SAGD精细数值模拟方法探讨

*张国禄

(中国石油辽河油田分公司 辽宁 124010)

SAGD精细数值模拟方法探讨

*张国禄

(中国石油辽河油田分公司 辽宁 124010)

常规油藏精细模拟技术是指其模拟结果能够给出典型单砂层或每个单砂层各项开发指标的模拟技术,一般是整体网格细化,时间段精细划分.不同油藏类型、不同开发方式,精细模拟过程中考虑的重点有差别.针对注水开发油田的高含水阶段,提出了时空精细模拟方法.本文针对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)方式,采用精细数值模拟方法正确反映SAGD的采油机理,准确描述蒸汽腔的形成过程、扩展速度、扩展方向和扩展形态,从而预测SAGD的生产动态和开发指标,为油田开发决策提供可靠数据.

蒸汽辅助重力泄油;数值模拟;稠油热采;蒸汽腔

实现精细数值模拟必须实现以下三个因素的精细研究:首先是精细油藏描述研究,包括油藏构造、沉积相、储层物性、隔夹层分布的描述;其次是油藏流体的精细描述研究,包括原油组分,组分性质;第三是数值模型精细描述研究,包括水平井、油藏与水平井间流动的描述.油藏精细描述已经有成熟的技术,这里主要针对后两种因素进行研究.利用现有的数值模拟软件CMG公司的STARS,对影响精细模拟SAGD过程的因素进行对比研究,力争实现SAGD开发过程的真实模拟.

1.多组分模拟与单组分模拟

原油是非常复杂的多组分混合物,里面存在着上百种化合物,这些物质的物理性质和对温度变化的反应有很多不同.但是为了模拟过程的快速顺利进行,常假设稠油中只存在一个重组分,而忽略了轻质组分,用一个总体组分的大概性质来代替整个组分系统内的不同物质的组合.这种模拟方法可以大大减少模型中用到的组分个数,从而提高运算速度.但是对于热采过程来说,在高温的条件下,原油中一些轻质组分首先通过蒸馏机理被采出,而其中的一些重质组分只能在高温条件下发生降粘流动.对于普通的热采过程,轻组分的高温挥发是一个次要的机理,主要是靠高温降粘.而在超稠油SAGD模拟过程中,轻质组分蒸馏为气体对于整个开发过程有比较重要的意义.

从多组分和单组分模拟方式的生产数据统计表(表1)中可以看出,多组分模拟相对于单组分模拟,生产时间延长700天,累产油量提高3.2万吨,采出程度增加5%,累计注汽量高出13.2万吨.由于多组分模拟的时间较长,累积注汽量大,造成两种方式的累积油汽比比较接近.而在生产阶段后期,由于轻组分挥发然后被采出的效率要低于降粘流动的效率,单组分模拟比多组分模拟的日产油量要高,造成单组分模拟过程的采油速度略高.也就验证了在稠油开采过程中,采油速度取决于降粘提高采收率的效率.

表1 多组分和单组分模拟方式的生产数据统计表Table 1 The statistical production data of multicomponent and single component simulation methods

2.动态网格与静态网格模拟

图 1 静态与动态网格模拟SAGD生产动态曲线Fig.1 The SAGD production dynamic curve of static and dynamic grid simulation

动态网格指在模拟过程中,网格的大小和数量根据动态参数变化,自动对网格加密和粗化,而静态均匀网格不发生变化.对比动静态数值模拟结果发现(图1),随着生产时间的增加,产油曲线出现了比较明显的升高现象.这是因为动态网格温度加热油藏需要一个过程,所以初期相对变缓,后期升高.生产结束时(表2),动态网格相比静态网格,累产油量增加3.5万吨,采出程度提高5.1%,采油速度提高0.38%.

表2 动态网格和静态网格的模拟生产数据统计表Table2 The production data statistics of dynamic grid and static grid simulation

图2显示两种方法模拟的温度场分布明显不同.静态网格温度场分布呈倒三角形,而且蒸汽腔的顶部没有扩展到模型的边界.而温度场在动态网格模拟下,蒸汽腔表现的特点是,注采井间较窄,注汽井上部发育很充分,呈现喇叭形;同时,蒸汽腔上部不仅扩展的宽度大,而且蒸汽腔的侧壁倾斜角度更大.在注采井之间,由于动态网格的效果,可以明显的观察到生产井和注入井之间有温度差存在.综上,使用动态网格模拟方法得出的蒸汽腔发育过程更接近于理论分析和实验中观察到的结果.

