CN112796745B - 一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法和装置，包括：确定各连通单元的传导率和各井点的井指数，计算各井点在控制体积内的平均压力；根据该井点控制体积内的平均压力确定各连通单元上的注入量和采出量，并确定各连通单元上的源汇项；根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程计算本时间节点上该井点的相关动态数据；根据所计算出的相关动态数据分别更新各连通单元的传导率和各井点的井指数，采用更新后的传导率和井指数对下一个预设的时间节点进行上述计算操作；当针对所有预设的时间节点已执行上述计算操作后，将各井点的将各井点的生产动态数据、油藏三相饱和度及温度的分布输出。
Description
技术领域
本申请实施例涉及但不限于油气藏渗流技术领域，尤其涉及一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法和装置。
背景技术
南堡油田某区块于2020年开展海上首个蒸汽驱先导试验，该技术是海油七年行动计划中针对非常规稠油重点攻关项目，对渤海稠油热采开发意义重大，该区块具有井距大，井网不规则且井间采出程度差异大的特点，借鉴陆地蒸汽驱技术的经验，蒸汽驱前缘预测和防止汽窜是保障蒸汽驱效果的关键，而决定蒸汽驱前缘和汽窜的主要影响是注采参数方案设计技术。而蒸汽驱技术方案综合考虑物质守恒和能量守恒，同时需要考虑水相与水蒸汽之间的相变，并常与其他化学驱模拟相结合，对应的渗流机理很难描述。而常规的数值模拟技术，依赖复杂的地质建模，主要采用有限差分求解方法，但求解过程中会存在数值耗散导致的误差问题，对蒸汽驱影响非常大。且大部分方法都基于网格，网格过粗，无法精确描述蒸汽剂作用机理，网格过细，会极大降低模拟计算和自动历史拟合的效率。而基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法，无需划分网格，提高计算效率，操作灵活。目前的数值模拟方法及各类分析方法都有明显的局限性，涉及蒸汽驱的数值计算复杂，模型不确定性强，且地质模型反演工作繁重，无法直观揭示蒸汽窜流规律。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开提供了一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法、装置和存储介质，基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法，用以高效直观得进行蒸汽窜流的预测和蒸汽驱生产动态的快速模拟计算。
一方面，本公开提供了一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，基于注采连通性模型实现，所述方法包括：
建立待进行油藏生产动态模拟的各个井点之间的连接关系，并获取连接各井点的每个连通单元的初始连通体积及各井点的控制体积；
针对每个预设的时间节点依次进行如下的计算操作：
确定各连通单元的传导率和各井点的井指数，计算各井点在控制体积内的平均压力；
根据该井点控制体积内的平均压力确定各连通单元上的注入量和采出量，并确定各连通单元上的源汇项；
根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程计算本时间节点上该井点的相关动态数据；
根据所计算出的相关动态数据分别更新各连通单元的传导率和各井点的井指数，采用更新后的传导率和井指数对下一个预设的时间节点进行上述计算操作；
当针对所有预设的时间节点已执行上述计算操作后，将各井点的相关动态数据输出。
一种示例性的实施例中，所述建立待进行油藏生产动态模拟的各个井点之间的连接关系，包括：
将待进行油藏生产动态模拟的多个井点进行三角剖分；
根据所述三角剖分的结果建立多个井点之间的连接关系，其中，进行三角剖分的结果中，各三角形顶点分别对应各个井点，各三角形的边分别对应各个连通单元。
一种示例性的实施例中，所述获取连接各井点的每个连通单元的初始连通体积及各井点的控制体积，包括：
根据连通体积计算公式计算连通单元的初始连通体积，其中，连通体积计算公式为：
其中，
表示初始连通体积，VR表示油藏孔隙体积，
表示该连通单元所连接的i井与j井的平均孔隙度，
表示i井与j井的油层厚度，Li,j是i井与j井之间的距离，Nw表示油藏内注采井的数量，i与j分别表示油藏内注采井的井编号；
