一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法技术

一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法，本发明专利技术所述方法从微观角度出发，建立数学模型描述气泡成核、生长规律。在此基础上，推导气体从溶解气中向气泡中的扩散速度方程，建立三维二相多组分溶解气驱数学模型，并结合有限差分方法和隐压显饱法(IMPES)对其求解，确定油藏压力、油相与气相的饱和度、溶解气油比、产油量和产气量。之后，以具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱实验为依据，通过实验拟合的方法确定模型的不确定参数。最后，通过拟合后的模型揭示开发效果参数影响规律，理解泡沫油现象，预测油田产能，制定开发对策提高具有泡沫油现象的稠油油藏采收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法，属于稠油油藏开发的模拟

技术介绍
世界范围内稠油资源十分丰富，占油气资源总量的三分之一以上。我国探明和控制储量19亿吨以上，主要分布于辽河、新疆、胜利等十几个油田。此外，随着我国油气勘探开发的国际化，大量国外稠油资源亟待开发。因此，在常规油气勘探开发难度越来越大，能源矛盾日益突出的当下，大力发展稠油提高采收率技术符合国家经济发展战略。与蒸汽吞吐、蒸汽重力辅助泄油等稠油热采方法相比，稠油油藏溶解气驱开发过程是经济、高效开发稠油资源的重要方法之一。在加拿大、委内瑞拉、阿尔巴尼亚以及中国部分稠油油藏溶解气驱过程中，出现了异于常规稠油油藏的生产特征，主要集中在缓慢的气油比上升速度和较高的油藏采收率上。研究表明，泡沫油现象的存在是上述特殊稠油油藏高产的主要原因。因此，如何有效模拟泡沫油现象，准确模拟该类特殊稠油溶解气驱过程，预测油田产能，制定合理开发对策成为提高该类特殊稠油油藏采收率的关键。泡沫油现象的产生是由于地层压力降至泡点压力后，溶解气从稠油中析出，气泡开始成核，并随着压力进一步下降而生长，由于特殊稠油较高 的粘滞力和压力梯度，较低的扩散速度，气泡分散在油相中，而不是聚并形成自由气。目前，国内外学者提出了以下理论和方法来模拟上述过程：①常规稠油油藏溶解气驱模型。该模型以常规稠油油藏溶解气驱模型为基础，通过降低气相相对渗透率曲线、调高孔隙度等特性来模拟泡沫油现象。②“假泡点”模型：将假泡点压力设为可调参数，反映泡沫油藏原始压力保持水平高、生产气油比低和采收率高的异常生产特性。②分相流动模型：认为气体分相流动随气体饱和度呈直线上升，超过弥散气体积分数极限后产生游离气。因此，通过改进气相相对渗透率和组分特性来模拟泡沫油现象。③粘度降低模型，通过调低稠油粘度来模拟泡沫油现象产生的粘度降低现象。由于泡沫油现象的生成和消失是一个动态过程，因此，上述理论和方法只通过单次调节相对渗透率曲线或物性特征无法描述气泡成核、生长等微观过程，难以准确地表征泡沫油现象对稠油溶解气驱开发效果的影响，导致模拟计算结果误差较大，因此，无法用于模拟具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱过程。
技术实现思路
针对现有理论和方法的不足，本专利技术提供一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法。专利技术概述：本专利技术所述方法从微观角度出发，建立数学模型描述气泡成核、生长规律。在此基础上，推导气体从溶解气中向气泡中的扩散速度方程，建立三维二相多组分溶解气驱数学模型，并结合有限差分方法和隐压显饱法(IMPES)对其求解，确定三维稠油油藏溶解气驱过程中油藏压力分布、 油相与气相的饱和度分布、溶解气油比、产油量和产气量。之后，以具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱实验为依据，通过实验拟合的方法确定模型的不确定参数。最后，通过拟合后的模型揭示开发效果参数影响规律，理解泡沫油现象，预测油田产能，制定开发对策提高具有泡沫油现象的稠油油藏采收率。本专利技术的具体技术方案如下：一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法，包括如下步骤：步骤1.根据油藏或者实验岩心物性参数，读入原始压力、饱和度、孔隙度和渗透率数据，初始化模型；根据模拟精度要求和计算机计算能力，划分模型网格；根据油藏或者实验岩心孔隙分布特征，选择密度分布函数；步骤2.