محاسبه عددي تانسور تراوايي در مخازن شكافدار

Numerical calculation of permeability tensor in fractured reservoirs

توسعه مناسب مخازن هيدروكربوري شكافدار به سرشت نمايي درست شكستگيها بستگي دارد. توصيف خصوصيات وشبيه سازي اين دسته از مخازن هيدروكربوري به دليل ناهمگني و ناهمسانگردي ذاتي در پارامترهاي مخزني مانند تراوايي، بسيار پيچيده و در عين حال ضروري ميباشد. شبيه سازي مخازن شكافدار معمولا به روشهاي تخلخل دوگانه و يا تراوايي دوگانه انجام ميشود. در اين روشها شكستگيها به صورت الگوهاي منظم فرض ميشوند. براي رفع اين مشكل در اين مطالعه روش عددي براي محاسبه تانسور تراوايي در مخازن شكافدار ارايه شده است. در اين روش خصوصيات شكستگيها با جهت متفاوت و الگوهاي نامنظم كه در طبيعت بيشتر ديده ميشود در نظر گرفته ميشود. براي اين منظور ابتدا يك شبكه شكستگي در دو بعد با توجه به مختصات ابتدا و انتها شكستگي ساخته شد، سپس با در نظر گرفتن مدل دو بعدي ريز دانه و تك فاز و در نظر گرفتن توزيعي از مشخصات شكستگي در شبكه ريز دانه و با اعمال شرايط مرزي مناسب، فشار و دبي در راستاهاي مختلف محاسبه گرديد. سپس با استفاده از رابطه دارسي المان هاي ماتريس تراوايي بدست آمد. نتايج به دست آمده از اين روش با روش تحليلي براي يك شكستگي در زواياي مختلف مقايسه شد و نشان داد كه از دقت خوبي در محاسبه تانسور تراوايي برخوردار است. روش ارايه شده در محاسبه تانسور تراوايي سيستم شكستگي تصادفي كه روش هاي تحليلي در آن با محدوديت مواجه است با موفقيت عمل مي كند.

Proper characterization of fracture reservoir is crucial for their sound development plan. It is however very difficult to correctly obtain various fracture reservoir properties such as permeability due to high order of heterogeneity and anisotropy within these reservoirs. Classical dual porosity and/or dual permeability models consider a regular fracture network across the reservoir. To improve the concept, we develop a numerical method for tonsorial permeability calculation of blocks with random/disordered fracture distribution. We considered a 2D Cartesian fine grid in which the fractures were defined explicitly with their endpoints coordinates. Applying proper boundary conditions, single phase flow is then solved. Full tensor permeability is then obtained analytically from the calculated flow and pressure fields. The result of our method is compared well with that of the analytical models for simple fracture systems. In addition we reported the permeability tensor values of random fracture networks where no analytical solution is available