基于流体-固体耦合模型的非均质储层压裂驱油井响应时间优化研究

为解决低渗透储层压裂驱油技术中井间响应时间失衡问题，研究人员通过耦合位移不连续法(DDM)与嵌入式离散裂缝模型(EDFM)，建立了动态裂缝扩展与流体渗流的全生命周期模型。研究发现注入体积是影响响应时间的关键因素，并提出针对平面/垂向非均质性的优化策略，使响应时间差异欧氏距离(DRT )从25.4降至3.2，为工程实践提供了重要技术支撑。

　　

在能源开发领域，低渗透储层犹如一块难啃的"硬骨头"，其开发难度堪比在密实的砂岩中寻找流动的黄金。中国作为全球能源消费大国，低渗透油气资源已成为增储上产的关键靶区。压裂驱油技术（Fracturing-Flooding）这一新兴技术，通过高压注水人为制造裂缝网络，既能改善储层物性，又能补充地层能量，可谓一举两得。然而现实总是骨感的——现场应用中出现的水驱压力传播不均、井间响应时间失衡等问题，严重制约了该技术的推广效果。这就像一场精心策划的交响乐演出，却因乐器发声不同步而沦为噪音。问题的根源直指储层非均质性这一"顽疾"，以及缺乏能同时模拟裂缝动态扩展和生产过程的数学模型。

针对这一技术瓶颈，中国石油大学的研究团队在《Geoenergy Science and Engineering》发表了一项突破性研究。他们创造性地将位移不连续法（Displacement Discontinuity Method, DDM）与嵌入式离散裂缝模型（Embedded Discrete Fracture Model, EDFM）进行耦合，开发出能完整模拟压裂驱油全生命周期的流体-固体耦合算法。该模型巧妙规避了传统双孔隙度模型对裂缝系统的简化假设，也克服了离散裂缝模型计算量大的缺陷，实现了从裂缝动态扩展到后续生产的无缝衔接模拟。

研究团队采用多尺度验证策略：首先通过流体流动、岩石变形和流固耦合的基准测试验证模型精度；随后建立500m×500m×30m的五点井网模型，模拟不同储层条件下的压裂驱油过程。关键技术包括：EDFM处理基质-裂缝多尺度流动，DDM模拟裂缝动态扩展，以及针对平面和垂向非均质性的分层同步压裂（Layered Synchronous Fracturing-Flooding, LSF）优化算法。

【模型验证】部分显示，该模型在裂缝形态预测上与经典解误差小于5%，压力传播模拟与现场数据吻合度达92%，证实了其工程可靠性。【影响因素分析】揭示注入体积对响应时间的主导作用——当注入量从5000m³
增至8000m³
时，裂缝长度扩大1.8倍，响应时间缩短47%。【平面非均质性优化】通过调整注入参数，使响应时间差异欧氏距离(D_RT
)降低84%；【垂向非均质性优化】采用LSF方法后，层间矛盾系数从0.68降至0.21。

研究结论部分画龙点睛地指出三大发现：一是首次建立了压裂驱油全流程动态耦合模型，填补了该领域技术空白；二是注入体积通过改变裂缝体积和长度成为调控响应时间的"总开关"；三是提出的优化策略使D_RT
从25.4锐减至3.2，相当于将井间响应差异从"时差数月"优化至"几乎同步"。这项研究不仅为压裂驱油参数优化提供了"数字导航仪"，其首创的DDM-EDFM耦合框架更为非常规油气开发建模开辟了新路径。正如通讯作者Chuanzhi Cui强调的，该技术有望使低渗透储层采收率提升15%以上，对保障国家能源安全具有战略意义。