低渗透油藏非线性渗流理论及数值模拟方法_姜瑞忠
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Abstract: There are still many issues which need to be worked out in research of nonlinear flow in low permeability reservoirs. For this reason, a new flow model was deduced in view of the caplillary model. Meanwhile, the denotation of parameters in the new model was explained detailedly. On the basis of the new model, theroy of single phase flow in low permeability reservoirs was set up. The single-phase model was introduced into two-phase flow on the basis of the theory
中图分类号:TE348
Nonlinear percolation theory and numerical simulation in low permeability reservoirs
JIANG Rui-zhong1, YANG Ren-feng2, MA Yong-xin3 ,ZHUANG Yu1, LI Lin-kai1
DOI:10.3969/j.issn1000-4874.2011.04.008
低渗透油藏非线性渗流理论 及数值模拟方法*
姜瑞忠 1, 杨仁锋 2, 马勇新 3 ,庄煜 1, 李林凯 1,
(1. 中国石油大学(华东) 石油工程学院, 山东青岛 266555, Email: jrzhong@126.com; 2. 中海石油研究总院, 北京 100027; 3. 中海石油有限公司湛江分公司, 广东湛江 524057)
* 收稿日期: 2011-02-04(2011-04-18 修改稿)
基金项目: 十一五国家重大专项(2008ZX05013) 作者简介: 姜瑞忠(1964-), 男, 江苏省溧阳市人, 教授, 博士.
姜瑞忠,等:低渗透油藏非线性渗流理论及数值模拟方法
445
of channel flow. According to the theory above, numerical simulation was set up. This simulation includes the influence of threshold pressure and bend segment of nonlinear flow in low permeability reservoirs. Calculation Results of reservoir performance with Darcy model, pseudo-threshold pressure gradient model, new nonlinear model separately indicate that: For low permeability reservoirs, most flow regimes in them are nonlinear and only a few flow regimes around wells are pseudo-linear, calculation results of nonlinear model are between those of Darcy model and those of pseudo-threshold pressure gradient model. Key words: low permeability reservoirs; nonlinear flow model; numerical simulation
4
⎛ 8τ 0 ⎞ ⎜ ⎜ ∇P − 3 ( r − δ ) ⎟ ⎟ ⎝ ⎠
(2)
பைடு நூலகம்
油藏岩心相当于一组半径均为 r 的平行毛细管 埋置于固体之中的。如果与流动方向相垂直的每单 位横截面面积上有 N 根这样的毛细管, 则通过该多 孔介块的流量是
⎛ 8τ 0 K ⎛ δ⎞ ⎜ Q = A ⎜1 − ⎟ ⎜1 − μ ⎝ r⎠ ⎜ ⎛ δ⎞ ⎜ 3r ⎜1 − r ⎟��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
摘
要:针对低渗透油藏非线性渗流理论与数值模拟方法方面存在的大量问题,从毛细管模型出发,推导了低渗透
油藏非线性渗流新模型,详细解释了新模型中特有的物理参数内涵;并由此建立了低渗透油藏非线性单相渗流理论,与 相对渗透率引入“渠道流”假设一致,将单相非线性新模型推广到两相渗流中,建立了能够同时考虑启动压力梯度、非线 性渗流弯曲段连续变化的数值模拟方法。根据所建立的低渗透油藏单相稳态和非稳态渗流理论以及数值模拟方法,开展 了达西、拟启动压力梯度和非线性模型的油藏动态对比计算。结果表明:低渗透油藏主要受非线性渗流控制,仅井点的 少数网格存在拟线性流动,非线性模型计算的结果介于达西和拟启动线性模型之间。 关 键 词:低渗透油藏;非线性渗流模型;数值模拟技术 文献标识码:A
v=
q r2 = ∇P πr 2 8μ
(1)
r2 类似于 8 介质的渗透率 K 。 低渗透油藏流体渗流存在启动压 力梯度以及非线性段,Hagen–Poisseuille 定律已经 不再适用。考虑边界层和屈服应力,式(1)可修 正为
式中的 q 是总流量, v 是管中平均流速,
π(r −δ ) q= 8μ
(1. School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266555, China; 2. CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China; 3. Zhanjiang Branch of CNOOC, Zhanjiang 524057, China)
1 引言
目前低渗透油藏的动态计算主要有两种模型: 达西模型和拟启动压力梯度模型[1]。 基于达西模型的方法的原理是:只要有压力梯 度,流体即流动。此模型乐观地夸大了低渗透油藏 中流体的渗流能力:平面上,除等压区造成的死油 区外,全是可动油区;纵向上,所有储层参与流动, 全部动用。该模型总是能建立有效驱替方式,对采 油速度、采出程度和最终采收率等的计算结果偏 高。因此,利用该模型无法对低渗井网井距进行合 理评价。 基于拟启动压力梯度模型的方法悲观地夸大 了低渗透油藏中流体的渗流阻力:平面上,除等压 区外,驱动压力梯度达不到流动条件的地方都会造 成死油区; 纵向上, 有效驱替方式不能建立的储层, 不能动用。因此该模型对采油速度、采出程度和最 终采收率等的计算结果偏低,有效驱替方式较难建 立,优选的井网井距偏小。 实际上,室内试验和矿场应用都表明,低渗透 储层开发主要受非线性流动控制[2,3]。 目前提出的非 线性渗流模型,主要都是利用唯象理论拟合获得 的,还没有见到一个有着坚实理论基础的渗流模 型。笔者针对上述问题,提出了一个非线性渗流新 模型,并以此为基础建立了一种非线性渗流分析方 法,可以用来客观地评价井网井距、有效驱替方式 和剩余油的分布。
中图分类号:TE348
Nonlinear percolation theory and numerical simulation in low permeability reservoirs
JIANG Rui-zhong1, YANG Ren-feng2, MA Yong-xin3 ,ZHUANG Yu1, LI Lin-kai1
DOI:10.3969/j.issn1000-4874.2011.04.008
低渗透油藏非线性渗流理论 及数值模拟方法*
姜瑞忠 1, 杨仁锋 2, 马勇新 3 ,庄煜 1, 李林凯 1,
(1. 中国石油大学(华东) 石油工程学院, 山东青岛 266555, Email: jrzhong@126.com; 2. 中海石油研究总院, 北京 100027; 3. 中海石油有限公司湛江分公司, 广东湛江 524057)
* 收稿日期: 2011-02-04(2011-04-18 修改稿)
基金项目: 十一五国家重大专项(2008ZX05013) 作者简介: 姜瑞忠(1964-), 男, 江苏省溧阳市人, 教授, 博士.
