稠油热采数模技术和应用(08年技校培训)

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1、河南油田河南油田河南油田河南油田 注蒸汽技术注蒸汽技术(包括蒸汽吞吐、蒸汽驱包括蒸汽吞吐、蒸汽驱)是开采稠油的有效是开采稠油的有效方法。世界上稠油资源丰富，稠油开发具有较好的前景。方法。世界上稠油资源丰富，稠油开发具有较好的前景。注蒸汽油藏模拟是研究油藏注蒸汽过程的有力工具。注蒸汽油藏模拟是研究油藏注蒸汽过程的有力工具。 早期人们采用简单的公式来估计注蒸汽加热油层的早期人们采用简单的公式来估计注蒸汽加热油层的增产效果，诸如加热带计算公式。增产效果，诸如加热带计算公式。 60年代，人们又发展了一些解析解数学模型，其中年代，人们又发展了一些解析解数学模型，其中广为大家应用的是广为大家应用的是Bob

2、erg Lantz蒸汽吞吐模型，该方法简蒸汽吞吐模型，该方法简便可靠，可以反映出蒸汽吞吐过程中加热降粘增产的机理，便可靠，可以反映出蒸汽吞吐过程中加热降粘增产的机理，但是不能计算油藏压力的变化，因而不能准确地反映天然但是不能计算油藏压力的变化，因而不能准确地反映天然能量驱动的机理。后来发展的解析解蒸汽驱数学模型，是能量驱动的机理。后来发展的解析解蒸汽驱数学模型，是解析解模型中功能较多，但也很复杂的模型。这使失去了解析解模型中功能较多，但也很复杂的模型。这使失去了解析解模型简便的优点。解析解模型简便的优点。 河南油田河南油田 70年代，人们已经开始研究三维三相注年代，人们已经开始研究三维三相注蒸

3、汽模型，从而开始了注蒸汽油藏模拟的实用蒸汽模型，从而开始了注蒸汽油藏模拟的实用阶段，以后又发展了注蒸汽组分模型，可以模阶段，以后又发展了注蒸汽组分模型，可以模拟蒸汽对原油的蒸馏作用，也可以模拟蒸汽加拟蒸汽对原油的蒸馏作用，也可以模拟蒸汽加化学添加剂的过程，总之，注蒸汽油藏模拟日化学添加剂的过程，总之，注蒸汽油藏模拟日臻完善。臻完善。河南油田河南油田河南油田河南油田 油藏模拟油藏模拟是用计算机对油藏进行是用计算机对油藏进行时间时间、空间空间研研究。作为模拟的第一步是把油藏在空间上分成许多究。作为模拟的第一步是把油藏在空间上分成许多块，然后对每个块运用渗流方程组，这组偏微分方块，然后对每个块运用渗

4、流方程组，这组偏微分方程称为程称为数学模型数学模型。由于油藏数学模型常常十分复杂，。由于油藏数学模型常常十分复杂，所以不可能用解析方法求解，必须进行近似处理，所以不可能用解析方法求解，必须进行近似处理，其中主要是离散化，使数学模型能够在计算机上求其中主要是离散化，使数学模型能够在计算机上求解，离散后的数学模型称为解，离散后的数学模型称为数值模型数值模型，其相应的计，其相应的计算机程序称为算机程序称为计算机模型计算机模型。河南油田河南油田 1 1、达西定律、达西定律 早在早在19561956年达西就提出了多孔介质中单相流压力与流年达西就提出了多孔介质中单相流压力与流量的关系式：量的关系式：XPK

5、Vx 如果考虑重力作用并写成三维形式： )(ZPKVx 2 2、质量守恒方程、质量守恒方程 对一个流动单元对一个流动单元-网格块：网格块： 流入质量流入质量-流出质量流出质量+注入质量注入质量=累积质量累积质量 3 3、流动方程、流动方程 将达西定律应用于质量守恒方程组就可以得到多相将达西定律应用于质量守恒方程组就可以得到多相 流流的流动方程。的流动方程。) 1 (,.,2 , 1, 0)()(131cNjjSijijjjijjjVNiqdsSdSTp 其中其中 是岩石的孔隙度，是岩石的孔隙度， j是是j相物质的密度，相物质的密度，Sj是是j相相物质的饱和度；物质的饱和度； j是是j相物质的表