图2 静态与动态网格SAGD模拟的温度分布图Fig. 2 The temperature profile of static and dynamic grid SAGD simulation

3.结论

(1)多组分模拟相比单组分模拟,流体描述更精确,能较完全体现稠油热采过程中的蒸馏机理,更精确的描述超稠油油藏SAGD整个采油过程.

(2)动态网格相比静态网格,增加了工作效率,提高了模拟SAGD蒸汽腔扩展特征的精度,较真实地预测SAGD的开发动态和指标.

[1]王厚东,闫伟,孙金等.稠油热采井注热过程数值模拟与参数优选[J].中国海上油气,2016,28(5):104-109.

[2]秦百平,吕修祥,张振红等.油气藏数值模拟及其对开发的意义__以鄂尔多斯盆地油房庄油田定31井区长1油藏为例[J].天然气地球科学,2004,15(5):531-535.

[3]郭正怀,关振良,杨永利等.应用油藏数值模拟方法研究聚驱后剩余油分布规律[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2010,32(5):284-288.

[4]李元觉,王家华.断块层状油藏剩余油分布数值模拟[J].西安石油大学学报,2006,21(3):41-43.

[5]于东海,任允鹏,王真等.多层系油藏剩余油分布的精细数值模拟技术[J].油气地质与采收率,2002,9(5):34-36.

[6]郭鸣黎.数值模拟技术表征复杂断块油田剩余油分布的几种方法[J].断块油气田,2003,10(2):48-50.

[7]唐明云,施安峰,王晓宏等.轻质组分挥发对蒸汽热采稠油影响的数值模拟[J].2012,33(6):1043-1048.

[8]姜汉桥,谷建伟,陈月明等.剩余油分布规律的精细数值模拟[J].石油大学学报(自然科学版),1999,23(5):31-34.

[9]崔红岩,李冬冬,林新宇等.双水平井蒸汽辅助重力泄油数值模拟研究[J].长江大学学报(自然科学版),2011,8(6):15-20.

[10]武毅,张丽萍,李晓漫等.超稠油SAGD开发蒸汽腔形成及扩展规律研究[J].特种油气藏,2007,6(12):40-44.

[11]梁作利,唐清山,柴利文.稠油油藏蒸汽驱开发技术[J].特种油气藏,2000(02).

[12]杨立强,陈月明,王宏远,田利.超稠油直井-水平井组合蒸汽辅助重力泄油物理和数值模拟[J].中国石油大学学报(自然科学版),2007(04).

[13]贾江涛.稠油热采数值模拟自适应网格法计算软件开发研究及实例应用[D].中国科学技术大学,2014.

[14]林承焰,王文广,董春梅,张宪国,任丽华,史祥锋.储层成岩数值模拟研究现状及进展[J].中国矿业大学学报,2017(05).

[15]王菁菁,黄辉,唐志伟,聂超群.油田高含盐污水雾化蒸发的数值模拟[J].化工环保,2017(04).

张国禄(1967-),男,中国石油辽河油田分公司;研究方向:油气田开发.

Discussion on SAGD Fine Numerical Simulation Method

Zhang Guolu
(Liaohe Oilfield Branch of Petrochina Company, Liaoning, 124010)

Fine conventional reservoir simulation technology refers to the simulation result gives the typical single sand layer or the development indexes of each single sand layer. It generally has the whole mesh refinement and fine division of time period. Because of the different reservoir types and different development methods, the key points to be considered in the process of fine simulation process are different. The spatio-temporal fine simulation method is proposed aimed at the high water-cut stage of water injection development. According to the method of steam assisted gravity drainage ( SAGD ), the fine numerical simulation method is used to reflect the oil production mechanism of SAGD correctly, the formation process of steam cavity, expansion speed, expansion direction and expansion form is described accurately, this article predicts the production dynamic and development index of SAGD and provide reliable data for oilfield development decision.

steam assisted gravity drainage;numerical simulation;thermal recovery of heavy oil;steam cavity

T

A

国家重大科技专项quot;稠油/超稠油开发关键技术quot;( 2011ZX05012).