数值模拟培训班材料

数值模拟培训班材料数值模拟培训班材料 化学驱数值模拟技术进展王强中国石油勘探开发研究院采收率所xx 年07月中国石油天然气股份公司三次采油新技术培训班研讨内容 化 学驱数值模拟技术概述 研究范围 技术进展 数学模型描述及软件开 发 聚合物调驱软件的研制 矿场研究示例 可动凝胶数模应用 多元 复合驱数模应用 微生物 泡沫驱 应用中的几个问题化学驱数值模拟 技术概述股份公司三次采油产量及占总产量的比例研究范围股份公 司三次采油产量及占总产量的比例30212179949428608465722 95 41 1 79 69 18 28 004008001xx600199519971999xxxx年三次采油产量 万吨 05101520三次采油占总产量 三次采油产量三次采油比例xx 年股份公司三次采油产量构成聚合物驱93 复合驱2 调驱3 气驱2 微 生物驱0 1 国际热采 蒸汽 地下燃烧 是最主要的方法国际热采 蒸汽 地下燃烧 是最主要的方法50 60 国际注气 轻烃 二氧 化碳和氮气 国际注气 轻烃 二氧化碳和氮气 10 20 我国化学 驱占绝对优势97 研究范围化学驱数值模拟研究范围 聚合物驱 多元 复合驱 碱水驱 表面活性剂驱 物聚合物 碱水驱 物聚合物 表面活 性剂驱 三元复合驱 地面 地下调剖 可动凝胶调驱 其它 泡沫驱 示踪剂 润湿反转等 上述的组合研究驱替研究范围化学驱数学 模型及模拟软件 数值模拟是一个极为繁复的参数准备和模拟计算过 程 就数值模拟器本身而言 除了考虑的驱油机理和物化现象的描述以 外 模拟器的算法和用户界面也是相当重要的部分数值模拟是一个 极为繁复的参数准备和模拟计算过程 就数值模拟器本身而言 除了考虑的驱油机理和物化现象的描述以 外 模拟器的算法和用户界面也是相当重要的部分 这些领域的成就 以及集成化的应用改变了传统数值模拟器的概念 并且对数值模拟 研究工作起到了相当重要的影响这些领域的成就以及集成化的应用 改变了传统数值模拟器的概念 并且对数值模拟研究工作起到了相 当重要的影响化学驱数值模拟技术技术进展化学驱数学模型及模拟 软件 三维图形处理已经从以前的与模拟软件分离的前后处理加工部 分进入到一个集成的软件系统 在该系统中 能够创建计算网格 应用油藏特性参数 模拟结果显示 动态显示拟合和预测过程 对 参数进行可视化调整等等 三维图形处理已经从以前的与模拟软件分离的前后处理加工部分进 入到一个集成的软件系统 在该系统中 能够创建计算网格 应用 油藏特性参数 模拟结果显示 动态显示拟合和预测过程 对参数 进行可视化调整等等 目前VIP Landmark Graphics 的3Dview GeoQuest Eclipse GeoQuest Schlumberger 的的Rtview GeoVisual Systems的ReView已经成为目前业界广为接受的三维可视化前后处理 标准 已经成为目前业界广为接受的三维可视化前后处理标准 三维图形处理技术技术进展化学驱数学模型及模拟软件 地质建模模 型是构建数值模拟模型的基础 这些模型传统上是与数值模拟模型严格分开的 目前的集成化软件 比如地质建模模型是构建数值模拟模型的基础 这些模型传统上是与数值模拟模型严格分开的 目前的集成化软件 比如Tigress Desktop VIP Eclipes等 将这两个模型集成到一个共用的平台下 使用同 一套数据库系统 这使得数据的公享和网络化成为可能 同时数值 模拟软件的三维可视化和地质建模软件的三维可视化很好地结合到 一起 应用同一套三维可视模型 降低开发成本 因而两个模型可 以很好地结合应用 等 将这两个模型集成到一个共用的平台下 使用同一套数据库系 统 这使得数据的公享和网络化成为可能 同时数值模拟软件的三 维可视化和地质建模软件的三维可视化很好地结合到一起 应用同 一套三维可视模型 降低开发成本 因而两个模型可以很好地结合 应用 地质建模技术技术进展化学驱数学模型及模拟软件 网格技术已经发 展到曲线 曲面网格 局部网格加密技术能够集成不同间距和不同坐 标系统的小网格并入较大的网格 能够满足计算时间 空间和精度 的综合要求 有限元方法的应用能够构建完全自由和随机的网格结构 比如曲面 网格 局部网格加密技术能够集成不同间距和不同坐标系统的小网 格并入较大的网格 能够满足计算时间 空间和精度的综合要求 有限元方法的应用能够构建完全自由和随机的网格结构 比如SUPRI B研究项目中的FLEX程序和SURE的PEBI 网格技术技术进展化学驱数学模型及模拟软件 绝大多数的模拟器使 用显式计算和隐式计算两种解法 计算过程中应当平衡计算的稳定性和计算工作量两方面综合的要求 绝大多数的模拟器使用显式计算和隐式计算两种解法 计算过程中应当平衡计算的稳定性和计算工作量两方面综合的要求 IMPES方法 隐压显饱 顺序计算压力和饱和度 全隐式方法同时求解 压力和饱和度 自适应隐式方法顺序计算压力和饱和度 全隐式方 法同时求解压力和饱和度 自适应隐式方法 AIM 使用自动调整的方 法 判断哪个变量和哪部分模块应用显式和应用隐式 在保证稳定 性的前提下使用最小的计算量使用自动调整的方法 