将该连通单元的连通体积的一半作为该井点的控制体积。
一种示例性的实施例中，各连通单元的传导率分别根据相关动态数据，通过以下公式计算得到：
其中，
分别表示该连通单元所连接的i井与j井的平均孔隙度、平均油层厚度、平均渗透率，Li,j是i井与j井之间的距离，μ0表示原油的粘度，VR是油藏孔隙体积，α＝0.0864，
表示i井和j井节之间平均初始传导率；
各井的井指数分别根据相关动态数据通过以下公式计算得到；
上述公式中，θij是i井与j井连通单元在生产井处张开的角度，hij是油层厚度，Lij是i井与j井之间的距离，rj和sj分别是生产井的井半径和表皮，λij是该井点的井指数中的流度。
一种示例性的实施例中，所述井指数中的的流度是采用连通单元上该井点的半段连通单元平均饱和度计算的流度；
连通单元中不同段的流度通过不同的方式确定：
对于控制体积的上游半段流度，采用相应连通单元上游半段的平均含油、含汽、含水饱和度和控制体积内的平均压力、平均温度对应的各相粘度通过流度计算公式计算该上游半段的流度，其中，流度计算公式为：
上述公式中，连通单元所连接的i井与j井均分有N个点，N表示连通单元上的网格数，从上游井点开始编号，编号为1……N/2，kro、krs、krw分别表示油、蒸汽、水相的相对渗透率；μo、μs、μw分别表示油、蒸汽、水相的粘度；Sw,k、Ss,k分别表示第k个网格的含水饱和度和含汽饱和度；po,k、ps,k、pw,k分别表示第k个网格的油相压力、汽相压力、水相压力；Tk表示第k个网格的温度；λji＝λij；
对于控制体积的下游半段流度，若j井是生产井，i井是与j井相连的上游井点，则j井的流度计算公式为：
上述公式中，连通单元所连接的i井与j井均分有N个点，n表示连通单元上的网格数，下游井点开始编号，编号为N/2+1……N。
一种示例性的实施例中，所述计算各井点控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定液生产类型，n时间节点和n-1时间节点的控制体积的平均压力关系为：
其中，
Ctk为压缩系数；
为已知常数；
对上述压力关系式进行离散化，得到离散矩阵；
其中，离散矩阵为：
对上述离散矩阵进行求解，得到n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
一种示例性的实施例中，所述计算各井点控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定压生产类型，利用各连通方向的生产指数叠加计算得到该井总的生产指数或：
其中，
为第i井的总的生产指数；
根据该井总的生产指数与控制体积内的平均压力的线性关系和油藏条件下物质平衡方程，得到关系式，
式中，
对上述关系式进行离散化，得到n计算的时间节点和n-1时间节点的压力关系离散矩阵；
对上述离散矩阵进行求解，得到n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
一种示例性的实施例中，所述根据所求各井点控制体积内的平均压力，确定各连通单元上的注入量和采出量，包括：
根据所计算出的每个井点控制体积内的平均压力，按照井点井底流压的方程计算出该井点的井底流压；
其中，井点井底流压的方程如下：
上述公式中，qi是井点i处的源汇项，若井点i为注汽井，则qi为该井点注汽量的地下体积，若井点i为采出井，则qi为该井点采出量的地下体积，若井点i为虚拟井，则qi＝0；Jij为井点连通单元上定义的井指数；pi、pj分别是井点i和井点j控制体积的平均压力；
根据所计算出的每个井点控制体积内的平均压力、每个井点井底流压，按照注入量方程计算出该井点向其下游连通单元上的注入量，其中，该注入量方程为：
一种示例性的实施例中，所述确定各连通单元上的源汇项，包括：
根据该井点控制体积内的平均压力、所确定各连通单元上的注入量，通过蒸汽驱油藏的物质平衡方程，确定各连通单元上的源汇项。
一种示例性的实施例中，所述根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程中，采用有限体积方法的全隐式离散格式进行计算，得到各个井点的相关动态数据。
另一方面，本公开还提供了一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定装置，包括处理器和存储器；所述存储器用于保存用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，所述处理器用于读取执行所述用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，执行上述实施例中任一项所述的方法。