6、观流速；相物质的表观流速； ij组分组分i在在j相中相中的摩尔份额，是组份的摩尔份额，是组份i的源项，的源项，Np为相数。为相数。 河南油田河南油田 4、能量守恒方程、能量守恒方程 注蒸汽模拟与其它油藏模拟的区别之一就是要用到能注蒸汽模拟与其它油藏模拟的区别之一就是要用到能量守恒方程。当向油层注入蒸汽时，油层被加热了量守恒方程。当向油层注入蒸汽时，油层被加热了 ，油层，油层的内能增加了。为了模拟这一过程而引入了能量守恒方程：的内能增加了。为了模拟这一过程而引入了能量守恒方程： 流入热量流入热量(焓焓)-流出热量流出热量+注入热量注入热量=累积内能累积内能) 2(,.2 , 1, 011Schc

7、chNjViprockjjjNiQQdsqqTTCuSTp 其中其中uj是是j相物质的内能，相物质的内能， rock是岩石密度，是岩石密度，Cp是岩石的是岩石的比热，比热，T是岩石的温度，是岩石的温度，Ti是组分是组分i的温度，的温度，qh是焓的流速，是焓的流速，qc是热量的流速，是热量的流速，Qc是热源项，是热源项，Qh是焓源项。是焓源项。 河南油田河南油田 6 6、差分方程、差分方程 对复杂的偏微分方程要离散化后才能求解。有限差分对复杂的偏微分方程要离散化后才能求解。有限差分方法是其中的有效方法之一。差分方法的特点是简便可靠，方法是其中的有效方法之一。差分方法的特点是简便可靠，便于用计算机

8、求解。便于用计算机求解。 5 5、约束方程、约束方程 摩尔分数约束方程摩尔分数约束方程 饱和度约束方程饱和度约束方程 )3(0 . 11cNiij )4(0.11pNijS 河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田 ( (一一) )储层特征储层特征 当你模拟某一油藏开采动态时，首先要确定油层当你模拟某一油藏开采动态时，首先要确定油层的有效厚度的有效厚度hehe、绝对渗透率绝对渗透率K K、孔隙度孔隙度、原油饱和原油饱和度度SoSo、隔层隔层( (或夹层或夹层) )的发育情况以及油层非均质性等的发育情况以及油层非均质性等。 1 1、 油层有效厚度油层有效厚度hehe he he对注蒸汽开

9、发有着重要的影响，特别是当对注蒸汽开发有着重要的影响，特别是当hehe10m10m时。纯总厚度比也是一项重要指标，当纯总厚度时。纯总厚度比也是一项重要指标，当纯总厚度比比0.50.5时，注蒸汽开发效果就较差了。时，注蒸汽开发效果就较差了。 河南油田河南油田 2 2、绝对渗透率、绝对渗透率 K K值的大小对注蒸汽开发效果有一定的值的大小对注蒸汽开发效果有一定的影响，影响，K K又分为水平渗透率又分为水平渗透率KhKh、垂直渗透率垂直渗透率KvKv，由于沉积相的特点，一般由于沉积相的特点，一般KhKhKvKv。KvKv对蒸对蒸汽超覆起着重要作用，稠油油藏大多是疏砂汽超覆起着重要作用，稠油油藏大多是

10、疏砂岩，因此很难测得真实岩心的渗透率。实验岩，因此很难测得真实岩心的渗透率。实验室采用较为固结的岩心测得的渗透率一般低室采用较为固结的岩心测得的渗透率一般低于油层的渗透率。于油层的渗透率。河南油田河南油田 3 3、孔隙度和原油饱和度、孔隙度和原油饱和度SoSo 疏松砂岩的值一般都比较大疏松砂岩的值一般都比较大 0.3，而且孔道的连而且孔道的连通比较好，孔隙度与渗透率通比较好，孔隙度与渗透率K之间有某种统计规律。之间有某种统计规律。越大则越大则K比效高。孔隙度随油藏压力比效高。孔隙度随油藏压力P增加而增大。增加而增大。 =i1+Cr(P-Pi) 式中式中i、Pi分别是初始孔隙度和油藏压力。分别是

11、初始孔隙度和油藏压力。Cr是岩是岩石压缩系数，如果考虑压实作用，则式要考虑阚值压力石压缩系数，如果考虑压实作用，则式要考虑阚值压力Pth，对于降压过程中，对于降压过程中，压力低于压力低于Pth以后的油藏，以后的油藏， Cr急急剧增加。剧增加。但是压实是不可逆过程。但是压实是不可逆过程。 稠油油藏的含油饱和度一般比较高，大多稠油油藏的含油饱和度一般比较高，大多So60%。 河南油田河南油田 4、 储层非均质特征储层非均质特征储层的非均质性主要是由于沉积条件造成的，储层的非均质性主要是由于沉积条件造成的， A）油层层内非均质性油层层内非均质性 B）油层层间非均质性油层层间非均质性 C）油层平面非均