基于黑油的多组分聚合物驱数学模型

为准确模拟不同种类聚合物交替注入进一步提高驱油效果的现象,考虑多种类型聚合物的混合增黏作用、竞争吸附作用以及由此导致的渗透率降低作用,构建了基于黑油的多组分聚合物驱数学模型,进而结合CPR(Constrained Pressure Residual)预条件GMRES算法给出了全隐式高效求解程序,并研究了交替注入增效的力学机制以及交替周期数的影响.研究表明:交替注入通过使注入介质更好地匹配储层的非均质性,改变并使各层渗流阻力的变化规律趋同,造成稠油油藏吸液剖面由倒"V"型向倒"U"型转变,增强了聚合物的纵向波及和低渗层剩余油的有效动用;合理的交替周期能够最大程度地抑制剖面返转,相比连续注入,可进一步提高低渗层吸液量11.1%、采收率幅度提高3.1%.上述成果对指导稠油油藏聚合物驱持续高效开发具有重要的理论与实际意义.     

基于响应面法的海上油藏注气参数设计方法

针对海上低渗油藏注气方案设计受平台环境、油藏特征和工艺条件等众多因素影响而复杂烦琐的问题,将响应面方法引入水气交替驱方案的设计中。在确定了少量但具有代表性的气驱方案的基础上,通过对其结果的统计分析,形成了采收率指标与注气时机、水气比、周期注入段塞3个因素之间的预测模型与响应曲面,并在此基础上开展了注气参数优化设计。通过该方法可以对研究范围内的气驱方案进行高效地设计、预测和优化,简洁、直观地确定最佳气驱方案,科学、高效地实现设计目标,提高了海上低渗油藏气驱设计工作的效率和质量。     

渤海油田早期聚合物驱动态规律及见效时间判断方法

基于渤海某油田数据,建立典型模型,进行不同时机聚合物驱含水率、产油量变化规律研究。提出无因次见效时间的定义,判断早期聚驱的见效时间,分析注聚时机、纵向变异系数和流度比对无因次见效时间的影响,提出不同时机聚合物驱见效时间判断原则。结果表明:早期聚驱存在临界注聚时机,大于该临界值时,含水率曲线形态与中后期聚驱一致,有明显的下降漏斗;小于该临界值时,在整个开发过程中不会出现下降漏斗,而处于缓慢上升趋势;是否出现含水率下降漏斗不能作为判断注聚见效以及确定见效时间的唯一标准。利用生产数据对数学模型进行检验,相对误差小于10%,能够满足工程精度要求。     

复杂结构井蒸汽吞吐影响因素及优化研究

利用复杂结构井技术开发稠油油藏,可提高稠油油藏的动用程度,注汽开采时优势更明显,可有效增加波及范围,从而大幅度提高采收率。目前对复杂结构井产能预测模型的研究远落后于矿场实际应用,预测结果与实际生产效果出入较大,尤其是对复杂结构井注蒸汽热采,考虑多因素条件下很难求得解析解。根据某油田已实施的多口复杂结构井蒸汽吞吐实际数据,利用灰色关联方法,以初期产能作为参考序列,油层厚度、渗透率、复杂结构井长度、井距、夹角、注汽参数等作为比较序列,最终依据关联度计算公式得到不同影响因素的关联度,并对复杂结构井开发效果的影响因素及其程度进行评价,得出影响复杂结构井蒸汽吞吐效果的主控因素,并针对主控因素进行了优化研究,为稠油油藏利用复杂结构井进行蒸汽吞吐开采提供了必要的技术参考依据。     

管线–油藏耦合系统数学模型及求解算法研究

管线输运与油藏流动系统构成了一个耦合系统,为此,提出了聚驱条件下耦合求解管线流动及油藏流动的数学模型及相应的解耦算法。采用的Drift-flux模型可有效描述管线中各相流体的流动状态及过程,同时考虑了聚合物溶液对水相增黏的影响;采用广义达西定律描述油藏流动。计算过程中,两者通过交换边界条件(井筒压力、射孔段各相流量及聚合物浓度)完成该管线–油藏系统的解耦求解过程,有效解决了耦合求解收敛性较差的问题。通过商业软件验证了该数学模型的正确性。解耦计算结果表明,Drift-flux模型可有效描述管线内聚驱条件下的各相流体的流动状态及过程;解耦算法可以有效地求解管线–油藏的耦合流动过程,计算误差与耦合求解算法相比小于5%,计算速度则比耦合求解算法快1～2个数量级。     

