CN107729588A - 考虑氮气注入的数值模拟方法 - Google Patents

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吴光焕
于建梅
唐亮
赵衍彬
韦涛
李伟忠
王传飞
韩文杰
赵梅
魏超平
尉雪梅
路言秋
刘西雷
梁金萍
陈明铭
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Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
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Abstract

本发明提供一种考虑氮气注入的数值模拟方法，该考虑氮气注入的数值模拟方法包括：步骤1，建立三相三组分模型；步骤2，确定地下粘温关系和不同相平衡常数；步骤3，确定导热系数与氮气浓度关系，并建立油藏数值模拟模型；步骤4，利用生产历史和数值模拟模型计算的结果进行拟合；步骤5，定义不同的氮气注入量，对计算结果进行优化，确定合理的氮气注入量。该考虑氮气注入的数值模拟方法技术思路清楚、应用简单，具有创新性和实用性，利于推广，为指导现场实施并实现浅薄层经济有效开发具有重要的指导意义。

Description

考虑氮气注入的数值模拟方法
技术领域
本发明涉及油藏数值模拟领域，特别涉及利用蒸汽+氮气采油提高稠油油藏开发效果的油藏数值模拟方法。
背景技术
胜利油田目前探明稠油地质储量6.4×108t，其中东部油区探明稠油地质储量5.89×108t，目前已动用4.69×108t；西部油区相继发现春风、春晖油田，探明地质储量8029×104t，目前已动用2471×104t。随着新理论与新技术的推广应用，目前，胜利稠油的年产量持续增长，2012年产量达到了475×104t，是胜利油田稳产增产的主力阵地之一。
目前春风油田主要采用HDNS、VDNS、HNS、HDS、VNS等方法进行开发，取得了较好的开发效果。但是不同的区块油藏地质特征不尽相同，原油性质也不完全一样，采用何种开发方式，助剂的注入量的合理范围，由于以上各种开发方式应用时间短，如何在现场应用中通过选择合理的注入参数而是油田实现经济高效开发是面临的最大难题。为此我们发明了一种新的考虑氮气注入的数值模拟方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以有效的指导现场实施，实现油藏的高效开发的考虑氮气注入的数值模拟方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：考虑氮气注入的数值模拟方法，该考虑氮气注入的数值模拟方法包括：步骤1，建立三相三组分模型；步骤2，确定地下粘温关系和不同相平衡常数；步骤3，确定导热系数与氮气浓度关系，并建立油藏数值模拟模型；步骤4，利用生产历史和数值模拟模型计算的结果进行拟合；步骤5，定义不同的氮气注入量，对计算结果进行优化，确定合理的氮气注入量。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，在模型中定义三相三组分模型，所述的三相三组分是油、水、氮气三个组分和油、水、气三个相态。
在步骤2中，在确定地下粘温关系时，收集三组分的粘度随温度变化的实验数据，该数据中原油粘度的数据为地面脱气原油粘度，收集目标区块的溶解油气比，利用公式对原油粘度数据进行修正，转化为地下原油粘度随温度的变化数据，
A＝10.715(5.615R+100)-0.515
B＝5.44(5.615R+150)-0.338
其中，μ为含气原油粘度，mPa.s；μ0为脱气原油粘度，mPa.s；R为气油比。
在步骤2中，在确定不同相平衡常数时，利用Wilson’s方程计算各组分在不同比例在不同温度、压力下的平衡常数；
LnKi＝5.37(1+ωi)(1-Tci/T)+ln(pci/p)
Ki—组分i的平衡常数；
ωi—组分i的偏心因子；
Tci—组分i的临界温度；
T—温度；
pci—组分i的临界压力；
p—压力。
该考虑氮气注入的数值模拟方法还包括，在步骤2之后，收集油藏的生产和注入历史数据，生成生产动态数据和生产历史文件。
在步骤3中，收集岩石导热系数随氮气的注入浓度变化的实验数据，给出不同氮气浓度下岩石的导热系数。
在步骤3中，根据已知的油藏地质静态资料、粘温资料、相渗资料、相平衡常数以及动态数据，建立油藏数值模拟模型。
在步骤4中，利用生产历史和数值模拟模型计算的结果进行拟合，精度达到10％以内即可进行合理注入量预测，若误差较大，要返回步骤3修改岩石导热系数与氮气浓度关系数据，再次进行拟合计算，直到达到精度要求。
本发明的考虑氮气注入的数值模拟方法，包括1、合理的注氮量；2、注入氮气前后对地层温度的变化；3、注入氮气前后地层压力的变化。该方法在利用蒸汽+氮气开发过程中，利用油藏数值模拟方法确定合理的注汽强度和注氮量，本发明技术思路清楚、应用简单，开发了稠油氮气辅助蒸汽吞吐的数值模拟方法，具有创新性和实用性，利于推广。为指导现场实施并实现浅薄层经济有效开发具有重要的指导意义。
附图说明
图1为本发明的考虑氮气注入的数值模拟方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中注入地层后氮气分布图；
图3为本发明的一具体实施例中是否注氮气地层内注入焓的对比曲线；
图4为本发明的一具体实施例中常规蒸汽吞吐与HDNS方法地层压力对比曲线。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的考虑氮气注入的数值模拟方法的流程图。
步骤一：在模型中定义两相三组分模型。所述的三相三组分是油、水、氮气三个组分和油、水、气三个相态。
步骤二：收集三组分的粘度随温度变化的实验数据。该数据中原油粘度的数据为地面脱气原油粘度。收集目标区块的溶解油气比。利用公式对原油粘度数据进行修正，转化为地下原油粘度随温度的变化数据。
A＝10.715(5.615R+100)-0.515
B＝5.44(5.615R+150)-0.338
μ含气原油粘度，mPa.s；
μ0脱气原油粘度，mPa.s；
R气油比。
步骤三：利用Wilson’s方程计算各组分在不同比例在不同温度、压力下的平衡常数；
LnKi＝5.37(1+ωi)(1-Tci/T)+ln(pci/p)
Ki—组分i的平衡常数；
ωi—组分i的偏心因子；
Tci—组分i的临界温度；
T—温度；
pci—组分i的临界压力；
p—压力。
步骤四，收集油藏的生产和注入历史数据，生成生产动态数据和生产历史文件，步骤四中的数据为生产井和注入井的日度或月度数据。
步骤五：收集岩石导热系数随氮气的注入浓度变化的实验数据，给出不同氮气浓度下岩石的导热系数；在一具体实例中由于气体较轻，注入后氮气分布在油层的顶部，改变岩石的导热系数，阻止热量向顶层的散失，图2为注入地层后氮气分布图，由于气体较轻，注入后氮气分布在油层的顶部，阻止热量向顶层的散失；注入氮气后，由于氮气的导热系数低，氮气分布在油层顶部形成隔热“被”，使注入地层的热量较好的保存，图3为是否注氮气地层内注入焓的对比曲线。曲线显示出，注入氮气的模型较未注氮气的热焓高，主要是由于氮气的导热系数低，氮气分布在油层顶部形成隔热“被”，阻止向地层热量散失，而使注入地层的热量较好的保存。
步骤六：根据已知的油藏地质静态资料、粘温资料、相渗资料、相平衡常数以及动态数据，建立油藏数值模拟模型。
步骤七，利用生产历史和数值模拟模型计算的结果进行拟合，精度达到10％以内即可进行合理注入量预测，若误差较大，要返回步骤五修改岩石导热系数与氮气浓度关系数据，再次进行拟合计算，直到达到精度要求。
步骤八，在步骤七中的油藏地质参数基础上，定义不同的氮气注入量，对计算结果进行优化，确定合理的氮气注入量。
在应用本发明的一具体实例中，图2、3、4为本发明的一具体实施例中常规蒸汽吞吐与HDNS方法气体分布、热焓以及地层压力对比曲线，对比了是否注入氮气的结果，从结果看，注入氮气之后地层压力提高0.5～1MPa，同时由于氮气注入地层后主要集中在油藏的顶部，氮气的导热系数较岩石、油、水的导热系数低1个数量级，减少了注汽过程中向顶部盖层的热损失，提高了油藏的热利用率，地层热焓提高7.3％。说明注入的氮气确实起到了提高地层压力和提高地层热利用率的作用，在模型中有较好的体现。

