一、成果概述：

我国非常规油气储量丰富，超过常规油气的 3 倍，是增储上产的重要阵地。水力压裂技术的进步引发了北美非常规油气革命，使美国从石油进口国变成出口国，其中裂缝扩展和开采数值模拟是压裂开发方案设计的“核芯”技术，被 Schlumberger、Halliburton 等国际石油公司争相研究、抢占制高点。但与北美相比，我国非常规油气藏历经多次构造运动，地质条件复杂，现有数值模拟技术适用性差，难点为：①天然裂缝和层理发育，非均质性更强，复杂压裂缝网预测难；②岩心实验难以开展，数值模拟是获取流动参数最佳技术手段，但储层矿物组构复杂、孔隙多尺度特征显著，流动模拟难；③压裂后储层应力敏感和多尺度性加剧，不同介质流动模式差异大，流固耦合模拟难。国家和油田企业项目支持下，经十余年攻关，创建了考虑微尺度效应的非常规油气藏压裂和开采全过程流固耦合数值模拟方法，形成国际上首套压裂和开采一体化多尺度模拟软件，为我国非常规油气高效开发提供了“中国芯”，主要创新技术如下：

1、 创建井工厂开发模式三维裂缝扩展数值模拟方法，解决了复杂缝网预测难题。考虑井工厂开发模式下多井同步压裂裂缝相互干扰作用，基于岩石断裂力学和位移不连续法，实现天然裂缝和层理发育储层中人工裂缝的起裂和扩展全过程数值仿真，形成水力压裂模拟和裂缝参数预测软件，成功应用 800 余井次，与 Mshale 等商业软件相比，缝网预测精度提高 20%。 2、首创多尺度多矿物数字岩心和孔隙网络模型的构建与流动模拟方法，解决了物理实验难以获取流动参数的难题。基于不同尺度岩心扫描图像，结合深度学习和多点统计学方法，首创多尺度多矿物数字岩心和孔隙网络模型构建技术。考虑微尺度效应，形成真实岩心快速模拟软件，突破现

有技术瓶颈，将模拟尺度从微米提升至厘米，首次实现真实岩心中流体动态分布的定量表征，成功应用 380 余井次，计算结果与实验拟合度达 95%。 3、创建考虑微观流动机制的多相多组分流固耦合数值模拟技术。基于均化理论，创建微观流动的尺度升级方法，解决了宏-微观尺度流动关联难题。提出网格可控的新型嵌入式离散裂缝模型，采用扩展有限元和模拟有限差分法，创建多相多组分流固耦合数值模拟技术，降低了计算复杂度，解决了收敛性差难题。形成压裂和开采一体化多尺度模拟软件，成功应用 820 余井次，与 Eclipse 等商业软件相比，相同精度下计算速度提高 1 个数量级。

二、技术特点及技术指标：

项目研发了国际上首款非常规油气多相多组分微观流动模拟平台，是世界上唯一可进行岩心尺度的微观流动及渗流物性参数计算的软件，解决了页岩两相流动实验难以开展的难题。形成的裂缝扩展-生产流动宏观精细数值模拟技术，较之全球销售第一斯伦贝谢公司 Eclipse 商业软件，可同步进行压裂-生产模拟，考虑了热应力效应、岩石塑性变形、微尺度效应、多相多组分流固耦合效应，模拟准确，达到了国际领先水准。

三、应用领域：

项目成果在北美 Eagle Ford 和 Niobrara 页岩油气、长宁-威远和涪陵页岩气、胜利油田致密油和页岩油、大庆油田古龙页岩油、华北油田煤层气等非常规油气田推广应用，打破了国外商业软件技术壁垒，实现我国非常规油气藏数值模拟关键技术的自主可控。

四、投入需求：

形成的一体化模拟软件部分功能上已超过国外商业化软件，下步需进一步商业化，增强软件的友好型、稳定性和可适用性