含輕質(zhì)組分稠油油藏蒸汽注采數(shù)值模擬自適應(yīng)網(wǎng)格法研究.pdf

1、注蒸汽熱采稠油是稠油油藏開采的主要方法之一。在含輕質(zhì)組分稠油油藏注蒸汽熱采過程中，油相中的輕質(zhì)組分可能會發(fā)生相變，蒸汽腔內(nèi)部或界面附近不僅存在溫度和飽和度變化劇烈的鋒面，還存在各組分摩爾分?jǐn)?shù)變化劇烈的鋒面。由于這些鋒面處的物理量梯度非常大，從計算精度考慮，在鋒面處需要非常精細(xì)的網(wǎng)格計算。若對全場劃分均勻的網(wǎng)格，則計算耗時將難以承受。為了提高計算效率，將自適應(yīng)網(wǎng)格法應(yīng)用到模擬過程中，在物理量梯度大的區(qū)域采用細(xì)網(wǎng)格、物理量梯度小的區(qū)域采用粗

2、網(wǎng)格計算。本文主要研究在應(yīng)用自適應(yīng)網(wǎng)格法時出現(xiàn)的若干問題，以及輕質(zhì)組分的揮發(fā)對不同注采方式下注采效率的影響。
　　 為了減少在計算過程中網(wǎng)格取向效應(yīng)的影響，控制方程組采用九點離散格式。提出九點離散格式下的不同層次網(wǎng)格之間流量和導(dǎo)熱量的計算方法，并給出計算邊界處的處理方案。
　　 由于自適應(yīng)網(wǎng)格法在計算過程中需要對物理量進(jìn)行插值，這給三相區(qū)內(nèi)中主變量選取帶來一系列的問題。為此，本文對主變量的選取進(jìn)行了詳細(xì)地分析，得出三相區(qū)

3、內(nèi)以Sx，So，X1，p作為主變量更為合適，并從理論及實例上對它進(jìn)行了解釋和驗證。
　　 對于自適應(yīng)網(wǎng)格法中細(xì)化準(zhǔn)則問題，文中提出根據(jù)輕質(zhì)組分的平均分子量的大小來判斷是否需要增加組分摩爾分?jǐn)?shù)的判據(jù):若油藏中輕質(zhì)組分的平均分子量較低（碳數(shù)小于C9）時，組分摩爾分?jǐn)?shù)的鋒面和蒸汽鋒面大體重合，則可以不需要組分摩爾分?jǐn)?shù)的判據(jù);若油藏中輕質(zhì)組分的平均分子量較大(C9+)時，輕質(zhì)組分會在蒸汽腔內(nèi)部發(fā)生聚集，此時必須要增加組分摩爾分?jǐn)?shù)作為網(wǎng)格

4、劃分的判據(jù)以確保計算精度。
　　 由于蒸汽腔內(nèi)部輕質(zhì)組分不斷的揮發(fā)出來，使得蒸汽腔內(nèi)輕質(zhì)組分含量較低，為避免常用插值方法在網(wǎng)格細(xì)化插值過程中可能的出現(xiàn)非物理震蕩（例如各相組分含量小于0或大于1）現(xiàn)象，本文提出了采用守恒修正的分片線性插值算法，該算法不僅能夠滿足插值過程中物理量的守恒性，而且能夠保證插值網(wǎng)格物理量都屬于內(nèi)插，從而避免了插值方式可能帶來的問題。
　　 在上述工作的基礎(chǔ)上，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計編寫數(shù)值模擬計算程序

5、，并對自適應(yīng)網(wǎng)格法的計算精度和計算效率進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明，AMR方法與精細(xì)網(wǎng)格解的計算結(jié)果在SAGD和蒸汽驅(qū)兩種注采方式下都非常吻合，而且計算至注采結(jié)束時，AMR方法的計算速度都比精細(xì)網(wǎng)格解的計算速度快5倍左右，說明AMR方法的計算效率非常高，可以節(jié)省了大量的計算時間，具有很好的工程應(yīng)用價值。
　　 本文利用自適應(yīng)網(wǎng)格法模擬程序?qū)Τ碛陀筒刂休p質(zhì)組分的揮發(fā)作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究，研究結(jié)果表明:
　　 在蒸汽注采過程中，蒸汽

6、腔內(nèi)揮發(fā)出來的輕質(zhì)組分和水蒸氣一起向鋒面聚集，從而提高了鋒面附近的油相流動能力，而重力作用將會使得輕質(zhì)組分更易聚集在蒸汽腔上半部的鋒面附近。通過數(shù)值算例發(fā)現(xiàn)，輕質(zhì)組分的揮發(fā)對采油效率的影響與注采方式有關(guān)，對蒸汽驅(qū)影響較大，而對SAGD影響較小;
　　 當(dāng)油藏中可揮發(fā)的輕質(zhì)組分的分子量越小或者含量越高時，則輕質(zhì)組分的揮發(fā)使得在蒸汽鋒面附近聚集的油相和氣相輕質(zhì)組分含量越高，蒸汽注采的效率也就更高;在蒸汽突破至生產(chǎn)井后，輕質(zhì)組分的加速