化学驱驱替前缘动态追踪数值模拟研究

将快速自适应组合网格方法用于化学驱动态局部网格加密研究,并在国产化学驱软件ASP上实现了动态局部网格加密,局部加密区域可以随驱替前缘的移动而改变。所研制的动态局部网格加密的模拟结果与全细网格计算的结果非常接近,而CPU时间比整个模拟区域都采用细网格减少一半以上。进行化学驱数值模拟实验,给出了用3种网格系统(粗网格、全细网格以及组合网格)模拟得到的生产井含水率、井网格含油饱和度对比曲线以及含油饱和度的平面等值图。数值模拟实验结果还表明,化学驱对网格大小很敏感,采用细网格或动态局部网格加密是必要的。

利用试井技术确定低渗透油藏CO2驱替前缘的方法

为了认识CO2驱替过程中压力响应特征,确定驱替前缘位置,进行了CO2驱替前缘试井解释方法研究。考虑CO2驱油机理、低渗透油藏启动压力梯度、储层非均质性等因素的影响,建立了低渗透油藏多组分CO2驱试井模型。采用非结构化网格进行网格剖分,基于有限体积方法,利用牛顿迭代进行全隐式求解。根据流动形态特征,将试井曲线划分为井筒存储段、过渡段、CO2区平面径向流动段、CO2波及区流动段和CO2未波及区流动段等5个主要阶段。通过追踪流体性质变化对试井曲线的影响,进一步研究了CO2浓度变化对压力的影响,建立了驱替前缘确定方法。矿场应用实践表明,该方法可分析CO2驱替前缘位置,预测前缘推进状况,为认识低渗透油藏CO2驱开发规律和优化开发方案提供了有效手段。

注气驱替前缘位置的预测方法及应用

注气开发的油藏中注入气体示踪剂,对于研究油层连通性、储层物性、断层封闭性、注气对应关系以及注气的推进速度、判断气窜,驱替前缘等方面有着重要的作用,是注气油藏开发动态监测的重要手段之一,是了解注入流体和被驱替流体在油藏多孔介质中的流动特征的重要方法。目前,气体示踪剂在油田注气过程中确定注气前缘已经取得较好的应用。

低渗透油藏CO_(2)驱前缘移动规律及主控因素研究

低渗透油藏CO_(2)驱替可以大幅度提高开发效果,但是CO_(2)气窜严重,CO_(2)气水交替可以降低气窜现象。为了治理气窜,提出了混相压力前缘、组分前缘和CO_(2)相前缘的概念,建立典型井组概念模型,刻画了三个前缘的运行特征和影响因素。研究表明,随着注入井的不断注入,三个前缘的半径都在逐渐的扩大,但混相压力前缘相比于气相前缘和组分前缘传播速度更快。影响前缘的主要敏感因素有地层渗透率、注入速度、压力保持水平等参数,其中压力前缘主要受到地层渗透率和流体物性影响,组分前缘主要受到扩散系数水平影响,相前缘主要受到注入速度影响。该研究对低渗透油藏CO_(2)驱油的高效开发提供了一定的技术指导。

聚驱条件下高含水井层合理打开时机

聚合物井网投产初期，对特高含水油井采取暂时关井、高含水饱和度油层实施分步射孔的措施，以获得良好的驱油 效果和最佳的经济效益。本文根据聚合物流体性质和在油层中的渗流特征，考虑了油层中聚合物溶液浓度随时间和位置 的变化，及聚合物粘度、油层渗透率的变化，建立了非均质不规则井冈条件下聚合物前缘位置和油水井动态预测模型，定 量分析了高含水井开井和高含水层补孔时机对聚合物前缘推进速度、水井注入压力、聚合物驱油效果的影响，给出了聚驱 条件下高含水井层的合理打开时机；在大庆采油－厂北－区ＰＩ组油层聚驱井网进行了实际验证和应用。

特低渗油藏CO2混相驱注采压力系统保压设计方法

为实现特低渗油藏注CO2后形成混相驱,通过渗流力学和油藏工程方法研究特低渗油藏CO2混相驱注采压力系统保压设计方法。首先,利用等值渗流阻力法,考虑特低渗油藏压裂后储层渗透率分布的“四台阶”特性,建立特低渗油藏CO2混相驱渗流阻力数学模型;其次,考虑CO2注入地层后溶解于原油所引起的驱替滞后效应,引入CO2驱迟滞因子,对传统前缘推进方程进行修正。在此基础上,建立特低渗油藏CO2混相驱注采压力系统保压设计方法,并从注采压差、注采井距、水井近井渗透率、油井近井渗透率四个方面进行单因素影响程度分析;最后,绘制M油藏在不同注采压差条件下注入速度与CO2混相驱驱替前缘位置的关系图版。结果表明:注采压差对各项保压设计参数影响最大;纯油相区渗流阻力与混相区渗流阻力的比值仅与注采压差有关,与其他因素和驱替前缘位置无关;注入速度是CO2混相驱保压设计的关键,在合理施工参数范围内,注CO2无法实现全程混相驱,驱替前缘极限位置约在油水井距的3/4位置处。研究结果为特低渗油藏CO2混相驱注采压力系统保压设计提供了理论依据和技术指导。

