CN108335016B - 一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，涉及海上特/超稠油热采开发领域。该动态模拟方法包括以下步骤：将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数；在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系，引入时间变量，并计算随时间变化的油水物性；将多项式函数与油气水物性参数相关联，通过判定函数，判定不同时间所属周期，并计算各周期内物流和温度的波动情况；通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。该动态模拟方法解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程，无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性。

Description

一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法
技术领域
本发明涉及海上特/超稠油热采开发领域，尤其涉及一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法。
背景技术
在海上油气田开发工程前期研究阶段，工程设计人员需要利用上游专业提供的逐年产量和井口温度等数据，完成典型年份的物料平衡和热量平衡的模拟计算，提交推荐方案典型年份热物平衡表，用以确定各方案工艺设备规格、物料消耗、以及热负荷数据。
对于常规油田而言，在全生命周期范围内，产量和采出液温度的变化均比较缓慢，因此稳态模拟能够很好的表征生产过程。而由于热采开发较常规开发(如注水开发、衰竭开发)的独特性，主要表现在热采井产出液产量和温度周期性波动：
产量波动(初期产液峰值高并逐渐降低)、温度波动(初期可达到100℃，后期仅有50℃)、组成波动(放喷期含水率可达100％，后期逐渐下降至零)，而且这仅是一口井的生产特征，如果超过一定量热采井(如20口)同时生产，其工艺系统将更加复杂，使得产量和采出液温度变化很大，稳态模拟已不再能够精细描述该过程。
鉴于以上情况，需要寻求一种新的模拟方法，以模拟计算海上特/超稠油热采采出液处理流程，揭示其内在变化特征，确保设计的合理性及工程的安全性。
发明内容
本发明提供了一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程，无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性，具体方案详见下文描述：
一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，所述方法包括以下步骤：
将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数；
在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系，引入时间变量，并计算随时间变化的油水物性；
将多项式函数与油气水物性参数相关联，通过判定函数，判定不同时间所属周期，并计算各周期内物流和温度的波动情况；通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。
其中，所述动态模拟方法揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系，动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低20％。
进一步地，所述动态模拟方法用于获取海上特/超稠油热采采出液处理流程的详细温度变化情况。
进一步地，所述多项式函数获取到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10％以内。
其中，所述动态模拟方法计算得到的单周期内加热器的最大功率、与混合物流最低温度相对应。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
1、本发明通过对输入数据进行处理、引入时间变量、以及采用单井数据传递，为海上特/超稠油热采采出液处理流程的模拟计算提供了一种快速、高效的方法；
2、本发明针对采出液处理流程的波动特性，通过引入时间变量，将稳态计算模型动态化，从而得到全生命周期的运行数据，计算结果详实准确；
3、本发明适用于海上油气田开发工程前期研究阶段，能够显著降低无效冗余设计，提高项目经济效益，同时保证了方案的安全性。
附图说明
图1为海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟的示意图；
图2为一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，参见图1和图2，该方法包括以下步骤：
101：将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数；
102：在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系，引入时间变量，并计算随时间变化的油水物性；
103：将多项式函数与油气水物性参数相关联，通过判定函数，判定不同时间所属周期，并计算各周期内物流和温度的波动情况；通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。
通过上述动态模拟方法计算的功率要远小于稳态模拟计算(现有技术)的功率，根据动态模拟的计算结果，单周期内加热器的最大功率与混合物流最低温度相对应，而这往往也是周期内混合物流含水率的最低点。
进一步地，该动态模拟方法揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系，动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低20％。
其中，该动态模拟方法用于获取海上特/超稠油热采采出液处理流程的详细温度变化情况。
进一步地，步骤101中的多项式函数获取到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10％以内。
其中，上述动态模拟方法计算得到的单周期内加热器的最大功率、与混合物流最低温度相对应。
综上所述，本发明实施例通过上述步骤101-步骤103解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程，无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性的问题，满足了实际应用中的多种需要。
实施例2
下面结合具体的计算公式、图1、图2、实例、表1-表4对实施例1中的方案进行进一步地介绍，详见下文描述：
201：将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数；
由于热采是周期性过程，每个周期内产油量、产水量和温度也不尽相同，所以需要在不同周期范围内，建立不同的多项式函数而构成在整个生命周期内的分段多项式函数。
全生命周期内(如这里的24个周期)产油量、产水量和温度的分段多项式函数分别如式①～③所示：
Figure BDA0001537685060000041
Figure BDA0001537685060000042
Figure BDA0001537685060000043
式中，Yo(t)i为产油量；Yw(t)i为产水量；T(t)i为温度；ani、bni、cni、a0i、b0i、c0i为常数；i为周期；n为拟合后多项式函数的次数。
以渤海某一油田热采开发数据为例，拟合结果情况如表1。
表1 单井日产油原始数据与拟合数据对比
Figure BDA0001537685060000044
Figure BDA0001537685060000051
如表1所示，通过步骤201得到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10％以内，可以满足工程设计的需要，而且大部分误差值小于零，这意味着通过分段函数得到的模拟数据往往略大于原始数据，计算结果偏于保守，这有利于保障工程设计方案的安全性。
202：将时间变量引入模型中；该步骤具体为：在Aspen Hysys软件中借助Spreadsheet模块，编写相应程序，建立与积分器(Integrator)的联系，引入时间变量。
同时利用Aspen Hysys软件主程序准确模拟油水物性，如比热容、气相分数、焓、熵等，与各单井产油量、产水量和温度相关联，用于后续热能动态计算。
其中，上述Aspen Hysys软件、以及软件中的Spreadsheet模块均为本领域技术人员所公知，本发明实施例对此不做赘述。