判断哪个变量 和哪部分模块应用显式和应用隐式 在保证稳定性的前提下使用最 小的计算量 改进的多组分IMPLICIT化学驱离散技术离散化技术技术进展化学驱 数学模型及模拟软件 流线模型 比如FRONTSIM和3DSL 基于IMPES 方法 与传统IMPES不同之处是为每个饱和度时间步重新计算压力场 通过计算出的压力场计算流速场 饱和度方程随后沿着被速度场定义的流线求解出 应用流线方法 要比标准的不同之处是为每个饱和度时间步重新计 算压力场 通过计算出的压力场计算流速场 饱和度方程随后沿着被速度场定义的流线求解出 应用流线方法 要比标准的IMPES方法运算速度快得多方法运算速度 快得多 化学驱流线模型是未来流线技术研究的热点之一流线技术技 术进展化学驱数学模型及模拟软件 数值模拟器本身在考虑的驱油机 理和物化现象的描述上得以提高数值模拟器本身在考虑的驱油机理 和物化现象的描述上得以提高 结垢沉淀乳状液色谱分离润湿反转 粘弹效应网格宏 微观结合技术等 动态前缘加密技术 并行化解法 参数估算算法 通用数据库网络技术虚拟现实其它技术技术进展国际 主要的化学驱软件 Desktop VIP Landmark GraphicsCorporation ECLIPSEGeoQuest Petroleum Workbench Baker Hughes CMG STAR Computer ModellingGroup UTCHEM SLCHEM SCORPIOAEA Technology FAPMSGRAND N Hance PC GEL国外技术进展国际潜在的化学驱软件 MORE SmedvigTechnologies Roxar TERASIMIntera RSGR S Cubed TIGRESS PGS Tigress SUREHeinemann OilTechnology ResFlow RC2 Boast3 CPFM NPTO FRONTSIMTechnical SoftwareConsultants A S ExodusCan TekGroup RESSIMMin PetroleumTechnology SABRE3 D S A Holditch Associates Inc StrataSimLandmark GraphicsCorporation国外技术进展ECLIPSE100 200 EOR Group 包括溶剂 聚合物 表面活性剂和泡沫 Polymer聚合物模型选项使 用一个全隐式 五组分模型 油 水 气 聚合物 盐离子 来研 究聚合物驱替过程中涉及的各种驱油机理 该模型认为聚合物溶液导致水相粘度增加 在较高的剪切速率下 水相粘度会由于非牛顿流体的剪切作用而下降 聚合物的吸附仅发 生在岩石表面上 聚合物吸附的结果是水相相对渗透率下降功能技 术进展ECLIPSE100 200 SURFACTANT较简化的表面活性驱 在该情况下增加的表面活性剂减少了水相和油相之间的毛管压力 该模型认为残余油饱和度的减少和由此导致的相对渗透率曲线的调 整仅为毛管数的函数 FOAM较简化的泡沫注入模型 该模型认为泡沫为气相中的一个示踪剂组分 该组分减小了气相的 流度 TRACER 示踪剂示踪能力扩展选项 能够用于环境问题模拟功 能技术进展ECLIPSE100 200 ECLIPSE目前成为商业数值模拟的代表软件 VIP 市场 分额70 中国市场相对占有率低于国际市场 强大的一体化程序 平台 任何功能上的改进易被接受 全隐式处理方法 化学驱机理及 物化现象考虑过于简化 多种复合驱数值模拟及组合研究欠缺 2000 年版仅能处理聚合物驱 国内目前扩展到调驱优劣势技术进展CMG S TAR 油 气 水 聚合物 交联剂 凝胶 盐七组分方程 自适应 隐式处理方法 xx年版能处理聚合物驱及调剖 无调驱结合功能特点 CMG中国市场相对占有率相对较高 强大的一体化程序平台 任何的 功能改进易被接受 调驱功能 断塞驱替尚需改进优劣势技术进展FA PMS GRAND 与UTCHEM考虑因素类似 比较全面 复杂 考虑了多种凝 胶体系 注入段塞方式 温度 PH值变化 能够进行调驱计算特点 G RAND主要针对中国市场 98年开始形成产品 无前处理程序 后处理 相对较好 操作不方便 仅用在UNIX和LINUX系统下 油水两相系统 均匀网格 无良好的错误查错功能 运算速度较慢 运算结果有时 出现异常优劣势技术进展UTCHEM 物理化学现象比较齐全 对目前的 化学驱油现象基本进行了比较深入的描述 物理化学现象处理十分复杂 故计算工作量很大 耗费机时 该软件要求2800多个物化输入数据 其中大部分是概念和相应计算 公式中的 这些数据很难从实验室中测得 或者必须通过昂贵和费时的实验研 究来获得 该软件不是商业应用软件 缺少系统支持和维护 软件数据输入采取固定格式 不是自由格式 输入数值极其困难和 费时 不易检查 另外没有完善的后处理模块与之相连接 给计算结果分析带来较大 困难 技术进展国际主要的化学驱软件 ASP RIPED 反应动力学 UPCHEM CL石油大学 时富庚的聚合物驱及调剖软件 朱维耀的化学驱 聚合物 驱软件 程林松 粘弹 羊争鸣 PC