应力敏感性低渗透油藏CO2混相驱试井模型

对于低渗透油藏，通过分析CO2注入井的井底压力双对数曲线特征，可以有效评价CO2混相驱的开发效果，但低渗透油藏存在强应力敏感效应，将会影响解释结果的可靠性，目前考虑应力敏感的CO2混相驱试井模型较少。基于三区复合油藏渗流理论，设计考虑应力敏感效应的CO2混相驱物理模型，并建立试井模型，从而获得井底压力的双对数曲线特征。结果表明：CO2混相驱试井模型曲线分为5个渗流阶段；应力敏感效应使得整个CO2混相驱试井曲线特征不再遵循0.5M规则，试井曲线后期出现较明显的上翘；CO2注入井井筒储集系数过高，纯CO2径向流阶段逐渐消失；流度比、各区驱替前缘半径将对整个CO2混相驱的渗流过程产生较大影响。试井模型应用于CO2注入井，能够准确确定纯CO2区和过渡区驱替前缘半径及其他相关参数，提高低渗透油藏CO2混相驱相关参数的解释精度。

CO_2驱与埋存中流体运移监测方法与结果

针对吉林油田开展的大规模二氧化碳捕集与埋存(CCS)示范工程,设计并实施了油藏流体运移及驱替前缘监测项目,为后续方案的优化提供依据。监测内容包括储层物性测试、CO2分布监测、生产井监测三方面。储层物性测试方面,使用了气相示踪剂、压裂裂缝监测、试井方法,有效地反映了井间连通性及裂缝分布。CO2分布监测方面,使用了微地震前缘监测、大地电位监测,准确地描绘了CO2在储层中的分布状况。生产井监测方面,通过油、气、CO2产出量监测,直观地反映驱替前缘运移情况。不同的监测方法得到的结果基本吻合,验证了监测结果的准确性。

聚驱后水驱的试井解释方法

针对聚驱后水驱的地层流体分布,考虑了聚合物溶液在地层中存在各种物理化学作用,基于注聚井附近地层流体分布,建立了聚驱后水驱油藏牛顿-非牛顿-牛顿三区复合模型,采用全隐式有限差分算法进行数值求解,绘制了压力与压力导数双对数典型曲线图版,进行了敏感性分析。分析研究表明,先聚合物驱再水驱的三区复合模型典型曲线划分为七个流动段,其中典型特征是二区到三区过渡段,当三区原油黏度较低时压力导数曲线呈现下降趋势;当原油黏度较高时压力导数曲线呈现上升趋势。三区径向流段,当原油黏度较低时压力导数曲线呈现水平段;反之压力导数曲线呈现上翘特征。聚合物溶液初始浓度、一区半径、二区半径对典型曲线非常敏感。提出了曲线拟合确定地层参数和地层流体黏度分布的分析方法。实例应用分析表明,此方法能准确解释三区的渗透率和复合半径等参数,确定聚驱及水驱前缘位置并得到地层流体黏度分布情况,为开发调整措施的制定提供技术支持。

聚合物驱双层窜流复合模型试井分析方法

针对大量多层油藏聚驱实测试井曲线后期导数曲线出现明显上翘的特征,而现有的聚驱试井模型无法解释的问题,通过研究聚合物溶液在地层中的剪切、扩散、对流等物化参数作用,考虑层间窜流和非牛顿-牛顿复合特性,建立了聚合物驱双层窜流非牛顿-牛顿复合试井解释模型,采用有限差分算法进行了数值求解,研制了典型曲线图版.通过敏感性分析可知,聚合物浓度、窜流系数、地层系数比、内区半径对典型曲线非常敏感,而弹性储容比对曲线不敏感.双层窜流复合模型与一般双层窜流模型相对比,后期导数曲线出现了明显上翘,甚至出现与压力曲线交叉的趋势,大量聚驱试井实测曲线也出现类似特征,说明模型更符合实际情况,提出了聚合物驱双层窜流复合模型典型曲线拟合分析方法,并应用于实测资料解释,解释结果与一般双层窜流模型解释结果进行了对比,表明新方法能准确解释双层油藏的渗透率和表皮系数等地层参数,确定聚驱前缘位置,提高了拟合结果的可靠性.新方法能确定聚驱动态参数,能为聚驱开发调整措施的制定提供技术支持.

