致密储层的油气储量在全球油气资源范围比重较高,由于储层渗透率低,通常需要压裂等非常规方法提升采收速度和采收率。为评估压裂效果、优化压裂方案,需要高效准确地模拟含裂缝的致密储层。压裂后致密储层含有微裂缝和大尺度的导流裂缝等多种尺度的裂缝,需要采用不同模型模拟不同尺度裂缝。对于微裂缝网络,可采用双重介质模型描述;离散裂缝模型可应用大尺度的导流裂缝。离散裂缝模型可能需要沿裂缝划分非结构化网格,因此随着裂缝几何复杂性增加,其计算效率大大降低,而嵌入离散裂缝模型可采用结构化网格划分储层,提升了效率。嵌入离散裂缝模型由于其高计算效率而被广泛应用,可适用导流裂缝作为单一的源或汇的情况,但对于多相流动,由于裂缝两侧出现物理量间断,嵌入离散裂缝模型不能分别计算基质与裂缝两侧的窜流量,可能会出现误差。为克服嵌入离散裂缝模型的局限性,有学者提出了考虑裂缝两侧窜流量的嵌入离散裂缝模型,例如投影嵌入离散裂缝模型。致密储层存在基质与裂缝间毛管力的差异等复杂机理,裂缝附近可能出现复杂的跨基质-裂缝界面流动现象,对构造高精度的嵌入离散裂缝模型带来困难。本文开展对含裂缝的致密储层的嵌入离散裂缝模型的研究,具体内容如下:1.应用压裂页岩气井多尺度渗流模型,实现对中国四川威远页岩气井的历史拟合,并基于拟合参数评估压裂效果。压裂后的页岩气井附近形成含大量压裂裂缝的改造区,存在基质-微裂缝网络-导流裂缝的多尺度问题。在非改造区中,为页岩气的单相流动;在改造区中,基质同样为页岩气的单相流动,毛管力影响较小。所研究的压裂页岩气井为衰竭式开采,生产井与导流裂缝直接相连,页岩气和压裂液通过导流裂缝流入生产井,此时导流裂缝作为单一的源,可直接应用Lee等人提出的嵌入离散裂缝模型建立多尺度模型。在历史拟合过程中,研究压敏效应,尤其是相对渗透率压敏效应对历史拟合结果的定量影响。为获得高精度的历史拟合结果,需要充分考虑绝对渗透率和相对渗透率的压敏效应,同时发现相对渗透率的压敏效应对液相流动的影响大于对气相流动的影响,理论分析该现象。2.研究CO2驱的投影嵌入离散裂缝模型。实际生产过程中往往注入高压的CO2实现致密储层中各组分的驱替,处于混相状态的CO2,可降低毛管力对流动影响,提高采收率。该状态下,油相和气相间的毛管力很小。尽管致密油藏基质和裂缝间的毛管力非均质可能导致基质与裂缝间窜流量计算困难,但是毛管力非均质对于油气水三相流动机理复杂,本文仅考虑毛管力对油水两相的作用。考虑跨裂缝物理量存在间断,投影嵌入离散裂缝模型采用投影方法实现裂缝两侧窜流量计算,提升计算精度,然而,通过理论分析,现有投影嵌入离散裂缝模型存在两点局限性。一方面,在传导系数计算方面,当裂缝靠近基质网格边界时,现有投影嵌入离散裂缝模型给出的传导系数仅为实际的一半;如果裂缝覆盖的基质网格的渗透率与邻近网格不同时,其误差可能会更大。另一方面,当裂缝恰好通过基质网格中心时,现有投影嵌入离散裂缝模型投影方向选择可能不合理。该情况下,“最小距离准则”和“不同侧准则”失效,而随机选择投影方向可能将裂缝投影到下游基质网格的界面,可能造成误差。为克服上述局限性,提出了改进的投影嵌入离散裂缝模型。在传导系数计算方面,明确流动的串联关系,提出了传导系数的改进算法;在投影方向选择方面,提出“上游优先准则”。算例表明,改进的二维和三维投影嵌入离散裂缝模型提高了对压裂致密储层CO2驱的模拟精度。3.提出考虑毛管力间断的嵌入离散裂缝模型。致密储层中基质与导流裂缝间的毛管力差异明显,对于油水两相流动,该差异可能导致在基质与裂缝界面附近出现三种流动状态,对应三种不同界面条件:当基质与裂缝间压差可以克服毛管力末端效应,跨越界面为油水两相流动,此时界面基质侧的饱和度为1;当基质压力大于裂缝压力,但是两者压差不能克服毛管力差异,跨越界面为油相的单相流动,水相不流动,此时界面处水相流量为0;当基质压力小于裂缝压力,油水两相流体由裂缝流入基质,跨越界面处的流速比等于上游裂缝的流度比。该三种的流动状态为构建准确的嵌入离散裂缝模型带来困难。相比Lee模型,所提出的模型有两个特点:第一,对覆盖裂缝的基质网格作进一步划分,得到两个子控制体,描述裂缝两侧的间断,分别计算裂缝两侧窜流量;第二,在计算基质-裂缝界面的窜流量时,考虑三种流动状态,基于基质-裂缝界面一维稳态两相流解析解,构造基质-裂缝窜流量的数值格式。基于解析解构造的数值格式可以克服基质-裂缝界面物理量发散带来的数值困难。算例表明,所提出的嵌入离散裂缝模型在粗网格下也可以模拟出准确的结果。