本發(fā)明屬于氣驅(qū)油田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)：

氣驅(qū)是目前世界上已經(jīng)形成的重要三次采油技術(shù)之一。氣驅(qū)的氣源種類非常多，包括co2、氫氣、空氣、天然氣和煙道氣等。氣驅(qū)的機(jī)理非常復(fù)雜，在補(bǔ)充能量的同時(shí)，一部分氣體還能有效的和地層原油發(fā)生物理或者化學(xué)反應(yīng)，從而有效提高驅(qū)油效率及波及體積，這種現(xiàn)象稱為混相，從而氣驅(qū)包括混相驅(qū)和非混相驅(qū)。

對(duì)能與地層原油發(fā)生混相作用的氣驅(qū)開(kāi)發(fā)方式，現(xiàn)在一般都采用組分模型進(jìn)行模擬。組分模型能夠精細(xì)的模擬注入流體與地層流體中各個(gè)組分的相平衡及各相組分的性質(zhì)變化，針對(duì)一般網(wǎng)格數(shù)量相對(duì)較小的模型，計(jì)算精度相對(duì)較高，在現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛。然而，在進(jìn)行氣驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，即使平均地層壓力高于混相壓力，在儲(chǔ)層的局部區(qū)域也無(wú)法有效的達(dá)到混相，因此全區(qū)都采用組分模型，在非混相區(qū)域預(yù)測(cè)的結(jié)果會(huì)相對(duì)樂(lè)觀。同時(shí)，組分模型相對(duì)黑油模型運(yùn)算速度將降低4-10倍左右，而隨著現(xiàn)在模型精度的逐漸增加，網(wǎng)格的數(shù)量以及組分的數(shù)量將大幅增加，導(dǎo)致運(yùn)算速度將進(jìn)一步降低。例如，現(xiàn)在有效網(wǎng)格1百萬(wàn)，流體組分?jǐn)?shù)6個(gè)的組分模型，采用intersect運(yùn)行時(shí)間也會(huì)超過(guò)8個(gè)小時(shí)以上。因此需要建立一種近似代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬新方法，以提高氣驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中的運(yùn)算速度和預(yù)測(cè)精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法，可以提高氣驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中的運(yùn)算速度和預(yù)測(cè)精度，為復(fù)雜網(wǎng)格模型下氣驅(qū)開(kāi)發(fā)規(guī)律的研究提供了關(guān)鍵技術(shù)手段，特別適用于油田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中氣驅(qū)開(kāi)發(fā)效果的預(yù)測(cè)研究。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法，包括以下步驟：

1)進(jìn)行目標(biāo)區(qū)塊流體的pvti擬合，得到pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)；

2)依據(jù)目標(biāo)區(qū)塊的開(kāi)發(fā)井網(wǎng)，使用pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，分別建立不同滲透率下的組分機(jī)理模型，分析不同滲透率下組分機(jī)理模型的混相區(qū)域的變化，得到不同滲透率油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)混相區(qū)域的變化規(guī)律；

3)根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，建立與實(shí)際數(shù)值模擬模型相似的組分機(jī)理模型，將pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入與實(shí)際數(shù)值模擬模型相似的組分機(jī)理模型中，搭建形成實(shí)際組分模型；將流體高壓物性參數(shù)導(dǎo)入實(shí)際數(shù)值模擬模型中，并根據(jù)不同滲透率油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)混相區(qū)域的變化規(guī)律，對(duì)實(shí)際數(shù)值模擬模型進(jìn)行分區(qū)設(shè)置混相系數(shù)，將開(kāi)發(fā)過(guò)程中的混相區(qū)域設(shè)置混相系數(shù)為1，未混相的區(qū)域設(shè)置混相系數(shù)為0，得到分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型；對(duì)比實(shí)際組分模型與分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型的產(chǎn)能指標(biāo)和壓力指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型中的混相系數(shù)，使得實(shí)際組分模型與分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型產(chǎn)能指標(biāo)和壓力指標(biāo)的誤差不超過(guò)10％，此時(shí)分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型中的混相系數(shù)分布即為目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布；

4)將目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布應(yīng)用到分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型上，搭建形成todd-longstaff實(shí)際模型，在混相區(qū)域內(nèi)采用todd-longstaff算法進(jìn)行計(jì)算，在混相區(qū)域外則采用普通黑油算法進(jìn)行計(jì)算。