流管法在水驱动态中的应用研究

为了完善水驱动态理论,建立了一个基于流管法的五点法井网的数学模型。通过对于单流管模型中驱替过程的叠加计算,求解了该流管模型,并可以计算出油藏的水驱动态参数。通过分析计算出的产油量、产水量和采出程度的动态变化,结合驱替前缘动态,发现流管中注入水的突破会影响动态结果。该研究结果为水驱开发及调整提供了理论指导。

高含水油藏动态局部网格加密技术

高含水期油田剩余油在空间分布上具有高度零散的特点,粗网格计算已无法满足该阶段的模拟精度要求,细网格计算将消耗大量的计算机内存及CPU时间,甚至由于数值弥散导致计算结果失真。为准确确定油水驱替前缘,进一步量化高含水期的剩余油分布,建立了以含水率及含水饱和度为计算标准的动态局部网格加密技术(DLGR)。该技术能实现局部加密区域随时间改变从而更好地追踪油水驱替前缘。通过粗网格、细网格及动态加密网格实例计算对比,动态局部网格加密的模拟结果与细网格的模拟结果接近,而CPU运算时间减少80%。该技术实现了细网格的模拟精度,极大地提高了模拟速度,缩短了模拟周期,节约了计算成本。

流线法在二维两相渗流解析求解中的应用

以五点井网为例,基于压力叠加原理及Buckley-Leverett方程,利用流线法求解特征线,建立了二维两相非活塞式驱替的解析求解模型,并运用该模型对驱替过程中的饱和度分布、驱替前缘位置等进行了计算。文中将Buckley-Leverett方程应用于多维计算,给出了二维两相渗流问题的解析求解方法,并将计算结果与Eclipse数值求解结果进行对比,验证了该方法的实用性,对渗流计算的简化及解析求解理论向多维多相的进一步发展具有一定的推进意义。

煤层注水驱替瓦斯前缘的渗流规律研究

煤层注水驱替瓦斯前缘在数学上是一个气水交接的间断界面,渗流过程比较复杂。为了研究间断界面上水驱气前缘水相饱和度的变化规律,采用Comsol Multiphysics有限元多物理场耦合模拟软件对煤层注水驱替瓦斯渗流过程进行了数值模拟。根据模拟得出的气水两相相对渗透率的变化情况,引入一维块网格系统的三阶TVD格式和四阶TVD格式进行驱替前缘的计算。从而得出注水前沿的水相饱和度分布规律：两相驱替前缘水相饱和度在0.2-0.7之间下降很快,呈先下降,后保持平稳值的趋势。该方法具有很好的间断捕捉能力,对于间断的可压缩流体运动有较高的分辨率又不产生虚假数值震荡,为进一步研究分析注水提高煤层瓦斯运移的机理提供基础。

TVD三阶和四阶格式求解渗流方程新方法

在使用显式格式计算含水率曲线过程中,如果空间步长太大,则会造成差分格式的不稳定。为了减弱空间步长带来的影响,建立了TVD三阶和四阶格式来计算两相流问题的含水率,与一点上游加权格式和两点上游加权格式进行比较,可以看出,用TVD格式计算的结果与实际结果更接近;该格式在稳定性方面也比上游加权格式稳定,Courant数的大小对格式的稳定性起决定作用。

基于套管气监测数据的CO_2运移特征研究

乔家洼油田开展了CO_2捕集、利用和埋存(CCUS)示范工程,研究注入地层中的CO_2运移规律,对评价示范工程CO_2驱油和埋存效果具有重要意义。示范区对套管气中CO_2浓度进行了监测,对监测数据进行分析,提出了CO_2前缘突破采油井时刻的确定方法;将CO_2浓度监测曲线划分为4个典型阶段,分别为未突破段、突破段、窜流段和注入调整段;CO_2浓度监测数据显示北东-南西方向为CO_2优势运移方向,和数据模拟研究结果相同。分析套管气中CO_2浓度能在一定程度上明确CO_2在地层中的运移特征。

微观孔隙结构非均质性测试方法研究

采用地层水驱替蒸馏水的方法,根据无因次突破时间配合前缘地层水饱和度剖面评价岩石孔隙结构非均质性。结果表明:非均质性的增强使得无因次突破时间在0~1范围内缩短,突破后出口端驱替相饱和度呈上升趋势。

微地震技术在汽驱前缘监测中的应用

为及时了解齐40块65井组汽驱开发进展情况，提高井组汽驱效果，对齐40块65井组10个井组进行汽驱前缘微地震监测。通过监测分析汽驱井组问蒸汽腔及蒸汽通道发展情况，确定汽驱优势方向及蒸汽波及范围，实现对汽驱井组开发动态实时跟踪评价，为下步动态调整提供依据。