另一方面，本公开还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，所述用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序被设置为在运行时执行上述实施例中任一项所述的方法。
本申请实施例公开一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法、装置和存储介质，该方法针对每个预设的时间节点依次进行如下的计算操作：确定各连通单元的传导率和各井点的井指数，计算各井点在控制体积内的平均压力；根据该井点控制体积内的平均压力确定各连通单元上的注入量和采出量，并确定各连通单元上的源汇项；根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程计算本时间节点上该井点的相关动态数据；根据所计算出的相关动态数据分别更新各连通单元的传导率和各井点的井指数，采用更新后的传导率和井指数对下一个预设的时间节点进行上述计算操作；当针对所有预设的时间节点已执行上述计算操作后，将各井点的相关动态数据输出。通过本公开的方案，可以基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法，用以高效直观得进行蒸汽窜流的预测和蒸汽驱生产动态的快速模拟计算。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法流程图；
图2为一些示例性实施例中井点连通示意图；
图3a为一些示例性实施例中的两井点控制体积之间的流动示意图；
图3b为一些示例性实施例中的生产井点控制体积向生产井的流动示意图；
图4为一些示例性实施例中的一种基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法示意图一；
图5为一些示例性实施例中的一种基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法流程图二；
图6为一些示例性实施例中的井点连通示意图；
图7为一些示例性实施例中的计算得到生产井产油曲线；
图8为一些示例性实施例中的计算得到含汽饱和度分布图；
图9为一些示例性实施例中的计算得到的油藏流体温度分布图；
图10为本发明实施例提供的一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定装置示意图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1为本公开实施例的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法流程图，如图1所示，包括步骤100-120：
步骤100.建立待进行油藏生产动态模拟的各个井点之间的连接关系，并获取连接各井点的每个连通单元的初始连通体积及各井点的控制体积；
步骤110.针对每个预设的时间节点依次进行如下的计算操作：
1101.确定各连通单元的初始连通体积、传导率和各井点的井指数，计算各井点在控制体积内的平均压力；
1102.根据该井点控制体积内的平均压力确定各连通单元上的注入量和采出量，并确定各连通单元上的源汇项；
1103.根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程计算本时间节点上该井点的生产动态相关数据；
1104.根据所计算出的生产动态相关数据分别更新各连通单元的传导率和各井点的井指数，采用更新后的传导率和井指数对下一个预设的时间节点进行上述计算操作；
步骤120.当针对所有预设的时间节点已执行上述计算操作后，将各井点的生产动态数据、油藏三相饱和度及温度的分布输出。
在本实施例中，蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法基于注采连通性模型实现；
