SAGD精細數(shù)值模擬方法探討

*張國祿

(中國石油遼河油田分公司 遼寧 124010)

SAGD精細數(shù)值模擬方法探討

*張國祿

(中國石油遼河油田分公司 遼寧 124010)

常規(guī)油藏精細模擬技術是指其模擬結果能夠給出典型單砂層或每個單砂層各項開發(fā)指標的模擬技術,一般是整體網格細化,時間段精細劃分.不同油藏類型、不同開發(fā)方式,精細模擬過程中考慮的重點有差別.針對注水開發(fā)油田的高含水階段,提出了時空精細模擬方法.本文針對蒸汽輔助重力泄油(SAGD)方式,采用精細數(shù)值模擬方法正確反映SAGD的采油機理,準確描述蒸汽腔的形成過程、擴展速度、擴展方向和擴展形態(tài),從而預測SAGD的生產動態(tài)和開發(fā)指標,為油田開發(fā)決策提供可靠數(shù)據.

蒸汽輔助重力泄油;數(shù)值模擬;稠油熱采;蒸汽腔

實現(xiàn)精細數(shù)值模擬必須實現(xiàn)以下三個因素的精細研究:首先是精細油藏描述研究,包括油藏構造、沉積相、儲層物性、隔夾層分布的描述;其次是油藏流體的精細描述研究,包括原油組分,組分性質;第三是數(shù)值模型精細描述研究,包括水平井、油藏與水平井間流動的描述.油藏精細描述已經有成熟的技術,這里主要針對后兩種因素進行研究.利用現(xiàn)有的數(shù)值模擬軟件CMG公司的STARS,對影響精細模擬SAGD過程的因素進行對比研究,力爭實現(xiàn)SAGD開發(fā)過程的真實模擬.

1.多組分模擬與單組分模擬

原油是非常復雜的多組分混合物,里面存在著上百種化合物,這些物質的物理性質和對溫度變化的反應有很多不同.但是為了模擬過程的快速順利進行,常假設稠油中只存在一個重組分,而忽略了輕質組分,用一個總體組分的大概性質來代替整個組分系統(tǒng)內的不同物質的組合.這種模擬方法可以大大減少模型中用到的組分個數(shù),從而提高運算速度.但是對于熱采過程來說,在高溫的條件下,原油中一些輕質組分首先通過蒸餾機理被采出,而其中的一些重質組分只能在高溫條件下發(fā)生降粘流動.對于普通的熱采過程,輕組分的高溫揮發(fā)是一個次要的機理,主要是靠高溫降粘.而在超稠油SAGD模擬過程中,輕質組分蒸餾為氣體對于整個開發(fā)過程有比較重要的意義.

從多組分和單組分模擬方式的生產數(shù)據統(tǒng)計表(表1)中可以看出,多組分模擬相對于單組分模擬,生產時間延長700天,累產油量提高3.2萬噸,采出程度增加5%,累計注汽量高出13.2萬噸.由于多組分模擬的時間較長,累積注汽量大,造成兩種方式的累積油汽比比較接近.而在生產階段后期,由于輕組分揮發(fā)然后被采出的效率要低于降粘流動的效率,單組分模擬比多組分模擬的日產油量要高,造成單組分模擬過程的采油速度略高.也就驗證了在稠油開采過程中,采油速度取決于降粘提高采收率的效率.

表1 多組分和單組分模擬方式的生產數(shù)據統(tǒng)計表Table 1 The statistical production data of multicomponent and single component simulation methods

2.動態(tài)網格與靜態(tài)網格模擬

圖 1 靜態(tài)與動態(tài)網格模擬SAGD生產動態(tài)曲線Fig.1 The SAGD production dynamic curve of static and dynamic grid simulation

動態(tài)網格指在模擬過程中,網格的大小和數(shù)量根據動態(tài)參數(shù)變化,自動對網格加密和粗化,而靜態(tài)均勻網格不發(fā)生變化.對比動靜態(tài)數(shù)值模擬結果發(fā)現(xiàn)(圖1),隨著生產時間的增加,產油曲線出現(xiàn)了比較明顯的升高現(xiàn)象.這是因為動態(tài)網格溫度加熱油藏需要一個過程,所以初期相對變緩,后期升高.生產結束時(表2),動態(tài)網格相比靜態(tài)網格,累產油量增加3.5萬噸,采出程度提高5.1%,采油速度提高0.38%.

表2 動態(tài)網格和靜態(tài)網格的模擬生產數(shù)據統(tǒng)計表Table2 The production data statistics of dynamic grid and static grid simulation

圖2顯示兩種方法模擬的溫度場分布明顯不同.靜態(tài)網格溫度場分布呈倒三角形,而且蒸汽腔的頂部沒有擴展到模型的邊界.而溫度場在動態(tài)網格模擬下,蒸汽腔表現(xiàn)的特點是,注采井間較窄,注汽井上部發(fā)育很充分,呈現(xiàn)喇叭形;同時,蒸汽腔上部不僅擴展的寬度大,而且蒸汽腔的側壁傾斜角度更大.在注采井之間,由于動態(tài)網格的效果,可以明顯的觀察到生產井和注入井之間有溫度差存在.綜上,使用動態(tài)網格模擬方法得出的蒸汽腔發(fā)育過程更接近于理論分析和實驗中觀察到的結果.

圖2 靜態(tài)與動態(tài)網格SAGD模擬的溫度分布圖Fig. 2 The temperature profile of static and dynamic grid SAGD simulation

3.結論

(1)多組分模擬相比單組分模擬,流體描述更精確,能較完全體現(xiàn)稠油熱采過程中的蒸餾機理,更精確的描述超稠油油藏SAGD整個采油過程.

(2)動態(tài)網格相比靜態(tài)網格,增加了工作效率,提高了模擬SAGD蒸汽腔擴展特征的精度,較真實地預測SAGD的開發(fā)動態(tài)和指標.

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張國祿(1967-),男,中國石油遼河油田分公司;研究方向:油氣田開發(fā).

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

國家重大科技專項quot;稠油/超稠油開發(fā)關鍵技術quot;( 2011ZX05012).