常规稠油化学驱模拟油气摩尔分数场的方法.pdf

2 0 1 2年 4月 第 3 l卷第 2期 大庆石油地质与开发 P e t r o l e u m Ge o l o g y a n d Oi l fie l d De v e l o p me n t i n Da q i n g Ap r ．，2 0 1 2 V0 1 ． 3l No ． 2 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N ． 1 0 0 0 - 3 7 5 4 ． 2 0 1 2 ． 0 2 ． 0 3 3 常规稠油化学驱模拟油气摩尔分数场的方法 刘 英李彦来马奎前 中海石油有 限公司天津分公 司，天津 塘沽3 0 0 4 5 2 摘要化学驱模拟器 C M G提供的由黑油模型向化学驱模型自动转换工具由于不能转换多套 P V T ，存在转换后模型 中油气摩尔分数场为常数而无法体现原油性质分布差异的问题。应用 L a s a t e r 公式，建立了溶解气油比、原油相对 密度、摩尔质量分布与油气组分摩尔分数场之间的关系，从而获取化学驱模拟器中所需的油气组分摩尔分数分布 场，再根据获取的摩尔分数场准确表征地下原油性质的分布。经过渤海某油田实际模型验证，计算结果准确可靠， 能有效避免模型转换后流体性质非均质性表征不准的问题。 关键词 化学驱 ；数值模拟 ；原油黏度 ；摩尔分数 中图分类号T E 3 4 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 - 3 7 5 4 2 0 1 2 0 2 0 1 6 3 ． 0 4 S I M ULATI NG M THoD oF THE PETRoLEUM M oLE FRACTI oN FI ELD I N CHE ⅡCAL FLooDI NG FOR CONVENTI ONAL HEAVY oI L LI U Yi n g， L I Ya n l a i ， MA Ku i q i a n T i a n j i n B r a n c h C o m p a n y o f C N O O C L t d ． ，T a n g g u 3 0 0 4 5 2 ，C h i n a Abs t r a c t Th e c u r r e n t c h e mi c a l flo o d i n g s i mu l a t o r CMG c a n p r o v i d e t he t o o l t o a u t o ma t i c a l l y c o n v e r t t h e Bl a c k Oi l Mo d e l t o c h e mi c a l fl o o d i n g mo d e l ，b u t i t c a n n o t c o n v e r t mu l t i p l e s e t s o f P vT ． T h e r e f o r e- t h e p r o b l e ms a r e r e s u l t e d i n c o n s t a n t p e t r o l e u m mo l e - - f r a c t i o n f i e l d i n t h e p o s t - c o n v e r s i o n mo d e l a n d f u r t h e r mo r e t h e d i f f e r e n t i a l i n c r u d e o i l p r o p e rti e s ’ d i s t r i b u t i o n s c a n n o t b e d i s p l a y e d ． W i t h t h e h e l p o f L a s a t e r F o rm u l a，t h e r e l a t i o n s a mo n g t h e d i s s o l v e d g a s o i l r a t i o， r e l a t i v e d e n s i t y o f t h e c ru d e o i l ，d i s t r i b u t i o n o f mo l e ma s s a n d o i l g a s c o mp o s i t i o n s’ mo l e f r a c t i o n fi e l d a r e e s t a b l i s h e d，a n d t h e n t h e n e e d e d l a t e r c a n b e o b t a i n e d f o r t h e c he mi c a l flo o di n g s i mu l a t o rf u r t h e rm o r e a c c o r d i n g t o t h e fie l d，t h e d i s t r i b u t i o n s o f c ru d e o i l p r o p e rti e s c a n b e a c c u r a t e l y c h a r a c t e r i z e d．T h r o u g h t h e v e r i fic a t i o n o f p r a c ． t i c a l mo d e l o f o n e o f B o h a i Oi l f i e l d s ， t h e c a l c u l a t i o n s a r e a c c u r a t e a n d r e l i a b l e， a n d mo r e o v e r t h e me t h o d c a n e f f e c ． t i v e l y a v o i d t h e p r o b l e m o f i n a c e ur a t e c h a r a c t e riz a t i o n o f fl u i d h e t e r o g e n e i t y a f t e r t h e c o n v e r s i o n o f t h e mo d e l s ． Ke y wo r d sc h e mi c a l flo o d i n g；n u me r i c a l s i mu l a t i o n； 0 i l v i s c o s i t y；mo l e f r a c t i o n 受成藏历史 、重力分异 以及油水关系等因素的 影响，实际油藏中不同部位地下原油性质存在较大 差异。