在一种示例性实施例中，所述建立待进行油藏生产动态模拟的各个井点之间的连接关系，包括：将待进行油藏生产动态模拟的多个井点进行三角剖分；根据所述三角剖分的结果建立多个井点之间的连接关系；其中，进行三角剖分的结果中，各三角形顶点分别对应各个井点，各三角形的边分别对应各个一维连通单元。在本实施例中，如图2所示，利用Delaunay三角剖分建立油藏中真实井点之间的连接，即油藏中真实井点是各三角形的顶点，三角形的边即表示该边两顶点所在的井点建立了连接。在一般情况下，也可以主动增添、删除或者建立井点之间的连接关系。在实际操作中，为了使连通单元分布更均匀，可以通过添加虚拟节点的方式以增强连通性模型的流动路径，使模拟计算的结果更加准确。具体的操作办法是在真实井点连接拓扑图的基础上添加源汇项为0的虚拟节点，添加的方法是在三角形的重心及每条边的中点处进行添加。
在一种示例性实施例中，获取连接各井点之间一维连通单元的初始连通体积及各井点的控制体积，包括：根据连通体积的计算公式计算一维连通单元的初始连通体积，其中，连通体积的计算公式为：
其中，
表示连通体积；VR表示油藏孔隙体积，
表示i井与j井的平均孔隙度，
表示i井与j井的厚度，Li,j是i井与j井之间的距离，VR是油藏孔隙体积，α＝0.0864，Nw表示注采井的数量。
将井点油藏孔隙体积的一半作为该井点的控制体积。
在一种示例性实施例中，各连通单元的传导率分别根据生产动态相关数据，通过以下公式计算得到：
上述公式中，
分别表示该连通单元所连接的i井与j井的平均孔隙度、厚度、渗透率，Li,j是i井与j井之间的距离，μ0表示原油的粘度，VR是油藏孔隙体积，α＝0.0864，
表示i井和j井节之间平均初始传导率。
在一种示例性实施例中，各井的井指数分别根据生产动态相关数据通过以下公式计算得到；
上述公式中，θij是i-j连通单元在生产井处张开的角度，hij是油层厚度，Lij是i-j的井距，rj和sj分别是生产井的井半径和表皮，λij是该井点的井指数中的流度。
在一种示例性实施例中，两井点控制体积之间的流动可以采用流度来说明。
所述井指数中的流度是采用连通单元上该井点的半段连通单元平均饱和度计算的流度；
连通单元中不同段的流度通过不同的方式确定：
对于控制体积的上游半段流度，如图3a所示，采用相应连通单元上游半段的平均含油、含汽、含水饱和度和控制体积内的平均压力、平均温度对应的各相粘度通过流度计算公式计算该上游半段的流度，其中，流度计算公式为：
上述公式中，连通单元所连接的i井与j井均分有N个点，N表示连通单元上的网格数，从上游井点开始编号，编号为1……N/2，kro、krs、krw分别表示油、蒸汽、水相的相对渗透率；μo、μs、μw分别表示油、蒸汽、水相的粘度；Sw,k、Ss,k分别表示第k个网格的含水饱和度和含汽饱和度；po,k、ps,k、pw,k分别表示第k个网格的油相压力、汽相压力、水相压力；Tk表示第k个网格的温度；λji＝λij；
对于控制体积的下游半段流度，如图3b所示，若j井是生产井，i井是与j井相连的上游井点，则j井的流度计算公式为：
上述公式中，连通单元所连接的i井与j井均分有N个点，N表示连通单元上的网格数，下游井点开始编号，编号为N/2+1……N，kro、krs、krw分别表示油、蒸汽、水相的相对渗透率；μo、μs、μw分别表示油、蒸汽、水相的粘度；Sw,k、Ss,k分别表示第k个网格的含水饱和度和含汽饱和度；po,k、ps,k、pw,k分别表示第k个网格的油相压力、汽相压力、水相压力；Tk表示第k个网格的温度；λji＝λij。
在一种示例性实施例中，所述计算各井点控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定液生产类型，
为已知常数；采用预设的方式计算各控制体积的平均压力，则得到：
其中，
Ctk为压缩系数；
对n计算的时间节点和n-1时间节点的压力关系进行离散化，得到离散矩阵；
对上述离散矩阵进行求解可获得n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
在一种示例性实施例中，所述计算各井点控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定液生产类型，n时间节点和n-1时间节点的控制体积的平均压力关系为：
其中，
Ctk为压缩系数；
为已知常数；
对上述压力关系式进行离散化，得到离散矩阵；
其中，离散矩阵为：
对上述离散矩阵进行求解，得到n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
在一种示例性实施例中，所述计算各井点控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定压生产类型，利用各连通方向的生产指数叠加计算得到该井总的生产指数或：
其中，
为第i井的总的生产指数。