Claims (8)

1.考虑氮气注入的数值模拟方法，该考虑氮气注入的数值模拟方法包括：
步骤1，建立三相三组分模型；
步骤2，确定地下粘温关系和不同相平衡常数；
步骤3，确定导热系数与氮气浓度关系，并建立油藏数值模拟模型；
步骤4，利用生产历史和数值模拟模型计算的结果进行拟合；
步骤5，定义不同的氮气注入量，对计算结果进行优化，确定合理的氮气注入量。
2.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，在步骤1中，在模型中定义三相三组分模型，所述的三相三组分是油、水、氮气三个组分和油、水、气三个相态。
3.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，在步骤2中，在确定地下粘温关系时，收集三组分的粘度随温度变化的实验数据，该数据中原油粘度的数据为地面脱气原油粘度，收集目标区块的溶解油气比，利用公式对原油粘度数据进行修正，转化为地下原油粘度随温度的变化数据，
<mrow> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>A&amp;mu;</mi> <mn>0</mn> <mi>B</mi> </msubsup> </mrow>
A＝10.715(5.615R+100)(0.515
B＝5.44(5.615R+150)-0.338
其中，μ为含气原油粘度，mPa.s；μ0为脱气原油粘度，mPa.s；R为气油比。
4.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，在步骤2中，在确定不同相平衡常数时，利用Wilson’s方程计算各组分在不同比例在不同温度、压力下的平衡常数；
LnKi＝5.37(1+ωi)(1-Tci/T)+ln(pci/p)
Ki—组分i的平衡常数；
ωi—组分i的偏心因子；
Tci—组分i的临界温度；
T—温度；
pci—组分i的临界压力；
p—压力。
5.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，该考虑氮气注入的数值模拟方法还包括，在步骤2之后，收集油藏的生产和注入历史数据，生成生产动态数据和生产历史文件。
6.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，在步骤3中，收集岩石导热系数随氮气的注入浓度变化的实验数据，给出不同氮气浓度下岩石的导热系数。
7.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，在步骤3中，根据已知的油藏地质静态资料、粘温资料、相渗资料、相平衡常数以及动态数据，建立油藏数值模拟模型。
8.根据权利要求1所述的考虑氮气注入的数值模拟方法，其特征在于，在步骤4中，利用生产历史和数值模拟模型计算的结果进行拟合，精度达到10％以内即可进行合理注入量预测，若误差较大，要返回步骤3修改岩石导热系数与氮气浓度关系数据，再次进行拟合计算，直到达到精度要求。
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