海上稠油油藏井组蒸汽吞吐参数优选研究

为优化海上稠油油藏井组蒸汽吞吐相关参数,以渤海海域某稠油区块一井组为研究对象,充分考虑海上稠油热采配套工艺特点,以稠油热采数值模拟理论为基础,运用油藏数值模拟软件研究水平井长度、注采参数及注蒸汽顺序与时机对海上稠油蒸汽吞吐开发效果的影响。结果表明:该井组蒸汽吞吐开采时合理的水平井长度为300 m;合理的注采参数为第一周期注汽强度20 t/m,周期注汽量递增率为15%,注汽速度为250 m3/d,井底蒸汽干度为0.5,蒸汽温度为340℃,焖井时间为5 d,产液速度为200 m3/d;先注控制储量较高的井排,再注控制储量较低的井排且井排叠合率为0时蒸汽吞吐开发效果最好。     

低渗透稠油油藏水平井极限动用范围

低渗透稠油储层具有明显的启动压力梯度,油藏储量动用受到更多条件的限制。基于低渗稠油油藏基本渗流特征,首先通过稳定逐次逼近法分析衰竭开发不稳定渗流过程,得到考虑启动压力梯度影响的直井渗流方程基本解;在此基础上,利用保角变换方法,建立考虑启动压力梯度影响下水平井在三维空间上的压力分布和驱替压力梯度分布计算模型;根据油藏开发的要求,提出考虑启动压力梯度影响时衰竭开发方式下水平井储量极限动用范围的确定方法,包括平面上的极限动用半径和垂向上的极限动用厚度。基于实际油田参数计算和分析表明,水平井在水平平面上的极限动用半径较大,而在垂向平面上的极限动用厚度较小;只有同时考虑水平井在水平平面和垂向平面上的极限动用范围,才能合理部署水平井开发井位,提高油藏储量动用程度。     

煤层气多分支水平井井筒压力及入流量分布规律

运用流体力学相关理论,结合质量守恒和动量守恒方程,推导考虑多分支水平井井筒内摩擦压降、加速度压降和混合压降的井筒压降模型,建立煤储层渗流与多分支水平井井筒内变质量流耦合的数学模型,并对其进行求解;在此基础上对煤层气多分支水平井主井筒及分支井筒的井筒压力及入流量分布进行研究。结果表明:开采期间,煤层气多分支水平井主支和分支井筒的压力均随距跟端距离的增大而增大,但主井筒压力增加的幅度越来越小;在开采前期,煤层气多分支水平井主井筒入流量分布曲线呈上凸趋势,在开采后期则呈下凹趋势;各分支井筒入流量在开采前期呈U型分布,在开采后期呈倒U型分布。     

油藏开发生产优化近似扰动梯度升级算法

油藏开发生产优化属于高维系统最优控制问题,求解其真实梯度异常困难。给出一种近似扰动梯度的一般式,证明此近似梯度恒为上山方向,且两种常用的无梯度算法SPSA与En Opt产生的近似梯度分别是该梯度的两种特殊形式;通过引入并优化三角阵进行近似扰动梯度升级,实现其对真实梯度的最优逼近。数值试验结果表明:该升级算法相比标准的SPSA算法优化效率提高了近1倍;在历史拟合基础上使用该算法进行了某实际油藏生产优化,所得注采控制方案降水增油预测效果显著、水驱波及效率明显改善,验证了该算法现场应用的可行性。     

薄层低品位油藏孔隙结构及渗流特征

薄层低品位油藏的油层厚度比较薄、埋藏比较深、渗透率比较低、储量丰度低、开采难度大。通过物理模拟实验研究了薄层低品位油藏的孔隙结构特征、两相渗流规律、启动压力梯度和岩石压缩性的变化规律,重点分析了不同渗透率毛管压力曲线的变化、不同渗透率相对渗透率曲线的变化规律、启动压力梯度对储层物性的影响、流动系数之间的关系、围压与渗透率之间的变化规律等。结果表明,薄层低品位油藏的孔隙结构及渗流特征与中高渗油藏有很大不同,启动压力梯度和压力敏感性影响很大,必须选择合理的注采压差和注采井距,建立有效的驱替压差,才能克服启动压力梯度和压力敏感性的不利影响,改善开发效果。