根据该井总的生产指数与控制体积内的平均压力的线性关系和油藏条件下物质平衡方程，得到关系式，
式中，
其中，生产指数与控制体积内的平均压力的线性关系为：
其中，pwfi为第i井的井底流压。
对上述关系式公式16进行离散化，得到n计算的时间节点和n-1时间节点的压力关系离散矩阵；
对上述离散矩阵进行求解，得到n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
在一种示例性实施例中，所述根据所求各井点控制体积内的平均压力，确定各连通单元上的注入量和采出量，包括：
根据所计算出的每个井点控制体积内的平均压力，按照井点井底流压的方程计算出该井点的井底流压；针对每个井点(注汽井、虚拟井或生产井)均定义一个井底流压和井指数，该井指数的流度自然是采用连通单元上靠近该井点的半段连通单元平均饱和度计算的流度。由于井点任一一维连通单元的交点，此处基本不考虑压缩性，可以建立关于该井点井底流压(注气井与虚拟井之间的井底流压)方程；
其中，井点井底流压的方程如下：
上述公式中，pwf,i是井底流压的；当定液生产类型qi是已知的；当定压生产类型qi是未知的；qi是井点i处的源汇项，若井点i为注汽井，则qi为该井点注汽量的地下体积，若井点i为采出井，则qi为该井点采出量的地下体积，若井点i为虚拟井，则qi＝0；Jij为井点连通单元上定义的井指数；pi、pj分别是井点i和井点j控制体积的平均压力。
根据所计算出的每个井点控制体积内的平均压力、每个井点井底流压，按照注入量方程计算出该井点向其下游连通单元上的注入量，其中，该注入量方程为：
其中，t表示迭代计算中的迭代时间步，t+Δt表示迭代计算中t时间迭代步的下一个迭代时间步。
上述注入量公式则可以保证将井点的总流入量完全分配到相应的下游连通单元中，其总注入量中包含的汽相、水相和油相流量则根据井指数中的各相流度分别确定。
在一种示例性实施例中，所述确定各连通单元上的源汇项，包括：
根据该井点控制体积内的平均压力、所确定各连通单元上的注入量，通过蒸汽驱油藏的物质平衡方程，确定各连通单元上的源汇项。
需要根据物质平衡方程隐式计算各控制体积的平均压力，考虑井点控制体积内三相流入流出，以及三相和岩石压缩性，并忽略毛细管力作用，根据油藏条件下物质平衡方程，以第i井为对象：
在公式中，nc,i表示与井i相连的井的个数；qi(t)的单位是m3/d，表示第i口井在油藏条件下的源汇相的流入流出液量，如果i井为生产井，液量为正若为注水井，液量为负；pi是连通单元VP,i的平均压力；pj(t)是j井连通单元VP,j的平均压力；ct,i是i井的综合压缩系数；
为水的密度与蒸汽密度之比，qc,i为蒸汽冷凝量m3/d。
在一种示例性实施例中，所述根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程中，采用自适应时间步Newton-Raphson(NR)迭代和有限体积方法的全隐式离散格式进行计算，得到各个井点的相关动态数据。在本实施例中，由于涉及到三相流及温度的计算，即空间每一位置处有四个自由度：含汽饱和度、含水饱和度、油相压力及流体温度，且其控制方程组包含扩散和强对流特征，因此，为了实现其稳定无震荡的准确计算，采用了基于自适应时间步Newton-Raphson(NR)迭代和有限体积方法的全隐式离散格式进行计算。
以油相为例，基于有限体积方法离散网格之间的油相渗流方程是：
其中，Gij是第i个与第j个网格之间的传导系数，λo,ij是第i个与第j个网格之间的油相流度，po,i、po,j分别是第i个与第j个网格中心的油相压力，Di、Dj分别是第i个与第j个网格中心所在的深度(取负数)，Qo,sc是源汇项，ΔVi是第i个网格的体积，Δt是时间增量，φ、so,i分别是第i个网格的孔隙度、油相饱和度，Bo,i是第i个网格对应的油相体积系数。
同理水相和汽相渗流方程分别是：
温度控制方程的连续形式为：
其中，λcw、λco、λcs、λcr、λc分别代表水相、油相、汽相、油层和综合导热系数；hw、ho、hs分别为水、油、汽相的热焓、cr为油层岩石的比热容；T为油藏温度；ρo、ρw、ρs为油、水、汽密度。
对上述油相渗流方程、水相和汽相渗流方程和温度控制方程进行有限体积隐式离散格式得到以下方程：
基于块中心有限体积方法，对公式25进行离散化得到如下：
针对一维连通单元，按照预设的方式对一维连通单元划分为N个网格，比如：10个或20个网格，该λo,ab表示的是第a个与第b个网格之间的油相流度；以流动系数λw,ab为例，得到网格之间的流动系数表达式：