EORRIPED国内技术进展ASP RIPED 三维多相 水 油 表面活性剂 多组分 水 油 表面活性剂 聚合物 多种碱型 助剂 一价 阳离子 二价阳离子 交联剂等 考虑了复合驱的主要驱油机理 降低界面张力 协同效应 流度控制作用 降低化学剂吸附损失 其它如碱水驱机理 考虑了复合驱过程中五种主要的质量传递方 式 由速度引起的对流 由浓度梯度引起的组分扩散 液 液相间交换 由相平衡转移引起的液 液相间的质量传递 由吸附 脱附 滞留 离子交换等引起的液 固相间的转移 技术进展ASP RIPED 考虑了复合驱过程中各种重要的 物化现象 界面张力 包括多种化学剂的复合协同效应 碱多次萃取 聚合物引起的变化 多种因素引起的快速和长期碱耗 各种化学 剂的吸附 滞留损失 随毛管数变化的多相相对渗透率 包括各相残 余饱和度的变化 各组分的扩散 各种相态 含盐量 包括碱剂 变 化对吸附量 相粘度 界面张力 相态等的影响 聚合物溶液特性 粘度 剪切变稀 吸附滞留 不可及孔隙体积 残余阻力系数 碱 的进一步水解 地下交联 水解度等 离子交换等多种化学反应 其它如流体 岩石压缩性 毛管压力 重力分异等技术进展ASP RIP ED 水驱 聚合物驱 交联调剖 碱 聚合物驱 表面活性剂 聚合物驱 碱 表面活性剂 聚合物驱 上述过程任意组合或复合驱过程功能功能技术进展小结 对比软件具备的特点 良好的图形可视化 地质建模 前后处理 程序 快速的计算方法 IMPLICIT AIM 九点法 并行 粗化 一 体化程序 水驱 聚合物驱 裂缝 热采 组分等自由转换 精确 的前缘描述 前缘动态加密 任意网格 加密 正交 随机 流 线模型用于大规模数值模拟研究国内软件在机理描述及应用研究方 面具备优势国外软件在整体性能及商品化方面具备优势技术进展化 学驱数模软件特点 化学驱软件复杂于常规黑油软件 化学驱油是一个很复杂的过程 该过程中伴随着大量物理和化学反应对流 扩散 吸附 离子交换 油田化学水化学反应 相态变化 界面现象及其变化 化学物的 捕集与滞留 相渗透能力变化等 因此 化学驱软件的开发是需集中相关学科与专业的专家长期工作 需要较大投入才能完成的 开发强有力的化学驱模拟软件要比黑 油复杂得多 黑油软件 与化学驱软件相比描述的物化机理简单得多 它只有对 流 相渗透率变化这些较易于模拟的现象 技术进展化学驱数模软件特点 化学驱软件增加了化学驱相关组分 对模型的离散化和方程组求解等技术产生了更高的要求 目前化学驱数模软件在计算化学驱时要比计算水驱慢很多 在大规 模网格计算时 会产生不收敛或发散现象 这是所有化学驱软件的 普遍现象 要对化学驱地质模型进行预处理 技术进展化学驱数模软件特点 化学驱软件中增加的组分数目较少时 可以采用全隐式或修正的全隐式处理技术 能够有效地增加模拟 的稳定性 组分数较多的情况下 上述处理具有较大的难度 化学驱软件一般在稳定性和机理描述的合理性方面进行取舍 相对 而言 合理正确的机理描述更为重要 这也是选择模拟软件的首要 条件 技术进展化学驱数模软件特点 我国对化学驱模拟软件有着最大的需 求 由于我国三次采油的主方向为化学驱 因而化学驱软件在我国的矿 场中得到最为广泛的应用 但是由于化学驱比较复杂 股份公司现有的大多数模拟软件难以满 足需求 因而需要引进适合我国化学驱要求的模拟软件 技术进展化学驱数模软件特点 化学驱软件处于不断发展变化阶段 需要辨证地看待 从数学模型对驱油过程描述的完善程度看 目前仅有黑油模型较为 成熟 已经获得了广泛的应用 这是经过几十年努力探索研究的结果 但仍有需要改进完善的地方 我国化学驱矿场应用过程中不断涌现出众多创新技术 模拟软件需 针对新出现的问题 强化机理认识 进而增强软件的模拟功能 技术进展聚合物调驱数值模拟软件研制流程数值模拟软件的一般流 程数学模型数值模型计算机模型有限差分方程组计算压力 饱和度 温度 组分等线性代数方程组离散化线性化线性解法1 时空离散2 差分 有限元3 几点差分1 IMPES2 IMPLICIT3 AIM1 GAUSS2 LSOR3 VFAST数值模拟软件的一般流程注 15Mpa 100m3 采 5MPa 80m3 25M3 75M335M325M3 P2 P1 数值模拟软件的一般流程L uPA SwK KQwwrww L uPA SwK KQooroo 0 00 20 40 60 81 00 00 51 0SwrSor P2 Sw2 P 1 Sw1 注采方程组 Sw P Q间引入时间 t方程组 Sw P Q化学剂存在水中聚合物浓度为化学剂存在水中聚合物浓度为C p t时间内由注向采流入的聚合物为时间内由注向采流入的聚合 物为Cp t流入采网格的聚合物增加了该网格的水相粘度 降 低了其流入采网格的聚合物增加了该网格的水相粘度 降低了其Krw CCHBDFEG调剖软件的数学模型模型设计原理 堵水调剖机理对模型 建立的影响 数学模型针对近年来兴起的 使用最为广泛的一类堵 水调剖剂 聚合物凝胶型化学剂建立起来的 凝胶型堵水调剖剂的调剖机理 是以聚合物凝胶的物理堵塞为主兼具有吸附和动力捕集作用 凝胶 体在孔隙介质中间形成物理堵塞 阻止水流通过 改变水流方向 