三维热水驱流线油藏数值模拟

摘要

由于复杂的热耦合、较强的非线性以及用来捕捉复杂物理化学过程的小尺寸网格,热力采油数值模拟的计算成本很高.因此,业界急需快速、准确的热采模拟技术.基于流线的油藏数值模拟方法在模拟复杂地质和非均匀性强的大型油藏模拟问题方面尤其成功,而这些问题对传统的油藏数值模拟技术来说是巨大的挑战.流线油藏数值模拟是基于非均质油藏中流体沿流线流动的时间尺度往往比流线位置发生显著变化的时间尺度快得多的现象.文中探索了流线数值模拟扩展到热力采油过程模拟的可行性,在前期工作基础上,构建了自行研制的三维流线热水驱油藏数值模拟器.在一个全局时间步中,首先求解压力方程,继而追踪三维油藏中的流线,然后沿一维流线求解能量和质量的对流输运,这可显著提高模拟的计算效率.最后,将物理量映射回原始网格,并求解包括热传导在内的非对流效应.该模拟器考虑了原油温黏和流体热膨胀效应,能有效描述流体在油藏中的运动和分布状况,并通过流线将其充分的可视化.在此基础上,测试了包括高度非均质的SPE10和齐40热水驱在内的若干实际案例,并与商业热采模拟器的计算结果进行了对比.热采流线模拟器成功地通过了具有挑战的多井组的SPE10的测试,并成功地解决了真实的辽河油田齐40油藏热水驱模拟问题.结果表明,该流线模拟器能够在保证精度的同时降低计算成本,并可实现流场可视化和量化井间连通性,这对于水驱管理和油藏产量预测优化具有重要意义.其为热采流线模拟技术的发展奠定了重要的基础.在此基础上,可进而有望开发商业化的热水驱热流线模拟器.