203：采用单井数据传递；
其中，单井数据传递包括数据的输入和输出，主要通过单井数据控制程序实现。利用步骤201中建立的产油量、产水量和温度分段多项式函数(即公式①～③)，在AspenHysys软件Spreadsheet模块中写入相应的公式代码(如表2中D列和F列等)，同时与AspenHysys软件主程序计算出来的油气水物性参数相关联。最后通过判定函数(如表2中B列等)，判定不同时间所属周期，并计算各周期内物流和温度的波动情况。
如下表所示：
表2 热采井单井自动控制程序模版
Figure BDA0001537685060000052
Figure BDA0001537685060000061
204：动态模拟计算；
在步骤201～203的基础上，运行建立的程序和代码，计算出各单井采出液混合后的混合物温度。如表3。
表3 混合物流温度常规计算与动态计算方法下混合温度对比
Figure BDA0001537685060000062
如表3所示，通过动态模拟，可以快速得到海上特/超稠油热采平台采出液处理流程的详细温度变化情况，相较于稳态模拟只能够将70℃作为混合物流的平均温度，然后进行典型年份的相关计算，动态模拟更加详实、可靠。
205：动态模拟计算结果评估。
在实际生产中，为了更好的实现油气水分离，由步骤204计算得到的各单井采出液混合后的混合物流温度往往还不够，需要再进行加热，具体加热到多少温度取决于原油物性。这里以85℃为例，计算结果如表4。
表4 生产加热器功率稳态计算与动态计算对比
Figure BDA0001537685060000071
如表4所示，混合物流的温度波动，必然会引起生产加热器负荷的波动，而且动态模型计算的功率要远小于稳态模型计算的功率。根据动态模型的计算结果，单周期内加热器的最大功率与混合物流最低温度相对应，而这往往也是周期内混合物流含水率的最低点。因为水的比热是原油比热的近两倍，导致了稳态与动态模拟计算出加热器功率上的差异。
本方法能够较好地模拟热采井在产量、组成和温度上的变化特征，极大的提高了计算模拟效率。利用本方法能够得到较为精细的工艺系统数据，揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系，动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低约20％，为热采平台的工艺系统设计提供了依据，具有很好的应用价值。
综上所述，本发明实施例通过上述步骤201-步骤205解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程，无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性的问题，满足了实际应用中的多种需要。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，其特征在于，所述方法应用于多热采井海上平台，所述方法包括以下步骤：
1）热采是周期性过程，在不同周期范围内，将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数；
其中，产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数具体为：
Figure 23586DEST_PATH_IMAGE002
Figure 940727DEST_PATH_IMAGE004
Figure 720464DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 53356DEST_PATH_IMAGE008
为产油量；
Figure 867729DEST_PATH_IMAGE010
为产水量；
Figure 690191DEST_PATH_IMAGE012
为温度；
Figure 957224DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 87948DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 756827DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 750191DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 442203DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 179215DEST_PATH_IMAGE024
为常数；i为周期；n为拟合后多项式函数的次数；
2）在Aspen Hysys软件中借助Spreadsheet模块，编写相应程序，建立与积分器的联系，引入时间变量，同时利用Aspen Hysys软件主程序模拟油水物性，用于后续热能动态计算；
3）单井数据传递包括数据的输入和输出，通过单井数据控制程序实现，利用多项式函数，在Aspen Hysys软件Spreadsheet模块中写入相应的公式代码，同时与Aspen Hysys软件主程序计算出来的油气水物性参数相关联，最后通过判定函数，判定不同时间所属周期，并计算各周期内物流和温度的波动情况；
4）通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度；并对动态模拟计算结果进行评估。
2.根据权利要求1所述的一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，其特征在于，所述多项式函数获取到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10%以内。
3.根据权利要求1所述的一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法，其特征在于，所述动态模拟方法计算得到的单周期内加热器的最大功率、与混合物流最低温度相对应。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6862562B1 (en) * 1999-10-05 2005-03-01 Aspen Technology, Inc. Computer method and apparatus for determining state of physical properties in a chemical process
CN101684727A (zh) * 2008-09-28 2010-03-31 中国石油化工股份有限公司 超深井稠油掺稀比例确定的优化方法及其掺稀混配器
CN101769148A (zh) * 2009-12-24 2010-07-07 中国石油大学(华东) 海上油田开发生产系统分布式模拟方法
CN105740563A (zh) * 2016-02-05 2016-07-06 北京华夏晓能石油技术有限公司 一种成熟油田二次开发之优势通道识别技术
CN106444428A (zh) * 2016-10-25 2017-02-22 中国石油化工股份有限公司 基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统及方法
CN106437647A (zh) * 2016-12-15 2017-02-22 陕西庆华石油建设有限公司 一种高效油田注水调剖工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6862562B1 (en) * 1999-10-05 2005-03-01 Aspen Technology, Inc. Computer method and apparatus for determining state of physical properties in a chemical process
CN101684727A (zh) * 2008-09-28 2010-03-31 中国石油化工股份有限公司 超深井稠油掺稀比例确定的优化方法及其掺稀混配器
CN101769148A (zh) * 2009-12-24 2010-07-07 中国石油大学(华东) 海上油田开发生产系统分布式模拟方法
CN105740563A (zh) * 2016-02-05 2016-07-06 北京华夏晓能石油技术有限公司 一种成熟油田二次开发之优势通道识别技术
CN106444428A (zh) * 2016-10-25 2017-02-22 中国石油化工股份有限公司 基于流程模拟软件的常减压装置优化操作系统及方法
CN106437647A (zh) * 2016-12-15 2017-02-22 陕西庆华石油建设有限公司 一种高效油田注水调剖工艺

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