高分子聚合物 金属离子交联剂 或引发剂 或聚合物 聚合物类 交联剂调剖软件的数学模型模型设计原理 地下凝胶体系的建立有 三种方式 整体注入 地面交联 采用整体注凝胶时 在地面混合 聚合物和交联剂 以形成均匀的凝胶溶液 然后注入地层 顺序注 入 地下交联 顺序注入法是分别注入聚合物和交联剂段塞 结果 在岩石内部的孔隙壁上形成聚合物和交联剂层的结构 同时注入 地下交联 聚合物和交联剂同时注入 但延迟交联 在指定的较深 部位成胶封堵 模型可以实现这三种注入方式下的模拟研究调剖软 件的数学模型模型设计原理 实验和油田现场中发现 生成的凝胶 在地下存在着向生产井漂移的现象 即地下生成的凝胶是可动的 对于在较低压力下 高强度胶结的凝胶 其漂移速度非常小甚至不 漂移 则可认为其凝胶为刚性的 本模型试图建立既可视凝胶为刚 性又可视为可动 或者一部分凝胶为刚性 其余部分为可动的数学 模型 不可动凝胶主要影响水相渗透率下降系数 可动凝胶则主要 影响水相的视粘度EOR SIM软件的数学模型模型假设条件 油藏为等温模型 流体流动遵循 Darcy定律 流体由油 气 水三相和十个拟组分油 气 水 聚合 物 调 聚合物 驱 交联剂 凝胶 一价阳离子 二价阳离 子 敏感组分组成 气相中仅含有气组分 地层油由油 气二组分组成 油中溶解气量 随压力变化 除油 气组分外 其余组分存在于水相中 聚合物 交联剂 凝胶在岩石表面的吸附为不可逆过程 不考虑组分扩散的 影响EOR SIM软件的数学模型 o oo ogooo roStqD PKK 油 水 气 w ww kwrwStq D PRKK g go gdgg ggg rgog oogdroStStq DPKKD PKK EOR SIM软件的数学模型 聚合物 驱 聚合物 调 交联剂 pads rp ww p p p w ww kw rwq C Stq C D PRKK pads rp ww pp prewwp w ww kw rwq C Stq RS C D PRKK gads rg ww gg gdegre ww g kw rwqC StqR RS CD PRKK EOR SIM软件的数学模型 凝胶 一价阳离子 存在离子交换 二价阳离子 存在离子交换 gads rgww gg gdegre ww gkwrwqCStqR RS CDPRKK cl ww lc clcl kwrwC Stq qCDPRKK cads rca ww ac caca kwrwqCStqqCDPRKK 物化参数描述 交联反应及由此引起的组分质量消耗或产生 交联反应具有如下形式 即单位时间内消耗的聚合物和交联剂全部生成胶结物质聚合物 p 交联剂 r 胶结物质 g 交联反应具有如下形式 即单位时间内消 耗的聚合物和交联剂全部生成胶结物质聚合物 p 交联剂 r 胶结 物质 g 对于给定的反应物种类及反应环境 交联过程可用反应动 力学规律描述对于给定的反应物种类及反应环境 交联过程可用反 应动力学规律描述物化参数描述nrmp rpggnrmp rrrnrmppppC CK KdtdCRC C KdtdCRCC KdtdCR R i 消耗速率或生成速率K i 反应常数m n 指数 表示物质的消耗 凝胶的生成 1 332210 ppp wpC aC aC a 12101 nrpp 聚合物溶液的静 态粘度 聚合物溶液的运动粘度物化参数描述ppp pCbC aqq11max1 maxmax 1 1pp kkpqqRR 聚合物的吸附 聚合物的残余阻力系数物化参数描述 trans gkg kgPC RR g dgCkdtdC 物化参数描述 可动凝胶的流动性 凝胶的降解性vc vQC CCCQCC 22 VVpp VVVVggrr 离子交换吸 附 可及孔隙体积物化参数描述 凝胶对水相残余阻力系数的影响 水 相粘度 交联反应物反应几率问题 有效含盐量调驱结合的问题 g rfrfm RR grca clpwwC CCCC P Beta CC EstEst物化参数描述EOR SIM软件的改进 相对渗透率方面 考虑凝胶对低渗透层的不可入性 考虑凝胶的物化参数随时间变化 采用三阻力系数的可动凝胶描述方 法调驱机理的改进PC EOR软件的整体结构初始程序初始程序INIT文件INIT文件输出结果输 出结果动态数据动态数据动态程序动态程序主模型程序输出结果主 模型程序输出结果输出重启文件输出重启文件输入重启文件输入重 启文件拷贝文件模型整体结构静态数据静态数据模型求解过程 IMPE S 水驱 化学驱 IMPLICIT 水驱 化学驱两种差分方法 算法 在运 算过程中可以随时自由转化模型求解过程 计算方程系统中涉及的各 种参数 将各组分质量守恒方程进行离散化 得到油 气 水 聚合 物 交联剂 凝胶 一价阳离子 二价阳离子各组分的差分方程 依据三个基本质量守恒方程 油 气 水 和辅助方程 求解n 1时刻 的水相压力增量 将水相压力增量代入水相差分方程中 求解n 1时 刻的水相饱和度增量模型求解过程 计算n 1时刻的油 气 水相压 力和饱和度 计算n 1时刻的油 气 水相X Y Z方向流速 将 求解出的n 1时刻的水相压力和饱和度代入聚合物 交联剂 