全隐式化学驱油藏数值模拟研究

摘要

我国老油田普遍处于高含水开发阶段，平均含水已达到90％。化学驱技术是挖掘油田潜力，保证稳产的重要措施。目前，化学驱在国内主力油田已进入大规模工业化应用阶段。
　　化学驱油藏流动机理十分复杂，伴随多种物理变化和化学反应。目前，了解化学驱主要物化机理，正确认识化学驱油藏开发规律，有效提高油藏采收率是石油开发领域研究的重点问题。国内外研究人员主要通过室内机理实验、数值模拟以及现场试验等手段来对影响化学驱开发效果的主要因素进行研究，掌握化学驱开发规律，指导化学驱现场实施。其中，化学驱数值模拟是联系室内机理实验和现场试验的纽带，也是化学驱项目可行性评价、方案优化和开发效果预测的重要工具，因而在化学驱研究领域受到广泛重视。
　　本文围绕化学驱油藏数值模拟方法展开研究，在化学驱数学模型、计算方法等方面进行了研究和改进，并针对化学驱现场压力测试数据缺乏可靠分析手段的实际状况，开展了化学驱数值试井研究，提出了新的试井模型和参数解释方法，从而提高了聚-表二元驱试井解释的可靠性和现场压力测试数据的利用率，对准确评估油藏性质、掌握开发动态有着重要的意义。论文主要工作及创新如下:
　　1.在考虑化学驱主要驱油机理和物化现象并合理简化的基础上建立了多相、多组分化学驱数学模型。基于PEBI网格采用有限体积离散建立了全隐式数值求解方法。使用C++语言自主研发了化学驱数值模拟软件。通过与UTCHEM对比验证了软件的正确性。
　　2.应用变量替代算法处理表活剂驱相平衡计算问题。对各种相态变化情况推导不同的离散线性化方程组，并在求解时对饱和度和组分浓度进行替代处理，在不影响计算精度的前提下提高了计算速度。
　　3.提出了聚驱渗透率下降新模型。利用已有实验研究结果，在聚驱数值模拟中引入聚合物浓度对相渗曲线影响的机理描述。该模型克服了现有DPR(disproportionate permeability reduction)模型的局限性。通过数值实验证明了考虑聚合物浓度对相渗曲线影响机理的必要性。在此基础上，提出了一种利用试井解释对注聚开发过程中由聚合物导致的地层固有渗透率损伤进行评估的方法。
　　4.将自主研发的化学驱数值模拟软件应用于试井分析中。用数值试井方法研究了化学驱瞬态压力响应特征及相关因素的影响。着重研究了聚合物溶液非牛顿流变特性对瞬态压力响应的影响，发现剪切变稀会导致早期压力导数曲线出现明显的抖动。基于此提出一种利用试井分析获得地层中聚合物流变性的方法，并结合现场试验进行了验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 化学驱提高石油采收率

1．2．1 化学驱提高采收率

1．2．2 化学驱采油发展现状

1．3 化学驱油藏数值模拟

1．4 化学驱数值试井

1．5 本文主要工作

第2章 化学驱数学模型和数值求解方法

2．2．2 化学驱组分方程

2．2．3 井模型

2．2．4 定解条件

2．2．5 附加方程

2．3 物化参数模型

2．3．1 聚合物溶液粘度

2．3．2 聚合物吸附

2．3．3 聚驱地层渗透率下降

2．3．4 不可及孔隙体积

2．3．5 相平衡计算

2．3．6 表活剂吸附

2．3．7 界面张力

2．3．8 毛管数

2．3．9 毛管减饱和作用

2．3．10 表活剂驱相渗

2．3．11 微乳液相粘度

2．4 方程离散线性化

2．4．1 PEBI网格划分

2．4．2 有限体积方法离散

2．4．3 方程离散和线性化

2．5 聚-表二元驱数值模拟软件

2．6 本章小结

第3章 表活剂驱相行为处理

3．1 概述

3．2 微乳液的相行为

3．2．1 表面活性剂

3．2．2 Winsor对微乳液的分类

3．2．3 Hand规则与相平衡计算

3．3 相平衡计算流程

3．4 变量替代算法处理相平衡问题

3．4．1 累积项的处理

3．4．2 流动项和井方程的处理

3．5 与一般算法对比

3．6 本章小结

4．1 概述

4．2 水驱模拟对比

4．3 聚合物驱模拟对比

4．4 表活剂驱模拟对比

4．5 聚-表二元驱模拟对比

4．6 本章小结

第5章 化学驱数值模拟在试井分析中的应用

5．2 化学驱瞬态压力响应特征及影响因素分析

5．2．1 聚合物驱瞬态压力响应特征

5．2．2 聚驱后水驱瞬态压力响应特征

5．2．3 聚合物浓度驿瞬态压力影响

5．2．4 注聚时间对瞬态压力的影响

5．2．5 表活剂驱瞬态压力响应特征

5．2．6 表活剂浓度对瞬态压力的影响

5．3 考虑非牛顿流变性的聚驱瞬态压力响应特征及影响因素

5．3．1 聚合物驱流变模型

5．3．2 模拟算例

5．3．3 剪切变稀的影响

5．3．4 聚合物浓度影响

5．3．5 地层渗透率的影响

5．4 考虑剪切变稀作用的聚驱试井解释方法

5．5 现场试验研究

5．6 本章小结

第6章 聚驱渗透率下降模型及地层损伤评价方法

6．1 概述

6．2 渗透率下降模型

6．2．1 DPR模型

6．2．2 渗透率下降新模型

6．3 本文模型与DPR模型计算结果比较

6．4 实际算例

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 主要创新

7．3 研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他学术成果