基于Maxwell-Stefan双扩散模型的煤层气注气数值模拟

目前煤层气注气数值模拟软件中均以扩展Langmuir模型模拟多组分气体吸附/解吸,以拟稳态单孔扩散模型和Fick定律描述煤层基质中气体扩散,虽然简单,便于应用,但存在较大局限性。以试验数据为依据,评价扩展Langmuir、IAS和2D PR-EOS多组分气体吸附模型可靠性,并建立Maxwell-Stefan双扩散模型模拟气体扩散过程。最后,将双扩散模型与煤储层气水两相多组分渗流模型耦合,利用IMPES方法求解研究煤层气注气过程。研究表明:2D PR-EOS模型预测结果优于扩展Langmuir和IAS模型;注气初期基质中多组分气体吸附和甲烷解吸速率较快,之后逐渐变缓;该模拟方法可以较为准确地模拟煤层气衰竭和注气开发过程,预测煤基质中气体各组分浓度分布,为煤层气注气开发的研究及现场应用提供有效的技术手段。     

三维三相单井数值模拟计算的程序设计

随着微型计算机的计算速度和存储量等性能的提高 ,采用计算机进行小型油藏数值模拟计算成为可能。本文建立了一个柱坐标系下的三维三相单井数值模拟模型 ,并编制了三维三相单井数值模拟计算程序     

拟三维全组分模型

本文提出了一个适合我国凝析油气藏模拟计算的拟三维模型,即多层二维三相全组分模拟器。采用有限差分方法和隐式压力、显式饱和度和显式组成的方法求解该模型。模型中还引进了包括六个油气状态方程(即PR、SRK、PT、SW、LLS及SHBWR)的相平衡闪蒸分析方法和物性参数计算方法。它可用于凝析油气藏一类油气田的开发设计和动态预测。文章还对凝析气藏的衰竭及循环注气开采过程进行了实例模拟计算,并获得了满意的结果。     

低渗透油田中注靖边气田天然气开发的数值模拟

针对低渗透油田开发水平低的问题，结合安塞低渗透油田靠近靖边大气田的条件，应用三维三相全组份模型，探索研究了注天然气或／和溶解气开发低渗透油田的可行性，数值模拟结果表明，注气开发比自然能量开发单井产量成倍提高，提高低渗透油田开发水平的关键也在于采取单并增产措施，提高单井产量．     

拟三维全组分模型

本文提出了一个适合我国凝析油气藏模拟计算的拟三维模型，即多层二维三相全组分模拟器。采用有限差分方法和隐式压力、显式饱和度和显式组成的方法求解该模型。模型中还引进了包括六个油气状态方程（即PR、SRK、RT、SW、LLS及SHBWR）的相平衡闪蒸分析方法和物性参数计算方法。它可用于凝析油气藏一类油气田的开发设计和动态预测。文章还对凝析藏的衰竭及循环注气开采过程进行了实例模拟计算，并获得了满意的结果。     

三维三相全组份模型的研制和应用

针对凝析油气田开发的特殊情况和混相驱与非混相驱开发油田的实际需要，引进化工热力学理论，考虑粘滞力、重力和毛管力的作用，用有限差分方法建立了一个三维三相的全组份模型，并对一个凝析气田的气体回注开采过程进行了模拟计算，效果很好．该模型也已应用于安塞油田枰桥区Ⅳ类储量注气开发可行性试验研究，结果证明，该模型合理，精度高，功能全，运算速度快，使用方便．     

低渗透油田注水与注气开发的数值模拟比较

为了搞清楚低渗透油田注水和注气开发的效益,以安塞油田坪桥区渗透油田为例,应用三维三相全组份模型,对低渗透油田的注水开发和注气开发进行了数值模拟研究,并将二者进行了对比。结果表明,注水开发和注气开发都能有效地地层补充能量。较自然能量开采,开发水平有很大提高。     

任11碳酸盐岩油藏注CO2提高采收率研究

许多碳酸盐岩油藏进入高含水开发期,如何挖潜,进一步提高采收率是目前的主要工作方向。目前任11碳酸盐岩油藏存在单井产油量低,注入水利用系数低,水驱效率越来越差的问题。因此需要探索新途径,以便进一步发挥油藏生产潜力。分析了任11油藏注CO2提高采收率的机理,开展了任11油藏注CO2提高采收率的数值模拟研究。针对研究区块的地质及开发特点,建立了相应的三维数值模型,在水驱历史拟合的基础上,应用数值模拟技术从注气强度、注气方式、注气部位,生产气油比控制等方面进行了优化研究。油藏注CO2方案模拟计算20年,产油量显著上升,采用注CO2可比目前开发方式提高采收率3.5%左右。     

延长油田特低渗透浅层油藏注CO_2提高采收率技术研究

针对延长油田特低渗透浅层油藏储层物性差、破裂压力低、注水开发效果差等开发难点,为探讨注二氧化碳提高采收率的可行性,利用复配原油通过室内实验研究了地层条件下溶解不同含量CO2对原油高压物性的影响,并通过数值模拟技术对注气量、注入速度、注入方式、段塞大小及气液比等注气参数进行了优化.结果表明:CO2能很好地改善原油性质,CO2溶解能力强,能有效增加地层弹性能量,降低原油黏度;但是注气参数对最终采收率影响较大,气水交替注入方式优于连续注气开发,最优注气量为0.3PV,最佳注气速度为8 103m3/d.采用变气液比的方式开采,可以缩短投资回收期.该研究结果对延长油田特低渗油藏及类似油田的注气高效开发具有一定的指导作用.     