凝胶 一价阳离子 二价阳离子的组分质量守恒方程中 计算各组分质量 浓度模型求解过程 在给定盐离子浓度下 分别计算聚合物 交联剂 凝胶对水相物性参数的影响 主要指水相粘度 渗透率下降系数等 比较上述计算结果 选择最大值作为水相粘度和渗透率下降系数 增加时间步长 重新返回第1步进行计算 直至计算结束图图2动态 模型流程图FROMIN计算天然水侵量全隐式是否RESTART读重启文件第 一步或读时间卡RERECU读入油藏动态参数读到END或STOPINITIA计算 油藏初始状态CONTROL时间步控制结束是否否是OUTPUT打印输出结果 是SOLIMP全隐式差分方程建立及求解STABIL稳定性 收敛性检查时 间步长切分MATIMP全隐式物质平衡方程计算否进行下一个时间步运 算SOLPESIMPES差分方程建立及求解是NEWST稳定性 收敛性检查时 间步长切分MATPESIMPES物质平衡方程计算否交联调剖POLYME计算聚 合物 一价及二价阳离子质量守恒方程PROFIL计算聚合物 一价及 二价阳离子质量守恒方程是否模型求解过程算法和稳定性 计算方法 线形方程组 和速度控制 稳定性控制 其它由化学驱导致的计算 问题的控制计算方法和速度控制 IMPES GAUSS D4 LSOR VORDN 正交矢量极小化法 VFAST 预处理共轭残数法 IMPLICIT GAUSS D4 VFAST算法和稳定性稳定性控制 稳定性控制的过程在差分格式 和线形方程组计算中应得到实现的能力稳定性控制的过程在差分格 式和线形方程组计算中应得到实现的能力 IMPES和IMPLICIT两种差 分 自动时间步切分 隐式井底压力和隐式井处理 稳定性检测和误差 校正 上述所有方法实现在GAUSS和VFAST中中 IMPLICIT和隐式井处 理在VORDN中暂时未实现VFAST速度和稳定性强于VORDN的重要原因算 法和稳定性其它由化学驱导致的计算问题的控制 增加除油气水之 外的其它化学剂组分运算控制参数 在每一时间步计算完成后 判断 组分最大允许误差 自动判定时间步是否切分 有效增加运算稳定性 和数值模拟计算真实性算法和稳定性聚合物调剖机理性研究及测试 影响厚油层深部调剖效果因素分析 油藏模型 1 4反九点井网建立一 注三采地质模型 模型井距为350米 纵向上分为3层层 油层总厚度 为50米米 剖面为反韵律沉积分布注水井生产井生产井生产井图3 66一注三采1 4反九点井网影响厚油层深部调剖效果因素分析 油藏 模型层号高度 m 孔隙度 渗透率 md 1532100002253020003 2028780 X Y方向各划分为30个均匀网格 网格大小为11 7 11 7米 2 总节点数为2700个个影响厚油层深部调剖效果因素分析 物化参数 图8 2相对渗透率曲线0 00 20 40 60 81 000 20 40 60 81含水相对渗透 率水相相对渗透率油相相对渗透率影响厚油层深部调剖效果因素分 析 油藏地质及流体特征度油层压力参考深度 米 1400深油层顶深 米 1380度油层温度 oC 65力原始地层压力 MPa 14力饱和压力 MPa 12度地层原油粘度 mPa s 78度地层水粘度 mPa s 0 6原油密度0 95原油地层体积系数1 07影响厚油层深部调剖效果因素分析 聚合物 溶液物性参数聚合物浓度零粘度吸附量 聚合物浓度零粘度吸附量 mg L mPa s g m3 00 60140012 220 51 680026 435 12 11 xx4 540 82 6残余阻力系数积聚合物可及孔隙体积 0 8考虑 一 二价盐离子及剪切影响影响厚油层深部调剖效果因素分析 调剖 液物性参数调剖液浓度滞留量 调剖液浓度滞留量 mg L mg L 0014004004800800121xxxx8残余阻力系数影响厚油层深部调剖效果 因素分析 弹性开采 水驱拟合图8 3全区生产含水和采收率拟合结果024681019951996199719981999200 0 xx时间采收率 01020304050含水 采收率含水 含水为41 9 采收率为9 73 由于地层较高的渗透率差异和不利的油水流度比 由于地层较高的渗透率差异和不利的油水流度比 含水上升速度较快 含水上升速度较快影响厚油层深部调剖效果因素分析 水驱预测高渗 层2030年2030年含水98 含水98 渗透率 md 累积产油采收率累积 产油采收率 吨 吨 W 10 021000029 5122 8841 6732 31W 20 011000028 5722 1539 4930 62W 30 0051000028 0121 7137 9929 45W 40 0011000027 4721 337 0828 75W 60 01500032 5325 2242 4132 88W 70 012000023 1517 9534 5726 8方案H VKK 影响厚油层深部调剖效果因素分析 水驱预测图8 4水驱生产含水和采收率预测结果020406080100 xx2021204120612081 2101时间含水 010203040采收率 含水采收率 仅需要4年 含水即可从40 快速上升到84 2 此时采出程度为 