直井蒸汽驅模擬方法
2023-05-27 22:17:31
直井蒸汽驅模擬方法
【專利摘要】本發明提供一種直井蒸汽驅模擬方法，該直井蒸汽驅模擬方法包括選取物理模型參數；將該物理模型參數輸入數值模擬軟體中，建立數字實驗的地質模型；利用該地質模型進行整體擬合和單井的歷史擬合，完善模型；通過對比物理模擬實驗中不同方案的實驗結果，設計數字實驗方案；優選注採參數及進行多種實驗方案開發指標預測；以及根據物理模擬數字實驗結果對原型油藏進行解釋。該直井蒸汽驅模擬方法以室內物理模擬模型為研究對象，將物理模型轉化為數學模型，能更加靈活、方便、快捷地預測優化多種方案，為驅油機理的研究以及實驗方案的制定提供更為直觀、可視的依據。
【專利說明】直井蒸汽驅模擬方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及油田採油【技術領域】，特別是涉及到一種直井蒸汽驅模擬方法。
【背景技術】
[0002]直井蒸汽驅是目前蒸汽吞吐後最常用的一種開發方式，但是在蒸汽驅過程中會出 現各種各樣的問題，需要調整參數或措施，為了提高參數和措施的針對性和及時性，一般會 採用三維比例物理模型進行室內實驗研究，但是，由於物理模型測量儀器(壓力場、溫度 場)的布置密度和儀器的測量精度有限，不能完整的反映物理模型內部的壓力場、溫度場 和飽和度場的變化；另外，當需要進行多因素的優化研究時，更增加了整個物理模擬實驗過 程的複雜性，同時也要投入更大的人力和物力，這樣，必然會使油藏物理實驗的開展受到限 制。為此我們發明了一種新的直井蒸汽驅模擬方法，解決了以上技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種直井蒸汽驅模擬方法，能擴展常規物理模擬的功能，更 加靈活、方便、快捷地預測優化多種蒸汽驅方案，為驅油機理的研究以及實驗方案的制定提 供更為直觀、可視的依據。
本發明的目的可通過如下技術措施來實現:直井蒸汽驅模擬方法，該直井蒸汽驅模擬 方法包括:步驟1:選取物理模型參數；步驟2:將該物理模型參數輸入數值模擬軟體中，建 立數字實驗的地質模型；步驟3:利用該地質模型進行整體擬合和單井的歷史擬合，完善模 型；步驟4:通過對比物理模擬實驗中不同方案的實驗結果，設計數字實驗方案；步驟5:優 選注採參數及進行多種實驗方案開發指標預測；以及步驟6:根據物理模擬數字實驗結果 對原型油藏進行解釋。
[0004]本發明的目的還可通過如下技術措施來實現:
在步驟I中，根據蒸汽驅的相似準則以及模擬對象的油藏地質、流體和注採參數來選 取該物理模型參數。
[0005]該物理模型參數包括實驗模型的尺寸、熱物性等參數、井網布置以及流體參數。
[0006]在步驟2中，劃分物理模型為網格模型，設定網格步長，時間步長為I分鐘，網格物 理步長為l-3cm，單層平面網格數不少於200個，縱向上將每一目的層劃分為3-5個小層，目 的層的頂底層物性參數選取與實際模型一致，以建立該數字實驗的該地質模型。
[0007]在步驟3中，該整體擬合包括模擬儲量、壓力、綜合含水、採出程度。
[0008]在步驟3中，該單井的歷史擬合的良好率在80%以上。
[0009]在步驟3中，通過該整體擬合和該單井的歷史擬合得出在不同溫度下的相滲曲 線，並以此修正模型其他參數，完善模型。
[0010]在步驟4中，通過對比物理模擬實驗中不同方案的實驗結果，分析不同條件下的 開發效果，設計數字實驗方案，並通過數值模擬得到不同方案下的結果。
[0011]在步驟5中，通過數字實驗對模型的擬合，在完善模型的基礎上，對物理模擬的不同注採工藝參數和其他實驗方案進行數字實驗技術研究，以優選注採參數及進行實驗方案 開發指標預測。
[0012]在步驟6中，物理模擬數字實驗結果對原型油藏的解釋包括原型油藏的產量、生 產時間、溫度場、壓力場及油藏開發方案。
[0013]本發明中的直井蒸汽驅模擬方法，根據直井蒸汽驅實驗的物理模型參數，建立數 字實驗的數值模型，通過油藏數值模擬軟體(CMG)整體擬合和單井擬合修正模型參數，完善 模型，在此基礎上可以利用數字實驗三維可視化功能，全面完整地對物理模擬過程壓力場、 溫度場和飽和度場進行輸出再現。並且可以實現對物理模擬的不同注採工藝參數和其他實 驗方案進行數字實驗技術研究，以優選注採參數及靈活、快捷地進行多種方案開發指標預 測，提高稠油油藏蒸汽驅的開發效果。本發明中的直井蒸汽驅模擬方法，能更好地應用物理 模擬的作用，擴展物理模擬的功能，認識不同開發方式的滲流特徵與開發機理，採用一種類 似數值模擬技術的數字實驗技術，以室內物理模擬模型為研究對象，將物理模型轉化為數 學模型，能更加靈活、方便、快捷地預測優化多種方案，為驅油機理的研究以及實驗方案的 制定提供更為直觀、可視的依據。本發明中的直井蒸汽驅模擬方法，主要具有以下功能:
(I)預測功能
在物理模擬實驗開展以前，開展數字實驗，可以對整個物理模擬過程進行前期預測，不 但可以得到壓力場、溫度場的三維空間分布，以指導物理模擬測壓點和測溫點在模型上的 排布，而且通過預測物理實驗的過程與結果，對物理實驗方案的制定以及實驗過程中的調 整具有指導意義。
[0014](2)可視化再現功能
在物理模擬實驗中，模型內部的三維場分布及變化狀況難以觀察和測量；而且，實驗結 束後也不能再現實驗過程。物理模擬數字實驗正好彌補了這一不足之處。應用物理模型數 字實驗技術可以畫出三維的壓力場、溫度場和飽和度場。
[0015](3)擬合再現功能
在物理模擬實驗開展以後，將實際發生的動態參數輸入，並進行擬合，不但可以再現物 理模型實驗過程中壓力場、溫度場和飽和度場三維空間展布，研究滲流機理，而且可以應用 相似理論設定不同的實驗條件，並得到設定條件下的實驗過程和結果，為進一步開展物理 模擬實驗作指導。
[0016](4)原型油藏的反演解釋功能
無論在物理模擬還是數字模擬的實驗，其結果都是為了對於原型油藏進行開發方式的 解釋。物理模擬的數字實驗是在物理模型的基礎上進行的，依據了相同的相似準則，所以， 通過部分反演到整個油藏，在理論上是合理的。而且，充分應用數值模擬軟體的驗算優勢， 可以更好、更快、更便捷的進行原型油藏的反演解釋。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的直井蒸汽驅模擬方法的流程圖；
圖2為本發明的三維比例物理模型的井網及溫度壓力測試點排布示意圖。
【具體實施方式】[0018]為使本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施 例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
[0019]如圖1所示，圖1為本發明的直井蒸汽驅模擬方法的流暢圖。在步驟101，根據實 驗目的選取適當的物理模型參數，並進行實驗。根據蒸汽驅的相似準則和模擬對象的油藏 地質、流體和注採參數，設計室內物理模型的參數，一般實驗壓力不超過5MPa，然後根據設 計的方案進行一組或幾組實驗的運行，並記錄結果。流程進入到步驟102
在步驟102，將物理模型的參數輸入數值模擬軟體中，建立數字實驗的地質模型。將物 理模型的基本參數輸入到數值模擬軟體數據文件中，包括實驗模型的尺寸、熱物性等參數、 井網布置以及流體參數。根據實驗目的劃分物理模型為網格模型，設定網格步長，時間步長 精細到I分鐘，網格物理步長一般l-3cm，單層平面網格數不少於200個，為了研究縱向上的 變化，縱向上一般將每一目的層細化為3-5個小層。目的層的頂底層物性參數(包括熱物性 和膨脹等)選取完全和實際模型一致，從而建立數字實驗的地質模型。流程進入到步驟103 在步驟103，利用建立的地質模型進行整體和單井的歷史擬合，完善模型。首先進行整 體擬合，包括模擬儲量、壓力、綜合含水、採出程度。在整體擬合良好的基礎上，再進行單井 擬合，單井擬合良好率必須達到80%以上時，認為模擬的各種場圖，如壓力場、溫度場、飽和 度場能夠真實反映物理模型客觀實際情況，同時通過擬合得出較為精確地相滲曲線(不同 溫度)，並以此修正模型其他參數，完善模型，為繼續深入研究蒸汽驅的特徵或規律提供基 礎。流程進入到步驟104。
[0020]在步驟104，通過對比物理模擬實驗中不同方案的實驗結果，有針對性的設計數字 實驗方案。通過對比物理模擬實驗中不同方案的實驗結果(3-5組)，分析不同條件下的開 發效果，有針對性的設計數字實驗方案，並通過數值模擬得到不同方案下的結果。流程進入 到步驟105。
[0021]在步驟105，優選注採參數及進行多種實驗方案開發指標預測。通過數字實驗對模 型的擬合，在完善模型的基礎上，對物理模擬的不同注採工藝參數和其他實驗方案進行數 字實驗技術研究，以優選注採參數及進行實驗方案開發指標預測。流程進入到步驟106。
[0022]在步驟106，根據物理模擬數字實驗結果對原型油藏進行解釋。物理模擬數字實驗 結果對原型油藏的解釋，包括原型油藏的產量、生產時間、溫度場、壓力場及油藏開發方案 等，以達到通過數字實驗優化注採參數和開發方式的目的。
[0023]本發明的直井蒸汽驅模擬方法以直井蒸汽驅實驗的物理模型為基礎，利用油藏數 值模擬軟體(CMG)對不同注採工藝參數和其它實驗方案進行數字實驗技術研究，實現優選 注採參數及靈活、快捷地進行多種方案開發指標預測。