姜瑞忠,等:低渗透油藏非线性渗流理论及数值模拟方法
445
of channel flow. According to the theory above, numerical simulation was set up. This simulation includes the influence of threshold pressure and bend segment of nonlinear flow in low permeability reservoirs. Calculation Results of reservoir performance with Darcy model, pseudo-threshold pressure gradient model, new nonlinear model separately indicate that: For low permeability reservoirs, most flow regimes in them are nonlinear and only a few flow regimes around wells are pseudo-linear, calculation results of nonlinear model are between those of Darcy model and those of pseudo-threshold pressure gradient model. Key words: low permeability reservoirs; nonlinear flow model; numerical simulation
4
⎛ 8τ 0 ⎞ ⎜ ⎜ ∇P − 3 ( r − δ ) ⎟ ⎟ ⎝ ⎠
(2)
பைடு நூலகம்
油藏岩心相当于一组半径均为 r 的平行毛细管 埋置于固体之中的。如果与流动方向相垂直的每单 位横截面面积上有 N 根这样的毛细管, 则通过该多 孔介块的流量是
⎛ 8τ 0 K ⎛ δ⎞ ⎜ Q = A ⎜1 − ⎟ ⎜1 − μ ⎝ r⎠ ⎜ ⎛ δ⎞ ⎜ 3r ⎜1 − r ⎟��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
摘
要:针对低渗透油藏非线性渗流理论与数值模拟方法方面存在的大量问题,从毛细管模型出发,推导了低渗透
油藏非线性渗流新模型,详细解释了新模型中特有的物理参数内涵;并由此建立了低渗透油藏非线性单相渗流理论,与 相对渗透率引入“渠道流”假设一致,将单相非线性新模型推广到两相渗流中,建立了能够同时考虑启动压力梯度、非线 性渗流弯曲段连续变化的数值模拟方法。根据所建立的低渗透油藏单相稳态和非稳态渗流理论以及数值模拟方法,开展 了达西、拟启动压力梯度和非线性模型的油藏动态对比计算。结果表明:低渗透油藏主要受非线性渗流控制,仅井点的 少数网格存在拟线性流动,非线性模型计算的结果介于达西和拟启动线性模型之间。 关 键 词:低渗透油藏;非线性渗流模型;数值模拟技术 文献标识码:A
v=
q r2 = ∇P πr 2 8μ
(1)
r2 类似于 8 介质的渗透率 K 。 低渗透油藏流体渗流存在启动压 力梯度以及非线性段,Hagen–Poisseuille 定律已经 不再适用。考虑边界层和屈服应力,式(1)可修 正为
式中的 q 是总流量, v 是管中平均流速,
π(r −δ ) q= 8μ
(1. School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266555, China; 2. CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China; 3. Zhanjiang Branch of CNOOC, Zhanjiang 524057, China)
1 引言
目前低渗透油藏的动态计算主要有两种模型: 达西模型和拟启动压力梯度模型[1]。 基于达西模型的方法的原理是:只要有压力梯 度,流体即流动。此模型乐观地夸大了低渗透油藏 中流体的渗流能力:平面上,除等压区造成的死油 区外,全是可动油区;纵向上,所有储层参与流动, 全部动用。该模型总是能建立有效驱替方式,对采 油速度、采出程度和最终采收率等的计算结果偏 高。因此,利用该模型无法对低渗井网井距进行合 理评价。 基于拟启动压力梯度模型的方法悲观地夸大 了低渗透油藏中流体的渗流阻力:平面上,除等压 区外,驱动压力梯度达不到流动条件的地方都会造 成死油区; 纵向上, 有效驱替方式不能建立的储层, 不能动用。因此该模型对采油速度、采出程度和最 终采收率等的计算结果偏低,有效驱替方式较难建 立,优选的井网井距偏小。 实际上,室内试验和矿场应用都表明,低渗透 储层开发主要受非线性流动控制[2,3]。 目前提出的非 线性渗流模型,主要都是利用唯象理论拟合获得 的,还没有见到一个有着坚实理论基础的渗流模 型。笔者针对上述问题,提出了一个非线性渗流新 模型,并以此为基础建立了一种非线性渗流分析方 法,可以用来客观地评价井网井距、有效驱替方式 和剩余油的分布。