处的流量，T_wj是连接传导率，M_pj是p相在网格块与井段连接j处的流度，P_j是网格块压力，H_cj是网格块到连接处的深度差，P_n是段节点处的压力，H_nc是段节点到连接处的深度差。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，实现了对采取不同井型分层注水、分层采油工艺的油藏进行高精度数值模拟，为科学的使用井下流量控制设备提供了依据，达到提高了采收率的目的。针对带有井下流量控制设备的直井、水平井及复杂结构井，本发明能够模拟水嘴、封隔器、泵等多种井下流量控制设备，可适用于生产井和注入井。本发明考虑井筒内的管流特征以及流量控制设备的压损特征计算压力分布，提高了油藏数值模拟技术中井的模拟精度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟方法，其特征在于，所述的油藏数值模拟方法包括：

获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；

根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；

根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；

将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；

根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

2.根据权利要求1所述的油藏数值模拟方法，其特征在于，根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型，包括：

根据井眼轨迹，流量控制设备的安装使用位置以及所需模拟精度确定所述多井段模型的段数及节点数；

根据所述流量控制设备的使用方式确定各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置；

根据所述段数、节点数、各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置确定各井段、节点以及分支的位置，搭建多井段模型的骨架；

根据单井、油藏及所述流量控制设备的静态参数确定每井段、分支及节点的深度；

根据油管直径和套管直径及粗糙度确定各井段的直径、截面积、体积及粗糙度；

根据模拟精度、井身结构和流量控制设备动静态参数确定最长段长度和最小段长度，使多井段模型内的各井段均短于最长段长度，均长于最小段长度。

3.根据权利要求1所述的油藏数值模拟方法，其特征在于，在根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型之后，所述的油藏数值模拟方法包括：根据流入、流出口位置、井底流压、每段、分支及节点的深度、油管直径和套管直径及粗糙度确定各段的直径、截面积、体积及粗糙度选择井筒压力计算方法。

4.根据权利要求1所述的油藏数值模拟方法，其特征在于，将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型，包括：

根据所述多井段模型，建立各井段的各分支内的油气水三相流动方程、压力方程；

将所述多井段模型作为内边界条件与油藏渗流模型耦合，建立综合数学模型；

对所述综合数学模型进行离散化，形成数值模型。

5.根据权利要求4所述的油藏数值模拟方法，其特征在于，根据流量方程计算某一相流体从网格块到井段节点的流动，所述流量方程如下：

q_pj＝T_wjM_pj(P_j+H_cj-P_n-H_nc)

其中，q_pj是p相在网格块与井段连接j处的流量，T_wj是连接传导率，M_pj是p相在网格块与井段连接j处的流度，P_j是网格块压力，H_cj是网格块到连接处的深度差，P_n是段节点处的压力，H_nc是段节点到连接处的深度差。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的油藏数值模拟方法，其特征在于，所述静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释数据、断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石及流体的高压物性资料，流量控制设备的类型、安装位置、设备尺寸及控制方式。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的油藏数值模拟方法，其特征在于，所述动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、井下流量控制设备的调节参数及井下流量控制设备监测数据。

8.一种基于井下流量控制设备的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述的油藏数值模拟装置包括：

参数获取单元，用于获取生产井、注入井、油藏及流量控制设备数据，确定各井、油藏及流量控制设备的动态参数及静态参数；

多井段模型创建单元，用于根据每口井的井身结构和流量控制设备创建多井段模型；

油藏渗流模型生成单元，用于根据油藏特征及流体属性建立油藏渗流模型，所述油藏渗流模型包括：油气水三相渗流方程、外边界条件以及约束条件；

数值模型生成单元，用于将所述多井段模型及油藏渗流模型耦合，生成数值模型；

地质模型生成单元，用于根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

稀疏矩阵生成单元，用于根据所述数值模型及初始化后的地质模型建立带有稀疏系数矩阵的非线性方程组并求解所述非线性方程组。

9.根据权利要求8所述的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述多井段模型创建单元包括：

第一信息确定模块，用于根据井眼轨迹，流量控制设备的安装使用位置以及所需模拟精度确定所述多井段模型的段数及节点数；

第二信息确定模块，用于根据所述流量控制设备的使用方式确定各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置；

第三信息确定模块，用于根据所述段数、节点数、各井段的分支数目、流体在该井段的流入位置及流出口位置确定各井段、节点以及分支的位置，搭建多井段模型的骨架；

第四信息确定模块，用于根据单井、油藏及所述流量控制设备的静态参数确定每井段、分支及节点的深度；

第五信息确定模块，用于根据油管直径和套管直径及粗糙度确定各井段的直径、截面积、体积及粗糙度；

第六信息确定模块，用于根据模拟精度、井身结构和流量控制设备的动静态参数确定最长段长度和最小段长度，使多井段模型内的各井段均短于最长段长度，均长于最小段长度。

10.根据权利要求8所述的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述油藏数值模拟装置还包括：计算方法选取单元，用于根据流入、流出口位置、井底流压、每段、分支及节点的深度、油管直径和套管直径及粗糙度确定各段的直径、截面积、体积及粗糙度选择井筒压力计算方法。

11.根据权利要求8所述的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述数值模型生成单元包括：

方程建立模块，用于根据所述多井段模型，建立各井段的各分支内的油气水三相流动方程、压力方程；

数学模型建立模块，用于将所述多井段模型作为内边界条件与油藏渗流模型耦合，建立综合数学模型；

数值模型生成模块，用于对所述综合数学模型进行离散化，形成数值模型。

12.根据权利要求11所述的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述油藏数值模拟装置还包括：流动信息计算单元，用于根据流量方程计算某一相流体从网格块到井段节点的流动，所述流量方程如下：

q_pj＝T_wjM_pj(P_j+H_cj-P_n-H_nc)

其中，q_pj是p相在网格块与井段连接j处的流量，T_wj是连接传导率，M_pj是p相在网格块与井段连接j处的流度，P_j是网格块压力，H_cj是网格块到连接处的深度差，P_n是段节点处的压力，H_nc是段节点到连接处的深度差。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释数据、断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石及流体的高压物性资料，流量控制设备的类型、安装位置、设备尺寸及控制方式。

14.根据权利要求8-12中任一项所述的油藏数值模拟装置，其特征在于，所述动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、井下流量控制设备的调节参数及井下流量控制设备监测数据。