化学驱数值模拟课件.ppt
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- 化学 数值 模拟 课件
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1、-1-2006年年4月月13日日 李建芳李建芳 油藏数值模拟原理油藏数值模拟原理化学驱数值模拟-2-=化学驱发展概况、技术进展和发展前景化学驱发展概况、技术进展和发展前景=复合化学驱驱油机理和物化现象复合化学驱驱油机理和物化现象=数学模型及模拟软件数学模型及模拟软件=化学驱模型与黑油模型的比较化学驱模型与黑油模型的比较=主要物化现象及物化参数描述主要物化现象及物化参数描述三、化学驱模型三、化学驱模型-3-发展概况、技术进展和发展前景发展概况、技术进展和发展前景=我国陆上各油区大都处于我国陆上各油区大都处于高含水期开采阶段高含水期开采阶段,稳产,稳产难度越来越大。难度越来越大。=后备资源不足,储
2、采矛盾逐年加大后备资源不足,储采矛盾逐年加大 :当年增加的可采储量当年增加的可采储量始终小于当年的产油量,后备资源量不断下降,储采矛盾逐年加大始终小于当年的产油量,后备资源量不断下降,储采矛盾逐年加大 =综合含水逐年升高综合含水逐年升高,主力油区已进入注水开发后期,依靠现有,主力油区已进入注水开发后期,依靠现有生产技术已很难保持稳产生产技术已很难保持稳产 =新探明储量的动用程度不高,开发难度大新探明储量的动用程度不高,开发难度大=急需发展和应用提高采收率方法急需发展和应用提高采收率方法 油田开发现状和问题:油田开发现状和问题:-4-19991999年完成的全国年完成的全国1717个油区进行潜力
3、评价工作,评价结果表明,我个油区进行潜力评价工作,评价结果表明,我国油田国油田提高采收率的潜力很大提高采收率的潜力很大。在现有技术条件下,可增加可采储。在现有技术条件下,可增加可采储量量11.811.810108 8 t t,相当于可提高采收率,相当于可提高采收率11%11%以上以上 发展概况、技术进展和发展前景发展概况、技术进展和发展前景=提高采收率方法提高采收率方法是保持各油区产量稳定的是保持各油区产量稳定的重要措重要措施施=聚合物驱已在我国工业化应用,可提高采收率聚合物驱已在我国工业化应用,可提高采收率10%10%,年产油达,年产油达10001000万吨万吨=复合化学驱复合化学驱,做为一
4、种高效率的提高采收率方法,做为一种高效率的提高采收率方法,在一定的油藏条件下,能够大幅度地提高原油,在一定的油藏条件下,能够大幅度地提高原油采收率,室内和矿场试验提高采收率采收率,室内和矿场试验提高采收率20%20%以上。以上。=复合化学驱研究和应用取得了重大突破,成为我复合化学驱研究和应用取得了重大突破,成为我国最为重要的国最为重要的潜在的三采技术储备潜在的三采技术储备。-5-引言引言降低界面张力驱油机理驱油机理流度控制作用降低昂贵化学剂的吸附损失(A)碱碱 +原油中酸性物原油中酸性物表面活性物质表面活性物质A+S+PA+S+P 多元化学剂复合协同效应多元化学剂复合协同效应碱对酸性原油的多次
5、萃取碱对酸性原油的多次萃取聚合物降低驱替液的流度聚合物降低驱替液的流度含盐量降低聚合物的粘度含盐量降低聚合物的粘度碱引起聚合物的进一步水解碱引起聚合物的进一步水解乳化夹带、乳化捕集、乳化聚并乳化夹带、乳化捕集、乳化聚并-6-质量传递(对流、扩散、液质量传递(对流、扩散、液-液、固液、固-液、液、化学反应化学反应)复合协同效应复合协同效应及界面张力的降低及界面张力的降低各种化学剂的损耗:各种化学剂的损耗:碱耗、化学剂吸附滞留等碱耗、化学剂吸附滞留等残余饱和度的降低残余饱和度的降低多相相对渗透率多相相对渗透率化学剂的扩散和稀释化学剂的扩散和稀释聚合物溶液特性聚合物溶液特性离子交换离子交换含盐量及其
6、变化的影响等含盐量及其变化的影响等乳状液的形成及流动特性乳状液的形成及流动特性沉淀、结垢沉淀、结垢引言引言-7-数学模型及模拟软件数学模型及模拟软件以黑油模型为基础的化学驱数学模型:以黑油模型为基础的化学驱数学模型:NHANCE -NHANCE -美国美国SSI:SSI:简化机理简化机理ISLAM -ISLAM -加拿大提高采收率研究所:简化机理加拿大提高采收率研究所:简化机理VIP-POLYMER-VIP-POLYMER-美国:聚合物驱模型美国:聚合物驱模型以组份模型为基础的化学驱数学模型:以组份模型为基础的化学驱数学模型:UTCHEM -UTCHEM -TEXASTEXAS大学大学:考虑复