高凝油热水驱数值模型及开采方式的研究

本文提出了一个适用于高凝油注(热)水开发过程的三维三相数学模型及易于求解的拟三相模型。在此基础上建立了三维拟三相高隐式数值模型。模型中考虑了地层中的析蜡过程和原油凝固及由此导致的地层堵塞。以大民屯油田静安堡砂岩油藏为例,应用编制的模拟件对高凝油藏的注(热)水开发过程进行了模拟研究。探讨了采用热电联供系统进行能量综合利用以降低生产成本的可行性,提出了高凝油的合理开采方式。     

莫索湾盆5井凝析油气藏开发指标论证

首先对盆5井区凝析油气藏的凝析气和原油高压PVT实验数据进行拟合计算,确定了适合描述该凝析油气藏流体相态行为的流体组分特征参数;利用地质研究成果所确定的单井各层物性参数,结合构造形态和井位,建立了相应的三维地质模型;为了论证盆5井区凝析油气藏气顶合理开发技术指标,从6个方面对该凝析油气藏未来的开发指标进行了数值模拟研究,所得的研究结论有利于指导该凝析油气藏实际开发生产。     

油藏条件下溶解CO2的稀油相特性实验研究

以胜利大芦湖油田樊 12 4区块稀油油藏为例 ,利用高温高压PVT物性分析仪 ,通过CO2 对地层油的膨胀降粘、多次脱气和多次接触实验 ,研究了用不同量CO2 饱和的稀油相特性 ,给出了大量CO2 溶解引起的原油相特性参数的变化规律 ,解释了CO2 驱提高原油采收率的机理。实验结果表明 ,CO2 可有效地使地层原油膨胀 ,改善原油的流动特性。同时还可大量萃取地层油中的轻烃 ,使气相不断富化 ,从而达到动态混相 ,最终提高原油采收率。     

注CO2前置段塞+N2顶替提高采收率机理

SJ油田为一低渗透油藏,天然能量低。受CO2气源不足以及油井管柱抗腐蚀能力差的限制,持续的CO2-EOR不适合SJ油田的实际情况。鉴于此,一个改进的对策是用N2推动的CO2前置段塞驱代替持续的CO2驱油。本文根据SJ油田先导试验区的流体特征,对比了连续注入CO2驱油和N2推动的CO2前置段塞混相驱油的效果和机理。在注CO2、N2细管驱替效率及最小混相压力实验测试基础上,通过注CO2、N2与地层原油多级接触混相驱机理相态模拟,长细管前置CO2混相驱替+后续N2段塞顶替驱替机理一维数值模拟研究,分析了前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时原油与注入气的互溶情况、气驱界面张力变化规律、气驱过程中C2—C6的中间烃组分在油气两相中的分布、气驱过程中油气两相的黏度以及密度变化。结果表明SJ油田实施前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时,后续的N2与前置的CO2段塞不会出现严重的扩散弥散,注气前缘仍能保持CO2的富集并实现稳定的混相驱油即在注气总量相同的情况下,N2推动的CO2前置段塞驱可以获得与持续的CO2驱相同的驱油效果;同时减少了CO2的注入量,从而可减缓CO2长期注入对油井管柱产生的腐蚀。所得认识对CO2驱提高采收率技术的改进和发展具有一定的启发作用。     

多相渗流的几种数学模型及相互关系

在注气提高采收率过程中,油藏流体各物质组分之间的相互传质以及由此引起的相变起着极其重要的作用。因此,研究油藏流体在传质和相变过程中的渗流规律是非常必要的。从相平衡和物质组分守衡规律出发,利用达西线性渗流定律,推导了多相渗流的通用数学模型。在此基础上,又导出了常用的多组分数学模型、适于注CO2的多组分数学模型和黑油模型。指出这三个模型都是通用数学模型的特例模型,它们的共同基础是相平衡和物质组分守衡规律。所导出的适合于注CO2驱的多相渗流数学模型,区别于Yih-Bor Chang,B.K.Coats的模型。     