此时采出程度 为13 22 累积水油比为0 96 之后油田要有一个相当长期的高含水 阶段相当长期的高含水阶段 本模型为90年年影响厚油层深部调剖 效果因素分析 水驱预测高渗层2030年2030年含水98 含水98 渗透率 md 累积产油采收率累积产油采收率 吨 吨 W 10 021000029 5122 8841 6732 31W 20 011000028 5722 1539 4930 62W 30 0051000028 0121 7137 9929 45W 40 0011000027 4721 337 0828 75W 60 01500032 5325 2242 4132 88W 70 012000023 1517 9534 5726 8方案H VKK 垂向渗透率越大 反韵律油藏的采出程度越高 主要是由于重力的影响 顶层高渗透层的注入水能够下串到低渗透 层垂向渗透率越大 反韵律油藏的采出程度越高 主要是由于重力的影响 顶层高渗透层的注入水能够下串到低渗透 层 非均质程度越小 采收率越高影响厚油层深部调剖效果因素分析 聚合物驱聚合物累积产油吨聚合物采收率用量 万吨 增油 吨 聚合物累积产油吨聚合物采收率用量 万吨 增油 吨 吨 W 228 5722 15PA 1 0 0592 9930 46203 323 62PA 2 0 1186 3232 05186 9724 85PA 3 0 15279 3133 64181 4626 08PA 4 0 2372 6435 18177 4427 28PA 5 0 25465 4636 65173 5328 41PB 140 0592 9930 21176 3323 42PB 240 1186 3231 57161 1724 48PB 340 15279 3132 93156 1225 53PB 440 2372 6434 28153 1226 57PB 540 25465 4635 6151 0927 6PC 120 0592 9930 15169 7923 37PC 220 1186 3231 45154 4924 38PC 320 15279 3132 76149 8625 4PC 420 2372 6434 04146 7426 39PC 520 25465 4635 3144 6927 37方案降解时间 年 方案降解时间 年 PV 随着聚合物注入体积的增大 采收率增大 但是吨聚合物增 油效果变差随着聚合物注入体积的增大 采收率增大 但是吨聚合 物增油效果变差 聚合物的降解影响了聚合物驱的效果 聚合物驱的 总采收率和吨增油效果均有下降聚合物的降解影响了聚合物驱的效 果 聚合物驱的总采收率和吨增油效果均有下降 在实际应用中 应 尽量选用耐降解的聚合物在实际应用中 应尽量选用耐降解的聚合 物影响厚油层深部调剖效果因素分析 调剖堵剂用量累积产油采收率 吨 万吨 W 228 5722 15GA 1 0 0120 5733 082190 9625 64GA 2 0 0241 4833 741247 0526 16GA 3 0 0362 2234 67979 9326 88GA 4 0 0592 9935 99797 4727 9GA 5 0 1186 3239 44583 4530 58GB 140 0120 5730 13757 8823 36GB 240 0241 4830 53472 0223 67GB 340 0362 2230 96384 3124GB 440 0592 9931 64330 1924 53GB 540 1186 3233 39258 9125 89GC 120 0120 5729 58490 4722 93GC 220 0241 4829 9320 1823 18GC 320 0362 2230 25269 3323 45OGA 1 0 0120 5733 742513 7826 16OGA 2 0 0241 4835 651707 8527 64OGA 3 0 0362 2236 881335 9928 59OGA 4 0 0592 9938 271043 3829 67OGA 5 0 1186 3240 99666 5631 78OGB 140 0120 5730 5937 0723 64OGB 240 0241 4830 95573 9424OGB 340 0362 2231 28435 1524 25OGC 120 0120 5729 73562 0623 05方案降解时间 年 PV吨剂增油 吨 调剖封堵高渗透层 增加低渗透层的波及范围调剖封堵高渗透层 增加低渗透层的波及范围 调剖改变低渗透层吸水剖面的能力要明 显高于聚合物驱调剖改变低渗透层吸水剖面的能力要明显高于聚合 物驱 分层调剖强于笼统调剖影响厚油层深部调剖效果因素分析 各 种方法的分层吸水能力图8 5各小层不同措施吸水剖面3 4 12 0 6 5 12 2 10 7 38 7 26 3 41 4 23 5 42 4 41 0 31 6 70 3 46 7 70 0 45 4 48 4 29 8 0 20 40 60 80 100 