式中对于与饱和度相关的相对渗透率krw,ij采用上游权格式，对于与压力有关的物理量μo(油相黏度),Bo(油相体积系数)，则按照算术平均格式取值，具体如下：
Gij的计算公式为：
Gab＝(Ga -1+Gb -1)-1，Ga＝NTGakaAab/(Δxa/2)，Gb＝NTGbkbAab/(Δxb/2)
G′ij的计算公式为：
Tij采用上游权格式，计算公式为：
式中，
λc,ab采用调和平均格式，计算公式为：
λc,ab＝2(λc,ab -1+λc,ab -1)-1 (14)
利用牛顿-拉夫逊方法(NR迭代)和自动微分算法求解上述非线性全局方程组，得到每一个时间步的压力、饱和度、温度分布数据等相关动态数据，根据所计算出的相关动态数据分别更新各连通单元的传导率和各井点的井指数，采用更新后的传导率和井指数对下一个预设的时间节点进行上述计算操作；
当针对所有预设的时间节点已执行上述计算操作后，将各井点的相关动态数据输出，可以通过颜色图和曲线的形式直观显示这些数据的动态变化。其中，该相关动态数据包括：各井生产动态数据和油藏三相饱和度及温度的分布等。
示例性实施例一
如图4所示，本示例性实施例提供一种基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法，包括：
步骤401、首先建立油藏中各井点之间的连接关系，获取连接各井点之间一维连通单元的连通体积及各井点的控制体积，确定各连通单元的传导率和各井点的井指数，进而隐式计算各井点控制体积的平均压力；
步骤402、再根据各井点控制体积内的平均压力，进一步确定各连通单元上的注入量和采出量，从而获取连通单元上全隐式有限体积离散格式首尾网格中的源汇项；
步骤403、根据获取的源汇项，对蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程进行高效稳定计算，精确追踪各位置点处的三相饱和度与温度分布数据；
步骤404、更新连通单元上的传导系数，进行下一时间步的计算。模拟计算完成后，输出各井生产动态数据和油藏三相饱和度及温度的分布。
示例性实施例二
如图5所示，本发明实施例提供一种基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法，包括：
步骤501、通过预处理建立油藏各井点之间的连接，形成由一维连通单元构成的连通网络。
步骤502、计算各连通单元的传导系数、连通体积及各井点的控制体积。
步骤503、隐式计算各井点控制体积的平均压力。
步骤504、计算各井点的井底流压，确定各连通单元上的流入流出量。
步骤505、对连通单元上的三相流及温度控制方程进行全隐式稳定求解。
步骤506、更新连通单元上的传导系数，进行下一时间步的计算。
步骤507、模拟计算完成后，输出各井的生产动态数据和油藏三相饱和度及温度的分布。
示例性实施例三
下面列举一个具体的应用实例，以一个简单的四注一采为例：
如图6所示，本实例为四注一采的井间连通模型，其中产出井与四个注入井分别相连，注入井之间不存在连接。油藏模型尺寸为1200m×120m×10m。表1是本示例中计算的连通体积系数，表2总结了本例中油藏和流体物性参数取值，该蒸汽驱油藏定井底流压10MPa生产。
表1计算的连通体积
表2实例基本物性参数
表3计算的各井点平均体积
图7绘制了计算的生产井生产动态曲线(产油曲线)，图8和图9分别绘制了含汽饱和度分布图和温度分布图。
本发明实例提供一种基于注采连通性模型的蒸汽驱油藏生产动态快速模拟计算方法，首先建立油藏中各井点之间的连接关系，获取连接各井点之间一维连接的连通体积及各井点的控制体积，确定各一维连接的传导率和各井点的井指数，进而隐式计算控制体积的平均压力；再根据所求的控制体积内的平均压力，进一步确定各井点一维连通单元上的注入量和采出量，获取一维连通单元上全隐式有限体积离散格式首尾网格中的源汇项；最后根据获取的源汇项，利用自适应时间步Newton-Raphson(NR)迭代技术对蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程进行全隐式高效计算，精确追踪各位置点处的三相饱和度与温度分布数据，继而更新各连接的传导系数，进行下一时间步的计算。可见，本发明通过前处理建立油藏各井点之间的连接，形成由一维连通单元构成的连通网络。再计算各连通单元的传导系数、连通体积及各井点的控制体积。隐式计算各井点控制体积的平均压力，计算各井点的井底流压，确定各连通单元上的流入流出量；对连通单元上的三相流及温度控制方程进行全隐式稳定求解。更新连通单元上的传导系数，进行下一时间步的计算。模拟计算完成后，输出各井的生产动态数据和油藏三相饱和度及温度的分布。从而，本发明可以解决现有技术方法在蒸汽驱汽窜预测手段单一且计算效率与准确性较低的问题。