7、杂机理,教学模型考虑复杂机理,教学模型SCORPIO-SCORPIO-英国原子能研究所:聚合物驱模型英国原子能研究所:聚合物驱模型ASP -ASP -中国石油勘探开发研究院:复合驱模型中国石油勘探开发研究院:复合驱模型-8-ASPASP软件的数学模型软件的数学模型()iiiiAFDBt1,inc1,inc1()npijijjjYFVjijYjV()rjjjjjjKp KVg1,jnp11()npnciijijjjjkSY DD1()npji ijiijAZSq 对流项j相密度 相浓度,表示i组份在j相中的浓度 达西速度 扩散项累积项产量项BQRiii 累积项包括流体组分在孔隙中的质量聚集和由吸
8、附/滞留等引起的在岩石中的质量损失 源汇项包括注入/产出和化学反应等引起的质量增加或减少 1()()piijjinrjjijjjjjjijijijjjZSqkyPSyBt KgD-9-计算流程计算流程A S PI N P U T:参 数 输 入I N I T:初 始 化P A R A M E T E R S:物 化 参 数 计 算R E S O L V E P:求 解 压 力 化V E L O C I T Y:流 速 计 算M A T R I C E系 数 矩 阵G A U S S:高 斯 解 法P C G:预 处 理 共 轭 梯 度L S O R:线 松 弛C O M P Z I:总 组 份
9、 浓 度 计 算T H E R M O、:饱 和 度 相 浓 度 计 算P H A S E:相 平 衡 计 算B M A S S:质 量 守 恒 计 算R E C O V E:采 收 率 计 算O U T P U T:结 果 输 出E N D T I M E:时 间 步 判 断A L O S S:硷 耗A D S O R:化 学 剂 吸 附D E N S I T Y:密 度V I S C O S I T Y:粘 度R R F:残 余 阻 力 系 数S I G M:界 面 张 力L N N C:毛 管 数S R E S I D:残 余 饱 和 度P E R M J:相 对 渗 透 率C P C:
10、毛 管 压 力M O B I L I T Y:流 度D I S P E R:扩 散 系 数E X T R A C:碱 萃 取H Y D R O:水 解P O L:聚 合 物 影 响A S C A L E:碱 垢E M U L S I O N:乳 状 液-10-化学驱模型与黑油模型的比较化学驱模型与黑油模型的比较现象现象黑油模型黑油模型化学驱模型化学驱模型相相油、水、气油、水、气油、水(或化学相)油、水(或化学相)组份组份有多少个相就有多少个组份有多少个相就有多少个组份53相态相态PVT大量复杂的计算大量复杂的计算吸附吸附不考虑不考虑表活剂与聚合物的吸附表活剂与聚合物的吸附界面张力计算界面张力计
11、算为常数为常数大量复杂的计算大量复杂的计算毛管数的变化毛管数的变化不考虑不考虑10-7考虑考虑10-7101粘度粘度水相粘度为常数,油与气的水相粘度为常数,油与气的粘度随压力而改变粘度随压力而改变流变性、含盐量、交联调剖流变性、含盐量、交联调剖离子交换离子交换不考虑不考虑表活剂、粘土与钠及钙离子交换表活剂、粘土与钠及钙离子交换 生成表活剂生成表活剂不考虑不考虑考虑考虑求解方法求解方法全隐全隐IMPES方法方法-11-主要物化现象及物化参数描述主要物化现象及物化参数描述 界面张力随化学剂浓度的变化:界面张力随化学剂浓度的变化:为了真正体现多种化学剂的复合协同效应,为了真正体现多种化学剂的复合协同
12、效应,采用实测的采用实测的界面张力等值图界面张力等值图进行描述,对于给进行描述,对于给定的原油和配置水矿化度,界面张力主要随碱定的原油和配置水矿化度,界面张力主要随碱、表面活性剂、聚合物浓度变化:、表面活性剂、聚合物浓度变化:通过各化学剂浓度可获得对应的界面张力通过各化学剂浓度可获得对应的界面张力),psOHCCC(-12-物化现象及参数描述物化现象及参数描述 碱多次萃取引起的界面张力变化碱多次萃取引起的界面张力变化 ),mCfa(=主要考虑碱对酸性原油多次萃取引起的界面张力的进主要考虑碱对酸性原油多次萃取引起的界面张力的进一步降低,一步降低,其降低幅度与碱浓度、与新原油接触萃取次其降低幅度与
13、碱浓度、与新原油接触萃取次数有关,通常主要发生在驱替前缘与新鲜原油接触的区数有关,通常主要发生在驱替前缘与新鲜原油接触的区带。带。根据实验结果,该降低幅度可达根据实验结果,该降低幅度可达1 1各数量级以上(各数量级以上(该现象是有利于驱油的因素)。该现象是有利于驱油的因素)。=模型中模型中可根据实验资料考虑此现象引起的界面张力的可根据实验资料考虑此现象引起的界面张力的降低,也可降低,也可进行如下简化考虑进行如下简化考虑:即在驱替前缘某一碱浓即在驱替前缘某一碱浓度范围内,由于碱多次萃取,使得该范围内的界面张力度范围内,由于碱多次萃取,使得该范围内的界面张力比正常计算值低(其幅度由实验确定)。比正
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