根据当前时间的平衡压力pe1计算下一时间的平衡压力pe2：油井定产液量Q生产时，根据物质平衡原理，在平衡状态下，油藏的产量等于因油藏压力下降引起的油藏孔隙体积的变化，即 p e 2 = p e 1 - Q · Δ t C t V - - - ( I ) ]]>式(I)中，pe1和pe2分别为当前时间与下一时间的平衡压力，MPa；初始计算时，pe1为初始油藏压力；Ct为油藏综合压缩系数，1/MPa；V为油藏孔隙总体积，cm3；Δt为时间步长，s；步骤3.由于气泡分散在油相中，泡沫油的油气相渗关系不仅需要考虑气相饱和度对油气相对渗透率的影响，而且需要考虑稠油的黏滞力对油气相对渗透率的影响；因此，本专利技术通过以下公式计算油气相对渗透率： k r o = k r o 0 ( 1 - S g 1 - S g c ) n o - - - ( I I ) ]]> k r g = k r g 0 ( S g - S g c 1 - S g c ) n g - - - ( I I I 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法，其特征在于，该模拟方法包括如下步骤：步骤1.根据油藏或者实验岩心物性参数，读入原始压力、饱和度、孔隙度和渗透率数据，初始化模型；划分模型网格；根据油藏或者实验岩心孔隙分布特征，选择密度分布函数；步骤2.根据当前时间的平衡压力pe1计算下一时间的平衡压力pe2：油井定产液量Q生产时，根据物质平衡原理，在平衡状态下，油藏的产量等于因油藏压力下降引起的油藏孔隙体积的变化，即pe2=pe1-Q·ΔtCtV---(I)]]>式(I)中，pe1和pe2分别为当前时间与下一时间的平衡压力，MPa；初始计算时，pe1为初始油藏压力；Ct为油藏综合压缩系数，1/MPa；V为油藏孔隙总体积，cm3；Δt为时间步长，s；步骤3.通过以下公式计算油气相对渗透率：kro=kro0(1-Sg1-Sgc)no---(II)]]>krg=krg0(Sg-Sgc1-Sgc)ng---(III)]]>其中：krg0=krgiexp(-αvμo1/2)---(IV)]]>Sgc＝Sgci+βvμo1/2    (V)式(II)‑(V)中，Sg为气相饱和度；Sgc为临界气相饱和度；no为油相Corey指数；ng为气相Corey指数；v为流体流动速度，cm/s；μo为油相粘度，mPa·s；kro为油相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；krg0为气相相对渗透率的端点值；kro0为油相相对渗透率的端点值；krgi为气相相对渗透率的端点值的最大值；α和β为相关系数；Sgci为最小临界气相饱和度；步骤4.通过以下公式判断原油的气泡是否成核：Δp=pe-p≥2γrp---(VI)]]>Δp=pe-p<2γrp---(VII)]]>式(VI)‑(VII)中，Δp为过饱和压力，MPa；p为油藏压力，MPa；pe为平衡压力，MPa；γ为油气界面张力，dyne/cm；rp为多孔介质孔隙中孔隙半径，m；若则气泡开始成核，泡沫油现象产生，至步骤5；若则气泡尚未成核，没有产生泡沫油现象；直接进行步骤7；步骤5.气泡半径的计算公式如下：drdt=DRT(Rs-Re)ρgscprBo---(VIII)]]>式(VIII)中，为气泡半径随时间的变化率；r为气泡半径，m；D为气体在油相中的扩散系数，m2/s；R为通用气体常数；T为温度，K；Rs为泡沫油的溶解气油比，m3/m3；Re为平衡状态下的溶解气油比，m3/m3；ρgsc为气体摩尔密度，mol/m3；Bo为油相体积系数，m3/m3；步骤6.通过以下方程计算气体从溶解气中向气泡中的扩散速度qs→b：qs→b=8πRTD2(Rs-Re)2ρgscpBo2ΣjNj4/3tj---(IX)]]>式(IX)中，Nj为气泡数目，个；tj为气泡的生长时间，s；步骤7.建立稠油、溶解气和气泡组成的三维两相数学模型如下：▿·[λo▿(p-ρogH)]+qvo=∂∂t(φSoBo)]]>▿·[Rsλo▿(p-ρogH)]-qs→b+Rsqvo=∂∂t(φRsSoBo)]]>▿·[λg▿(p-ρggH)]+qs→b+qvg=∂∂t(φSgBg)---(X)]]>式(X)中，H为标高，由某一基准面算起的垂直方向深度，m；λo和λg分别是油相和气相的流度；So为油相饱和度；qvo和qvg分别为产油量和产气量，cm3/s；φ为孔隙度；ρo为原油密度，kg/m3；ρg为天然气密度，kg/m3；Bg为气相体积系数，m3/m3；步骤8.已知油藏的初始压力和初始饱和度，油藏外边界为封闭边界，内边界为定液生产，计算油藏的压力、油相与气相的饱和度、溶解气油比、产油量和产气量；步骤9.根据以填砂管或者岩心为基础的稠油油藏溶解气驱实验，调整不确定参数：密度分布函数参数、油相Corey指数no和气相Corey指数ng、气体在油相中的扩散系数D拟合实验数据。...