水驱聚驱停注时聚驱停注后1月笼统调剖停注时笼统调 剖停注后1年分层调剖停注时高渗透层中渗透层低渗透层影响厚油层 深部调剖效果因素分析 调驱结合化学剂用量累积采收率 吨 产油 调剖液聚合物调剖液聚合物 万吨 W 228 5722 15GP 1420 010 09186 3232 14191 7124 92GP 2不降解20 010 09186 3234 77333 0526 96PG 1420 010 09186 3231 82174 3324 67PG 2不降解20 010 09186 3234 07295 1726 41OGP 1220 010 09186 3231 87177 0324 71OGP 2420 010 09186 3233 69274 8726 12OGP 3不降解20 010 09186 3236 46423 2528 26方案降解时间 年 PV 吨剂增油 吨 分层调剖 聚驱 笼统调剖 聚驱 聚驱 调剖 调驱结合的关键是调剖的持久能力 堵剂越稳定 调驱结合的采 收率也就愈高影响厚油层深部调剖效果因素分析 堵剂强度的影响堵 剂强度堵剂用量累积产油采收率 倍 吨 万吨 W 228 5722 15GS 120 0241 4831 38676 5424 33GS 210 0241 4830 53472 0223 67GS 30 50 0241 4830 05356 3623 3方案PV吨剂增油 吨 堵剂强度越 高 采收率越大 影响厚油层深部调剖效果因素分析 调剖时机的影响调剖时机堵剂用 量累积产油采收率含水 吨 万吨 W 228 5722 15GT 166 80 0241 4831 16625 4724 16GT 284 20 0241 4830 53472 0223 67GT 390 10 0241 4829 83304 8323 13吨剂增油 吨 方案PV 当油藏生 产含水较低时 对注入井进行调剖处理 其增油效果较好当油藏生 产含水较低时 对注入井进行调剖处理 其增油效果较好影响厚油 层深部调剖效果因素分析 非均质程度的影响高渗层化学剂化学剂累 积产油采收率渗透率 md PV用量 万吨 吨 W 1300034 0826 42PPP 130000 1186 3237 93206 729 4GGG 130000 1186 3237 31173 4128 92W 2500032 5325 22PPP 250000 1186 3235 92181 4627 85GGG 250000 1186 3237 31181 1627 84W 31000028 5722 15PPP 3100000 1186 3231 45154 4924 38GGG 3100000 1186 3232 26197 9325 01W 42000023 1517 95PPP 4200000 1186 3225 54128 4419 8GGG 4200000 1186 3227 62240 121 42方案吨剂增油 吨 当油藏非均 质程度较低时 聚合物驱的增油效果比调剖的增油效果好 当油藏非 均质程度较高时 调剖的增油效果要好于聚合物驱影响厚油层深部 调剖效果因素分析 垂向非均质性的影响 油藏的垂向非均质性能够 对调剖效果产生影响 垂向渗透率较大时 调剖的增油效果较差油 藏的垂向非均质性能够对调剖效果产生影响 垂向渗透率较大时 调剖的增油效果较差H VKK 堵剂用量累积产油采收率 吨 万吨 W 10 0229 5122 88GG 10 020 1186 3233 83231 4826 23W 20 0128 5722 15GG 20 010 1186 3233 39258 9125 89W 30 00528 0121 71GG 30 0050 1186 3233 22279 8225 76W 40 00127 4721 3GG 40 0010 1186 3233 11302 4625 67方案PV吨剂增油 吨 H VKK 试机理测试 水驱后可动凝胶调驱拟合02040608010001234567Injection Volume PV Recovery Measured low permMeasured high permMeasured two layersCalculated low permCalculated high permCalculated two layer0204060801000246810Injection Volume PV Recovery Measured low permMeasured high permMeasured two layersCalculated low permCalculated high permCalculated two layer试机理测试 聚驱后可动凝胶调驱拟合试机理测试 机理研究0 00 20 40 60 81 000 40 81 21 62Injection Volume PV fw Water floodingPolymerfloodingProfile controlCombinationprocess试机理测试 场分布分析InjectorProducer