化学驱数值模拟技术.pdf

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1、大庆石油学院学报第36卷第3期2012年6月J0URNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVo1．36No．3Jun．2012化学驱数值模拟技术刘皖露，马德胜，王强，刘朝霞(中国石油勘探开发研究院提高石油采收率国家重点实验室，北京100083)摘要：随着化学驱技术在油田矿场的推广应用，现有软件的化学驱模拟功能越来越难以满足油田实际需求．通过调研化学驱数值模拟技术，阐述油藏数值模拟技术的发展现状，并将CMG、ECLIPSE、UTCHEM等8种软件分为综合型软件化学驱模块和单一化学驱软件两类，分析各软件的优缺点，对比各软件的综合性能及化学驱功能，指出化学驱数值模拟软

2、件技术存在的主要问题及发展方向．现有软件在增强前后处理功能的同时，还需进行核心的完善．化学驱软件考虑众多物理化学因素，导致求解困难，需要在数值模拟的稳定性和机理描述的合理性之间进行适当取舍．虽然国产数值模拟软件在整体性能上弱于国外商业化软件，但是在化学驱数学模型和机理描述上具备较大优势．关键词：数值模拟技术；化学驱；聚合物驱；数学模型；驱油机理；软件中图分类号：TE319文献标识码：A文章编号：1000—1891(2012)03—0072一O7油气藏的存在及运动形式复杂，多种提高采收率技术的应用使油藏流体的渗流更加复杂，因此认识油藏及其中流体的流动规律困难．油藏数值模拟技术始于2O

3、世纪5O年代，可以认识油藏并预测油藏动态．由于计算机、油藏工程等学科的不断发展，油藏数值模拟技术也迅速发展，2O世纪7O年代末油藏数值模拟研究开始转向三次采油数值模拟．目前，黑油模型已相对成熟，而化学驱由于驱油机理复杂，数值模拟中涉及的物理化学参数较多，且多数难以测定，化学驱模型成熟性和可靠性较差[1]．随着化学驱技术在国内外推广应用，目前数值模拟软件技术越来越难以满足化学驱技术的快速发展【3]，迫切需要开展化学驱数值模拟技术的研究．1研究现状化学驱是我国主要的三次采油技术之一，在一定条件下能够有效提高采收率，但其矿场应用受限，一是各种化学剂价格昂贵，化学驱矿场应用投资大；二是化学

4、驱技术复杂，进行化学驱矿场试验风险大[4]．化学驱实验不能很好地反映矿场的实际生产状况，化学驱数值模拟是联系实验研究和矿场试验的纽带，它以化学驱驱油机理及物理化学现象的合理描述为基础，实现对化学驱驱油过程相对准确的模拟及预测，从而降低投资风险，提高化学驱经济效益．目前化学驱数值模拟软件主要分为两类嘲：(1)通过考虑部分化学驱机理，改进黑油模型而研发的化学驱模拟器，如ECLIPSE中的强化采油选项、V1P—POLYMER等；(2)基于化学驱机理和特征而研发的化学驱模拟器，如UTCHEM．笔者依据软件的功能和应用范围，将现有化学驱软件分为两类：综合型软件化学驱模块和单一化学驱软件．1．

5、1综合型软件化学驱模块ECLIPSE、CMG、DESKTOP-VIP、SURE是一类具备部分化学驱功能的综合型油藏数值模拟软件，这些软件功能较全、一体化程度高、前后处理先进、计算快速稳定、商业化好、工业应用广泛．1．1．1CMG—STARSCMG油藏数值模拟软件由加拿大CMG数值模拟研究机构研发，包括黑油模型IMEX组分模型收稿日期：2o12一O2—28；编辑：任志平基金项目：中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目(2011B一13o6)作者简介：刘皖露(1987一)，女，硕士研究生，主要从事油藏数值模拟及三次采油方面的研究·72·第3期刘皖露等：化学驱数值模拟技术GEM

6、；蒸汽驱、热采、化学驱及其他先进开采过程模型STARS；相态分析模型WinPorp；前处理模型BUILDER；后处理模型RESULTS．STARS具有灵活的组分定义功能，反应动力学方程可以由用户自定义．化学驱模块可以模拟聚合物、表面活性剂、碱、三元复合驱、凝胶、示踪剂、泡沫、乳状液、化学剂增强气水交替驱、微生物提高采收率、VAPEX、低盐度水驱、油藏酸化等油藏工艺过程．STARS用于聚合物驱数值模拟时，模拟的聚合物体系数目不受限制，可以模拟生物聚合物和非生物聚合物，考虑的物理化学因素包括：聚合物的吸附、脱附及吸附优先级、炮眼剪切黏度降低、阳离子交换反应、分子扩散和弥散、不可及孔隙体

7、积、相对渗透率变化、渗透率下降、线性及非线性黏度变化、聚合物溶液的流变特征；水驱模拟功能；注入段塞任意组合；黏度计算方法；油、水、固相设计；模拟不同的水(地层水、注入水)；模拟地层原油非均质性；离子包括阴离子、二价离子．STARS的凝胶功能可以做渗透率垂向差异调剖研究、水驱油田大孔道调剖研究等，考虑因素包括：用反应动力学和化学反应平衡方程描述凝胶生成过程；非线性相关相黏度和非线性相关密度计算模型；铬／聚、铝／聚合物体系；强、弱凝胶体系；温度相关黏度计算；聚合物吸附滞留