[0024]圖2為本發明的三維比例物理模型的井網及溫度壓力測試點排布示意圖。在本發 明的一具體實施例中，以反九點全井網蒸汽驅(直井)實驗為例進行說明，其中，實驗設備腔 體的直徑為450mm，模擬的九點井網組成的正方形的邊長為300mm。某油田的基本參數:
⑴油藏主要參數
層位:Ng下1、Ng下2、Ng下3 ;原油粘度:45600mPa.s?98500mPa.s ;平均孔隙度: 33%;空氣滲透率:2786X10-3Mm2 ;含油飽和度:56%;油藏埋深:1080-1150m ;油層厚度: 6?24m ;目前油藏壓力:5.4MPa ⑵開發現狀井網形式:注入井和米出井均為直井；布井方式為以反九點井網為王。
[0025]注採方式:蒸汽驅。
[0026]第一步:物理模擬數值實驗模型建立
應用蒸汽驅的相似準則，選取該油田超稠油油藏蒸汽驅油藏地質和流體參數，結合實驗的設施條件，建立蒸汽驅九點井網四分之一均質物理模型。然後根據方案進行實驗的運行，並記錄結果。
[0027]實驗方案:模擬九點井網的四分之一，注汽速度為20ml/min下生產100分鐘、150 分鐘、200分鐘的採出程度、產油速度、含水率等隨時間的變化。
[0028]表1超稠油三維蒸汽驅實驗模型填砂數據及操作參數
【權利要求】
1.直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，該直井蒸汽驅模擬方法包括:步驟1:選取物理模型參數；步驟2:將該物理模型參數輸入數值模擬軟體中，建立數字實驗的地質模型；步驟3:利用該地質模型進行整體擬合和單井的歷史擬合，完善模型；步驟4:通過對比物理模擬實驗中不同方案的實驗結果，設計數字實驗方案；步驟5:優選注採參數及進行多種實驗方案開發指標預測；以及步驟6:根據物理模擬數字實驗結果對原型油藏進行解釋。
2.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟I中，根據蒸汽驅 的相似準則以及模擬對象的油藏地質、流體和注採參數來選取該物理模型參數。
3.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，該物理模型參數包括實 驗模型的尺寸、熱物性等參數、井網布置以及流體參數。
4.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟2中，劃分物理模 型為網格模型，設定網格步長，時間步長為I分鐘，網格物理步長為l_3cm，單層平面網格數 不少於200個，縱向上將每一目的層劃分為3-5個小層，目的層的頂底層物性參數選取與實 際模型一致，以建立該數字實驗的該地質模型。
5.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟3中，該整體擬合 包括模擬儲量、壓力、綜合含水、採出程度。
6.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟3中，該單井的歷 史擬合的良好率在80%以上。
7.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟3中，通過該整體 擬合和該單井的歷史擬合得出在不同溫度下的相滲曲線，並以此修正模型其他參數，完善 模型。
8.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟4中，通過對比物 理模擬實驗中不同方案的實驗結果，分析不同條件下的開發效果，設計數字實驗方案，並通 過數值模擬得到不同方案下的結果。
9.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟5中，通過數字實驗對模型的擬合，在完善模型的基礎上，對物理模擬的不同注採工藝 參數和其他實驗方案進行數字實驗技術研究，以優選注採參數及進行實驗方案開發指標預 測。
10.根據權利要求1所述的直井蒸汽驅模擬方法，其特徵在於，在步驟6中，物理模 擬數字實驗結果對原型油藏的解釋包括原型油藏的產量、生產時間、溫度場、壓力場及油藏 開發方案。
【文檔編號】E21B47/002GK103510931SQ201210202100
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優先權日:2012年6月19日
【發明者】蓋平原, 張仲平, 曲麗, 殷方好, 郝婷婷, 曹嫣鑌, 劉冬青, 王善堂, 蔡文斌, 唐培忠, 白豔麗 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司採油工藝研究院