孔隙介质中油相非平衡吸附的数学模型

针对目前理论上描述储层孔隙介质时对流体吸附的研究很少的问题,把油相（凝析油、原油）看作为一个多组分液态烃的高分子溶液,以吸附过剩量为基础,用基团贡献法（UNIFAC法）确定溶液中各组分的活度系数,引入相平衡数据热力学一致性的检验方程（GibbsDuhem）,并结合达到吸附平衡时吸附相和体相的逸度相等、以及其他关联式得到平衡态吸附数学模型的一般表达式;同时考虑到相间存在质量传递,相平衡过程不可能在瞬间完成,从而引入与时间相关的组分模型,得到非平衡吸附的数学模型。     

特低渗透油藏注气驱长岩心物理模拟

西部某油藏的储层物性为低孔特低渗,平均孔隙度12.32%,平均渗透率2.1×10-3μm2,在开发过程中存在注水困难的问题.为了研究油藏注气可行性,在室内进行长岩心驱替实验,得到了不同气体(CO2、N2及烃类干气)改善原油物性的效果,以及注入不同流体(纯水驱、纯N2驱、纯CO2驱、烃类干气驱、N2泡沫驱)提高原油采收率的效果.研究结果表明:在CO2、N2及烃类干气中,CO2能明显改善原油的物性,对原油的降黏效果和膨胀效果较明显,而N2和烃类干气对原油的膨胀不是很明显.与注水相比,注入4种气体都可以大幅度提高特低渗油藏的采收率.在4种气驱中,N2泡沫驱的驱油效率最高,达到57.12%,但驱替压差随着驱替进行而一直升高,而且在实验过程中注入压力超过了地层破裂压力,且注入量也达到7.10 PV的体积,现场实施时应引起高度重视.其次是纯CO2驱,N2驱最差.     

泡沫在多孔介质中生成与破灭速度的影响因素分析

 通过多孔介质中泡沫驱油的渗流数学模型,编制泡沫驱数值模拟软件。该软件可以反映泡沫渗流时涉及的生成、破灭及运移机制。以埕东油田西区泡沫驱油先导实验区为原型,分析数值模拟模型各网格泡沫生成速度、自然破灭速度和遇油破灭速度分布与影响因素的统计规律。结果表明,泡沫生成速度随平均渗透率、含气饱和度、气相中泡沫摩尔分数的增大而增大,随含油饱和度的增大而减小;泡沫自然破灭速度随平均渗透率、含气饱和度、含油饱和度和气相中泡沫摩尔分数的增大而增大;泡沫遇油破灭速度随含油饱和度、气相中泡沫摩尔分数的增大而增大。     

包14块低渗透油藏注CO2开发效果研究

包14块为不均匀型低渗﹑特低渗储层,采用注水开发含水上升块,而且水敏现象严重。通过室内实验,研究了包14块进行CO2驱可行性。实验结果表明:地层条件下,CO2与包14块地层油的最小混相压力为21.4 MPa,高于地层压力。CO2混相驱(23.5 MPa)和非混相驱(12.5 MPa)最终采收率分别为82.39%和73.78%,混相驱比非混相驱CO2突破时间少0.125PV;注气量大于0.3 PV后,混相驱的换油率明显高于非混相驱;注气压力越大,CO2注入能力越强。可见,尽管在地层条件下,CO2与地层油不能达到混相,进行CO2非混相驱仍可取得非常好的效果。     

含酸气挥发油藏回注溶解气对原油相态与物性的影响

含酸性气体(H_2S和CO_2)的挥发油藏选择回注溶解气开发,既能减缓压力衰竭,又可以节省酸气处理费用。但回注含酸气组分的溶解气对原油相态与物性影响规律尚不明确,进而制约了注气开发效果的预测和注气组分的优化。以国外某挥发油藏为例,在组分划分和PVT实验拟合的基础上通过模拟注气膨胀实验研究了溶解气及H_2S和CO_2等主要气体组分对原油相态与物性的影响规律。结果表明:溶解气中的H_2S和CH_4对原油p-T相图影响显著,而CO_2和溶解气对原油p-T相图影响很小;酸性气体除降黏能力低于CH_4以外,在降低原油饱和压力、降低原油挥发性和膨胀原油体积方面均强于CH_4;含酸气挥发油藏回注溶解气有利于提高增油效果。     

水驱油藏转注CO_2驱油参数优化与效果评价

以大港油田某断块为研究对象,基于正交试验设计原理,以提高采收率程度和换油率为评价指标,运用数值模拟方法,开展水驱油藏转注CO2驱油注采参数优化与效果评价研究.研究结果表明:转注CO2驱油能够有效提高水驱油藏采收率,最优注气段塞大小为0.05 PV,气水体积比为1∶2,注气速度为40 000 m3/d,注采比为1∶0.9;适当提高注采比有利于保持地层压力,增加原油与CO2混相程度,提高气体波及系数,有效改善CO2驱油效果;气水交替驱能够获得良好的CO2埋存效果,注入的CO2大约有50%被封存在油藏中.