所述步驟1)中的pvti擬合具體包括以下步驟：

①將目標(biāo)區(qū)塊的地層原油組分、流體高壓物性參數(shù)輸入數(shù)值模擬軟件的pvti模塊中，通過(guò)調(diào)整流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，使擬合的流體性質(zhì)與室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)得的目標(biāo)區(qū)塊的流體性質(zhì)相吻合，得到初步擬合后的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)；

②根據(jù)初步擬合后的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，使用數(shù)值模擬軟件構(gòu)建巖心模型；在巖心模型中模擬注入氣驅(qū)替，當(dāng)壓力為最小混相壓力時(shí)，判斷巖心模型中的油氣界面張力是否為0；如果不為零，調(diào)整流體性質(zhì)數(shù)據(jù)中的二元交互系數(shù)，重復(fù)進(jìn)行巖心模型中模擬注入氣驅(qū)替；如果巖心模型中的油氣界面張力剛好為0，則導(dǎo)出此時(shí)的pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)。

所述步驟①中的流體性質(zhì)是指流體泡點(diǎn)壓力、相對(duì)體積系數(shù)、粘度、密度、膨脹實(shí)驗(yàn)以及最小混相壓力實(shí)驗(yàn)。

所述流體性質(zhì)數(shù)據(jù)包括流體的omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)。

所述數(shù)值模擬軟件是eclipse數(shù)值模擬軟件。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明的一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法，在網(wǎng)格數(shù)量較大的前提下，通過(guò)利用多種數(shù)值模擬手段相結(jié)合的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)黑油模型代替組分模型，為復(fù)雜網(wǎng)格模型下氣驅(qū)開(kāi)發(fā)規(guī)律的研究提供了關(guān)鍵技術(shù)手段。2、本發(fā)明的一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法，給出了定量化、可操作的技術(shù)方法和實(shí)施步驟，可以精確快速的進(jìn)行油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)數(shù)值模擬的研究。3、本發(fā)明的一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法，不僅適用于油田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中氣驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)效果的預(yù)測(cè)研究，同時(shí)也適用于水氣交替驅(qū)及吞吐開(kāi)發(fā)相關(guān)的研究。

附圖說(shuō)明

圖1是模型中油氣界面張力變化場(chǎng)圖；

圖2(a)、(b)、(c)分別是滲透率為1md、10md、30md情況下5點(diǎn)井網(wǎng)的混相區(qū)域變化規(guī)律圖；

圖3(a)、(b)分別是實(shí)際組分模型與分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型的產(chǎn)能及壓力擬合對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明的方法利用多種數(shù)值模擬技術(shù)手段耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)黑油模型代替組分模型，可以精確快速的進(jìn)行油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)數(shù)值模擬的研究：首先進(jìn)行流體的pvti擬合(即高壓物性實(shí)驗(yàn)擬合，p、v、t分別指壓力、體積和溫度)，通過(guò)調(diào)整流體的omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)等參數(shù)，使擬合的流體泡點(diǎn)壓力、相對(duì)體積系數(shù)、粘度、密度、膨脹實(shí)驗(yàn)以及最小混相壓力實(shí)驗(yàn)參數(shù)與室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果相吻合，從而得到pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括流體的omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)等；然后根據(jù)pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，建立不同滲透率下的組分機(jī)理模型(機(jī)理模型就是網(wǎng)格參數(shù)為虛擬的模型)，分析不同滲透率下組分機(jī)理模型混相區(qū)域的面積及混相效果的變化，得到不同滲透率油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)混相區(qū)域的變化規(guī)律；根據(jù)不同滲透率油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)混相區(qū)域的變化規(guī)律，將實(shí)際黑油模型與組分模型進(jìn)行擬合，得到目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布；最后根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布，將實(shí)際數(shù)值模擬模型(實(shí)際數(shù)值模擬模型就是網(wǎng)格參數(shù)為實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造的模型)的注氣井周圍可以混相的區(qū)域劃分出來(lái)并賦予不同的混相系數(shù)，形成todd-longstaff實(shí)際模型；todd-longstaff實(shí)際模型在混相區(qū)域內(nèi)采用todd-longstaff算法進(jìn)行計(jì)算，混相區(qū)域外則采用普通黑油算法進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)上述原理，本發(fā)明提供的一種代替氣驅(qū)組分模型的數(shù)值模擬方法，具體包括以下步驟：