本公开还提供了一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定装置，如图10所示，包括处理器和存储器；所述存储器用于保存用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，所述处理器用于读取执行所述用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，执行上述实施例中任一项所述的方法。
另一方面，本公开还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，所述用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序被设置为在运行时执行上述实施例中任一项所述的方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (12)
1.一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，基于注采连通性模型实现，其特征在于，所述方法包括：
建立待进行油藏生产动态模拟的各个井点之间的连接关系，并获取连接各井点的每个连通单元的初始连通体积及各井点的控制体积；
针对每个预设的时间节点依次进行如下的计算操作：
确定各连通单元的传导率和各井点的井指数，计算各井点在控制体积内的平均压力；
根据该井点在控制体积内的平均压力确定各连通单元上的注入量和采出量，并确定各连通单元上的源汇项；
根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程计算本时间节点上该井点的相关动态数据；
根据所计算出的相关动态数据分别更新各连通单元的传导率和各井点的井指数，采用更新后的传导率和井指数对下一个预设的时间节点进行上述计算操作；
当针对所有预设的时间节点已执行上述计算操作后，将各井点的生产动态数据、油藏三相饱和度及温度的分布输出。
2.根据权利要求1所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，所述建立待进行油藏生产动态模拟的各个井点之间的连接关系，包括：
将待进行油藏生产动态模拟的多个井点进行三角剖分；
根据所述三角剖分的结果建立多个井点之间的连接关系，其中，进行三角剖分的结果中，各三角形顶点分别对应各个井点，各三角形的边分别对应各个连通单元。
3.根据权利要求1所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，所述获取连接各井点的每个连通单元的初始连通体积及各井点的控制体积，包括：
根据连通体积计算公式计算连通单元的初始连通体积，其中，连通体积计算公式为：
其中，
表示初始连通体积，VR表示油藏孔隙体积，
表示该连通单元所连接的i井与j井的平均孔隙度，
表示i井与j井的油层厚度，Li,j是i井与j井之间的距离，Nw表示油藏内注采井的数量，i与j分别表示油藏内注采井的井编号；
将该连通单元的连通体积的一半作为该井点的控制体积。
4.根据权利要求1所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，各连通单元的传导率分别根据相关动态数据，通过以下公式计算得到：
其中，
分别表示该连通单元所连接的i井与j井的平均孔隙度、平均油层厚度、平均渗透率，Li,j是i井与j井之间的距离，μ0表示原油的粘度，VR是油藏孔隙体积，α＝0.0864，
表示i井和j井之间平均初始传导率；
各井的井指数分别根据相关动态数据通过以下公式计算得到；
上述公式中，θij是i井与j井连通单元在生产井处张开的角度，hij是油层厚度，Lij是i井与j井之间的距离，rj和sj分别是生产井的井半径和表皮，λij是该井点的井指数中的流度。
5.根据权利要求4所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，
所述井指数中的的流度是采用连通单元上该井点的半段连通单元平均饱和度计算的流度；
连通单元中不同段的流度通过不同的方式确定：
对于控制体积的上游半段流度，采用相应连通单元上游半段的平均含油、含汽、含水饱和度和控制体积内的平均压力、平均温度对应的各相粘度通过流度计算公式计算该上游半段的流度，其中，该流度计算公式为：