如何在数值模拟过程 中准确表征地下原油非 均质性，是保证模拟计算结果准确的关键 。弱凝 胶调驱等化学驱技术结合了聚合物驱 “ 改善油水流 度 比”和调剖 “ 改善油藏非均质性 ”的特点，可以 收稿 日期 2 0 1 1 1 2 1 2 改回日期 2 0 1 2 - 0 1 2 0 基金项目国家重大科技专项 “ 海上稠油高效开发新技术” 2 0 0 8 Z X 0 5 2 4 资助。 作者简介刘英，女 ，1 9 6 0年生，高级工程师，从事海上油气田开发研究。 E ma i l l i u y i n g 2 c n o o c ． c o m． c n 1 6 4 大庆石油地质与开发 2 0 1 2年 有效解决水驱稠油油藏非均质性和油水流度大 的 2 个突出矛盾，成为控制注入水指进 、扩大波及体积 、 改善稠油驱替效果的有效方法，弱凝胶调驱技术在 油 田开发中的作用越来越受到重视 。渤海油 田稠油 储量巨大 ，在 已开发油 田中稠油油 田占 8 0 ％左右。 稠油油田油水黏度比高、非均质性严重，水驱开发 过程中注入水突进现象十分严重，因此，必须采取 调、堵相结合的措施 ，抑制注入水的突进。近年来 ， 渤海油田在不 同的油 田、区块开展 了一系列化学调 驱稳油控水技术矿场试验 ，例如弱凝胶调驱 、区 块整体调剖等 ，均取得 了一定程度的降水增油效果。 目前渤海油田常规数值模拟研究是采用 E C L I P S E的 黑油模型 ，而弱凝胶调驱方案研究需要应用 C MG化 学驱模 拟器，且 C M G提供 由 E c l i p s e黑 油转换 为 C M G的黑油模 型 I M E X以及 I ME X转换为化学 驱组分模型 S T A R S 的工具软件。但 自动转化过 程中只能选择一套 P V T数据 ，转换后油气摩尔分数 为常数 ，导致油藏原油黏度为常数 ，不能正确表征 原油黏度随构造 的变化 J 。为此，急需一套科学 的 获取黑油模型向化学驱模型转换过程中的摩尔分数 场 ，正确描述原油的非均质性 。 l 。 ∑X i l 。 2 油相中各个组分按照非线性混合原则计算 驯。 对于混合物 中的某一项，将其用非线性权重 函数- 厂 代替 拉格 朗 日线性 混合 函数 中的权 重 - - , f ，并假设替换后各混合物权重总和仍 为 1 ，推 导得 f x Ⅳ ∑ 1 3 N 4 4 l 0 n l x 。 o n x i l n tx 5 式中 。 原油黏度 ，m P a S ； 。 原油中第 组分黏度 ，m P a S ； X i 原油中第 i 组分摩尔分数 ； 。 。 原油中第 a组分黏度 ，m P a S ； o组分摩尔分数； 。 非线性表征函数。 由计算公式 2 和公式 5 可以看 出，含溶 解气稠油油藏地下原油黏度是油、气两相摩尔分数 的函数。 1稠油油藏地下原油黏度分布规律 3油气摩尔分数场确定方法 影响原油黏度分布的主要 因素是油气组成 、温 度 、溶解气和压力。原油黏度随着溶解气增加而减 小。考虑溶解气 的影响 ，C h e w和 C o n n a l l y于 1 9 5 9 年提出饱和原油黏度和溶解气之间的关系式 。 4 1 其 中 A 5 ． 6 1 51 0 ～ R 1 。 。 坫 B f 3 ． 7 4 3 31 0 ～R 1 一 。 。 式 中 。 饱和原油的黏度 ，m P a S ； 。 脱气原油的黏度 ，mP a S ； R 溶解气油 比，1T I ／ m 。 一 般稠油油田地下原油黏度分布遵循以下规律 1 受重力分异作用影响，构造高部位原油性质一 般好于构造低部位 ； 2 受边底水氧化作用以及微 生物降解作用影响，距离边底水越近，原油性质越 差 2数值模拟器 中原油黏度表征方法 油相中各个组分按照拉格朗 日线性混合原则计 算 L a s a t e r 于 1 9 5 8年提 出溶解气 油 比与溶解气 摩尔 分数之间关系式 “ 。 ] 6 Rs 当 。 ≥0 ． 8 3 4 8时 M 6 4 6 ． 9 5 8 81 3 7 2 ． 1 2 8 7 1 ． 0 7 6 1 7 yo 当0 ． 7 8 8 3≤ 。0 ． 8 3 4 8 时 M 4 9 0 ． 2 2 3 78 5 7 ． 6 2 7 3 1 ． 0 7 6 1 8 yo 当 。0 ． 7 8 8 3时 Mo4 3 8 ． 8 8 8 97 3 0 ． 5 5 5 6 一1 9 yo 式中 油相中溶解气的摩尔分数 ； 。 地面脱气原油摩尔质量 ，g ／ too l ； 。 地面脱气原油相对密度。 公式 6 建立 了溶解气摩尔分数场与溶解气 油比、地面脱气原油摩尔质量、地面脱气原油相对 密度之间的关系，应用公式 6 能够建立黑油模 型的溶解气油 比参数场与化学驱模型所需摩尔分数 1 6 6 大庆石油地质 与开发 2 0 1 2钲 0 8 7 1 7 4 2 6 1 3 4 8 4 3 5 5 2 2 6 0 9 6 9 6 7 8 3 8 7 0 黏度／ m P a S 图3应用本 文方法处理后原油黏度分布 计算 结果 Fi g． 3 Cal c ul at e d res ul ts o f oi l vi s co si t y di s t ri b ut i o ns t hr o ug h t he p ro c es s of te x t m e th o d 动化。 5结论 1 对于地下流体性质随构造幅度变化较大的 常规稠油油藏化学驱模拟研究模型转换过程和其他 主流模拟器黑油模型向组分模型转换过程都可以应 用该方法。 2 该方法能够有效克服目前模拟器提供的由 黑油模型向化学驱模型转换过程 中，自动转换工具 不能转换多套 P w 或者 A P I 追踪的缺陷，准确获取 摩尔分数场 ，正确表征地下流体性质分布差异。 3 经过渤海某油田实际模型验证 ，计算方法 准确、有效 、方便 、快捷。 参考文献 [ 1 ]李 中锋 ，何Jl 1] ，门成全 ．黑油模型的预处理正交极小化解法 [ J ]．新疆石油地质，2 0 0 5 ，2 6 6 6 9 5 - 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