1)進(jìn)行目標(biāo)區(qū)塊流體的pvti擬合，得到pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括流體的omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)等。其中，二元交互系數(shù)表示不同流體組分的混合能力，兩種組分越相似，該值越小。

pvti擬合具體包括以下步驟：

①將由室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)得的目標(biāo)區(qū)塊的地層原油組分、高壓物性等參數(shù)輸入eclipse數(shù)值模擬軟件的pvti模塊中，通過(guò)調(diào)整流體的omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)等參數(shù)，使擬合的流體泡點(diǎn)壓力、相對(duì)體積系數(shù)、粘度、密度、膨脹實(shí)驗(yàn)以及最小混相壓力實(shí)驗(yàn)等流體性質(zhì)與室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)得的目標(biāo)區(qū)塊的流體性質(zhì)相吻合，得到初步擬合后的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括流體的omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)等參數(shù)；

②根據(jù)初步擬合后的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，使用數(shù)值模擬軟件構(gòu)建巖心模型；如圖1所示，在巖心模型中模擬注入氣驅(qū)替，當(dāng)壓力為室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最小混相壓力時(shí)，判斷巖心模型中的油氣界面張力是否為0；如果不為零，調(diào)整二元交互系數(shù)，重復(fù)進(jìn)行巖心模型中模擬注入氣驅(qū)替；如果巖心模型中的油氣界面張力剛好為0，則導(dǎo)出此時(shí)的pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括流體omegaa、omegab、臨界溫度、臨界壓力、二元交互系數(shù)等參數(shù)。

2)如圖2(a)、(b)、(c)所示，依據(jù)目標(biāo)區(qū)塊的開(kāi)發(fā)井網(wǎng)，使用pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，分別建立不同滲透率下的組分機(jī)理模型；根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊的實(shí)際氣驅(qū)開(kāi)發(fā)情況，分析不同滲透率下組分機(jī)理模型的混相區(qū)域分布、面積和混相效果等混相區(qū)域的變化，得到不同滲透率油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)混相區(qū)域的變化規(guī)律。

3)根據(jù)目標(biāo)區(qū)塊的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，建立與實(shí)際數(shù)值模擬模型相似的組分機(jī)理模型，將pvti擬合流體性質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入與實(shí)際數(shù)值模擬模型相似的組分機(jī)理模型中，搭建形成實(shí)際組分模型；將由室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)獲得的流體高壓物性參數(shù)導(dǎo)入實(shí)際數(shù)值模擬模型中，并根據(jù)步驟2)得到的不同滲透率油藏氣驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)混相區(qū)域的變化規(guī)律，對(duì)實(shí)際數(shù)值模擬模型進(jìn)行分區(qū)設(shè)置混相系數(shù)，將開(kāi)發(fā)過(guò)程中的混相區(qū)域設(shè)置混相系數(shù)為1，未混相的區(qū)域設(shè)置混相系數(shù)為0，得到分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型；如圖3(a)、(b)所示，對(duì)比實(shí)際組分模型與分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型的產(chǎn)能指標(biāo)和壓力指標(biāo)等開(kāi)發(fā)效果，通過(guò)調(diào)整分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型中的混相系數(shù)，使得實(shí)際組分模型與分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型的產(chǎn)能指標(biāo)和壓力指標(biāo)誤差不超過(guò)10％，此時(shí)分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型中的混相系數(shù)分布即為目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布。

4)將目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布應(yīng)用到分區(qū)實(shí)際數(shù)值模擬模型上，搭建形成todd-longstaff實(shí)際模型，在混相區(qū)域內(nèi)采用todd-longstaff算法進(jìn)行計(jì)算，在混相區(qū)域外則采用普通黑油算法進(jìn)行計(jì)算。todd-longstaff實(shí)際模型可近似代替組分模型來(lái)進(jìn)行模擬，由于todd-longstaff實(shí)際模型屬于黑油模型，因此它的計(jì)算速度將明顯快于組分模型；而由于步驟1)至3)的擬合，使得精度也相對(duì)較高，這樣即解決了運(yùn)算速度的問(wèn)題，同時(shí)也提高了運(yùn)算精度。

例如，如圖2(b)所示，實(shí)際數(shù)值模擬模型中該井區(qū)內(nèi)平均滲透率在10md左右，則按照?qǐng)D中混相區(qū)域的范圍將實(shí)際數(shù)值模擬模型分成若干區(qū)域，將注氣井周圍可以混相的區(qū)域劃分出來(lái)，并結(jié)合目標(biāo)區(qū)塊合理的混相系數(shù)分布賦予不同的混相系數(shù)，得到todd-longstaff實(shí)際模型，在混相區(qū)域內(nèi)采用todd-longstaff算法進(jìn)行計(jì)算，在混相區(qū)域外則采用普通黑油算法進(jìn)行計(jì)算。

上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。