上述公式中，连通单元所连接的i井与j井均分有N个点，N表示连通单元上的网格数，从上游井点开始编号，编号为1……N/2，kro、krs、krw分别表示油、蒸汽、水相的相对渗透率；μo、μs、μw分别表示油、蒸汽、水相的粘度；Sw,k、Ss,k分别表示第k个网格的含水饱和度和含汽饱和度；po,k、ps,k、pw,k分别表示第k个网格的油相压力、汽相压力、水相压力；Tk表示第k个网格的温度；λji＝λij；
对于控制体积的下游半段流度，若j井是生产井，i井是与j井相连的上游井点，则j井的流度计算公式为：
上述公式中，连通单元所连接的i井与j井均分有N个点，N表示连通单元上的网格数，下游井点开始编号，编号为N/2+1……N。
6.根据权利要求5所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，所述计算各井点在控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定液生产类型，n时间节点和n-1时间节点的控制体积的平均压力关系为：
其中，
Ctk为压缩系数；
为已知常数；
对上述压力关系式进行离散化，得到离散矩阵；
其中，离散矩阵为：
对上述离散矩阵进行求解，得到n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
7.根据权利要求5所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，所述计算各井点在控制体积内的平均压力，包括：
若井点为生产井且为定压生产类型，利用各连通方向的生产指数叠加计算得到该井总的生产指数或：
其中，
为第i井的总的生产指数；
根据该井的总的生产指数与控制体积内的平均压力的线性关系和油藏条件下物质平衡方程，得到关系式：
式中，
对上述关系式进行离散化，得到n计算的时间节点和n-1时间节点的压力关系离散矩阵；
对上述离散矩阵进行求解，得到n时间节点时，该井点控制体积的平均压力。
8.根据权利要求7所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，所述根据该井点在控制体积内的平均压力，确定各连通单元上的注入量和采出量，包括：
根据所计算出的每个井点控制体积内的平均压力，按照井点井底流压的方程计算出该井点的井底流压；
其中，井点井底流压的方程如下：
上述公式中，qi是井点i处的源汇项，若井点i为注汽井，则qi为该井点注汽量的地下体积，若井点i为采出井，则qi为该井点采出量的地下体积，若井点i为虚拟井，则qi＝0；Jij为井点连通单元上定义的井指数；pi、pj分别是井点i和井点j控制体积的平均压力；
根据所计算出的每个井点控制体积内的平均压力、每个井点井底流压，按照注入量方程计算出该井点向其下游连通单元上的注入量，其中，该注入量方程为：
9.根据权利要求8所述的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，所述确定各连通单元上的源汇项，包括：
根据该井点控制体积内的平均压力、所确定各连通单元上的注入量，通过蒸汽驱油藏的物质平衡方程，确定各连通单元上的源汇项。
10.根据权利要求9所的蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法，其特征在于，
所述根据所确定的源汇项，采用蒸汽驱油藏的物质平衡方程与能量守恒方程中，采用有限体积方法的全隐式离散格式进行计算，得到各个井点的相关动态数据。
11.一种蒸汽驱油藏生产动态数据的确定装置，包括处理器和存储器；其特征在于，所述存储器用于保存用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，所述处理器用于读取执行所述用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，执行权利要求1-10任一项所述的方法。
12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序，所述用于运行蒸汽驱油藏生产动态数据的确定方法的程序被设置为在运行时执行权利要求1-10任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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