超稠油油藏水平井蒸汽复合吞吐渗流数学模型研究

摘要

稠油在世界油气资源中占有较大的比例,是石油烃类能源中的重要组成部分。巨大的资源量决定了稠油在未来能源战略中的地位和作用,更有人将21世纪叫做重油时代。开采稠油的方法主要有注热流体法、化学热法和物理热法。目前,注蒸汽方法已得到广泛的工业应用,其中,蒸汽吞吐应用尤为广泛。常规注蒸汽热采方法开采埋藏浅、厚度大的稠油油藏优势明显,但对于开采埋藏深、厚度薄油藏,有一定的局限性。而二氧化碳、油溶性降粘剂辅助水平井蒸汽吞吐技术,又称HDCS强化采油技术比较适合开采埋藏深且厚度薄的稠油油藏。HDCS强化采油技术是一种采用高效油溶性复合降粘剂和二氧化碳辅助水平井蒸汽吞吐,利用其滚动接替降粘、热动量传递及增能助排作用,降低注汽压力,扩大波及范围,实现中深层特超稠油油藏有效开发的技术。
　　 本文在研究稠油流变特征以及渗流特征的基础上,分析了水平井复合蒸汽吞吐的驱油机理,详细阐述了水平井、水蒸汽、超临界二氧化碳以及高效油溶性复合降粘剂在开采超稠油中的作用,同时对水平井、水蒸汽、超临界二氧化碳以及高效油溶性复合降粘剂之间的协同作用做了论述。研究表明,其最主要机理为滚动降粘机理;然后,对HDCS强化采油技术的驱油机理进行了数学描述,从基本的单相流模型出发,逐步建立了HDCS强化采油技术的数学模型,模型主要包括质量守恒方程、能量守恒方程以及各类辅助方程;水平井三相非等温渗流模型主要包括质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程。通过井筒与油藏之间流体的质量交换、热量交换以及井筒与油藏之间的热传导,将井筒模型与油藏模型耦合,建立了完整的HDCS强化采油技术的数学模型。并推导了模型的差分方程,说明了模型的全隐式求解方法。利用MATLAB编程,通过一个简单的实例,对模型的求解方法进行了实现。结果表明,所建模型可以较好的模拟HDCS强化采油技术的驱油机理,求解方法稳定准确。