ProducerProducer0 220 270 290 310 330 350 370 550 70Water saturationdistribution gel ONLYinto highperm layerSmall scale applications 在稳定性相同前提下 用同一套模型 小模型 检测 各种计算方法的在稳定性相同前提下 用同一套模型 小模型 检 测各种计算方法的结果误差 在稳定性相同前提下 用同一套模型 蒙古林 J45 采用不同方法比较 采用不同方法比较计算速度 可 动凝胶 在所有参数相同情况下 用同一套模型 京11 采用不同 不同软件 采用不同不同软件 PC EOR采用FVAST和和VIP采用CBLITZ 比较 比较时间步步长 在所有 参数相同情况下 用同一套模型 京11 计算水驱和计算水驱和A SP驱计算速度试软件测试 速度及稳定性 计算速度和稳定性应当结合考虑 不应该单纯追求计 算速度 忽略了计算稳定性和物质守恒违背原则 也不应当过分强 调稳定性 收敛性和物质守恒 忽略计算速度问题计算速度和稳定 性应当结合考虑 不应该单纯追求计算速度 忽略了计算稳定性和 物质守恒违背原则 也不应当过分强调稳定性 收敛性和物质守恒 忽略计算速度问题试软件测试 速度及稳定性初步测试1 小模型 大港油田 10 9 5 450驱水 驱8年 可采地质储量10 3019 104m3差分格式线性方法累积产油守 恒误差计算时间IMPES GAUSS7 8644046 01IMPES VORDN7 8644031 36IMPES VFAST7 8644034 77IMPLICIT GAUSS7 844101分11IMPLICIT VFAST7 8439024 61计算时间秒试软件测试 结果误差蒙古林油田13650个网格试软件测试 速度测试试软件测试 速度测试J45油田26400个网格初步测试2 蒙古林油田可动凝胶驱10 年 GRID 13650 差分格式线性方法守恒误差计算时间IMPES GAUSS2 E10 64 34 IMPES LSOR8 E10 41 18 IMPES VORDN6 E10 521 IMPES VFAST8 E10 69 差分格式线性方法守恒误差计算时间IMPES GAUSS1 E10 713 12 IMPES LSOR4E10 43 17 IMPES VORDN9E10 546 IMPES VFAST2E10 623 J45可动凝胶驱11 5年 年 GRID 26400 提高速度30倍倍 提高速度34倍倍试软件测试 速度测试初步测试3 J11油田水驱计算 均采用IMPLICIT CSL EOR采用FVAST和和VIP采用CBLITZ 比较时间步步长 两者由于计算 机型号和操作系统 计算速度无可比性 VIP运行在IBM SP机上 本次运算采用是串行方式 CSL EOR运行在LX 1 7G微机系统 在计算初期VIP步长大于FVAST 5时间步时VIP运行1 6 3天 CSL EOR运行1 23天天 在后续的计算过程中 CSL EOR时间步加快速度明显高于时间步加快速度明显高于VIP 60时间步 时VIP运行1555天 CSL EOR运行1731天天 CSL EOR在运行至结束时 10年 所用时间步103 VIP用119步 CSL EOR误差为3E10 4 VIP为7E10 5试软件测试 时间步长测试试软件测试 多种措施测试050100150 xx503003504004505002000 xxxxxxxxxxxxxxx x水驱聚合物碱聚表聚三元微 粘度1 2 微 粘度1 2 堵塞2倍 初步测试4 J11油田水驱 聚合物驱 三元复合驱计算时间估算 CS L EOR采用FVAST IMPLICIT水驱13年年三组分17分分 IMPES水驱13 年年三组分31分分 IMPES聚合物驱十组分1小时 IMPES碱聚合物驱十 组分1小时3分分 IMPES分三元复合驱十一组分1小时16分分 IMPES微 生物驱十组分1小时5分分试软件测试 多种措施测试大庆喇南一区聚合物驱后 可动凝胶驱方案设计4 34154 P3424 P3514 P3525 345 34155 34355 355 35355 P34155 P3425 P34255 P34355 P34555 P3515 P35155 P3525 P35255 P35355 P35556 346 J35556 P3436 P34356 P34556 P3536 P35356 P3555GEL注入井注水井生产井0 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 68聚合物驱结束2层含水饱和度分布图4 34154 P3424 P3514 P3525 345 34155 34355 355 35355 P34155 P3425 P34255 P34355 P34555 P3515 P35155 P3525 P35255 P35355 P35556 346 J35556 P3436 P34356 P34556 P3536 P35356 P3555GEL注入井注水井生产井0 280 32