【技术特征摘要】
1.一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法，其特征在于，该模拟方法包括如下步骤：步骤1.根据油藏或者实验岩心物性参数，读入原始压力、饱和度、孔隙度和渗透率数据，初始化模型；划分模型网格；根据油藏或者实验岩心孔隙分布特征，选择密度分布函数；步骤2.根据当前时间的平衡压力pe1计算下一时间的平衡压力pe2：油井定产液量Q生产时，根据物质平衡原理，在平衡状态下，油藏的产量等于因油藏压力下降引起的油藏孔隙体积的变化，即 p e 2 = p e 1 - Q · Δ t C t V - - - ( I ) ]]>式(I)中，pe1和pe2分别为当前时间与下一时间的平衡压力，MPa；初始计算时，pe1为初始油藏压力；Ct为油藏综合压缩系数，1/MPa；V为油藏孔隙总体积，cm3；Δt为时间步长，s；步骤3.通过以下公式计算油气相对渗透率： k r o = k r o 0 ( 1 - S g 1 - S g c ) n o - - - ( I I ) ]]> k r g = k r g 0 ( S g - S g c 1 - S g c ) n g - - - ( I I I ) ]]>其中： k r g 0 = k r g i exp ( - αvμ o 1 / 2 ) - - - ( I V ) ]]>Sgc＝Sgci+βvμo1/2 (V)式(II)-(V)中，Sg为气相饱和度；Sgc为临界气相饱和度；no为油相Corey指数；ng为气相Corey指数；v为流体流动速度，cm/s；μo为油相粘度，mPa·s；kro为油相相对渗透率；krg为气相相对渗透率；krg0为气相相对渗透率的端点值；kro0为油相相对渗透率的端点值；krgi为气相相对渗透率的端点值的最大值；α和β为相关系数；Sgci为最小临界气相饱和度；步骤4.通过以下公式判断原油的气泡是否成核： Δ p = p e - p ≥ 2 γ r p - - - ( V I ) ]]> Δ p = p e - p < 2 γ r p - - - ( V I I ) ]]>式(VI)-(VII)中，Δp为过饱和压力，MPa；p为油藏压力，MPa；pe为平衡压力，MPa；γ为油气界面张力，dyne/cm；rp为多孔介质孔隙中孔隙半径，m；若则气泡开始成核，泡沫油现象产生，至步骤5；若则气泡尚未成核，没有产生泡沫油现象；直接进行步骤7；步骤5.气泡半径的计算公式如下： d r d t = D R T ( R s - R e ) ρ g s c prB o - - - ( V I I I ) ]]>式(VIII)中，为气泡半径随时间的变化率；r为气泡半径，m；D为气体在油相中的扩散系数，m2/s；R为通用气体常数；T为温度，K；Rs为泡沫油的溶解气油比，m3/m3；Re为平衡状态下的溶解气油比，m3/m3；ρgsc为气体摩尔密度，mol/m3；Bo为油相体积系数，m3/m3；步骤6.通过以下方程计算气体从溶解气中向气泡中的扩散速度qs→b： q s → b = 8 πRTD 2 ( R s - R e ) 2 ρ g s c pB o 2 Σ j N j 4 / 3 t j - - - ( I X ) ]]>式(IX)中，Nj为气泡数目，个；tj为气泡的生长时间，s；步骤7.建立稠油、溶解气和气泡组成的三维两相数学模型如下： ▿ · [ λ o ▿ ( p - ρ o g H ) ] + q v o = ∂ ∂ t ( φS o B o ) ]]> ▿ · [ R s λ o ▿ ( p - ρ o g H ) ] - q s → b + R s q v o = ∂ ∂ t ( φR s S o B o ) ]]> ▿ · [ λ g ▿ ( p - ρ g g H ) ] + q s → b + q v g = ∂ ∂ t ( φS g B g ) - - - ( X ) ]]>式(X)中，H为标高，由某一基准面算起的垂直方向深度，m；λo和λg分别是油相和气相的流度；So为油相饱和度；qvo和qvg分别为产油量和产气量，cm3/s；φ为孔隙度；ρo为原油密度，kg/m3；ρg为天然气密度，kg/m3；Bg为气相体积系数，m3/m3；步骤8.已知油藏的初始压力和初始饱和度，油藏外边界为封闭边界，内边界为定液生产，计算油藏的压力、油相与气相的饱和度、溶解气油比、产油量和产气量；步骤9.根据以填砂管或者岩心为基础的稠油油藏溶解气驱实验，调整不确定参数：密度分布函数参数、油相Corey指数no和气相Corey指数ng、气体在油相中的扩散系数D拟合实验数据。2.根据权利要求1所述的一种具有泡沫油现象的稠油油藏溶解气驱数值模拟方法，其特征在于，所述步骤1中，采用正态、瑞利和莱斯密度分布函数，通过实验拟合最终确定合适的密度分布函数及其参数：正态...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓飞，张艳玉，王士林，宋兆尧，许凤桐，冯金良，田丰，吴洁，方潇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37