低浓度表面活性剂与相态结合的三元复合驱计算机仿真方法技术

一种低浓度表面活性剂与相态结合的三元复合驱计算机仿真方法，包括主、从计算机系统、计算机仿真软件包ＤＱＣＨＥＭ、计算机操作系统，主、从计算机系统包括一个位于前台的ＰＣ计算机和位于后台的工作站，以及与仿真配套的计算机外部设备，前台计算机中存放着系统仿真服务程序ＳＳＳＰ，通过人机对话对仿真任务进行组织及过程控制，后台工作站完成仿真过程中的各种数据处理及复杂计算任务，其特征是：所述的ＤＱＣＨＥＭ包括三元复合驱体系模型描述及生成软件ＡＳＰＥＸＴＭＤＧ、化学平衡反应方程组求解计算软件ＣＨＥＭＥＱＣＮＴ、仿真前后数据处理软件ＦＤＥＤＰＳＷ；所述的ＡＳＰＥＸＴＭＤＧ既能描述相态、也能描述非相态驱油体系的理化平衡反应；用ＤＱＣＨＥＭ进行三元复合驱计算机仿真，包括如下主要步骤：　　　　１）启动主、从计算机，系统仿真服务软件对系统初始化，待显示器上显出人机对话菜单后，操作人员键入具体仿真命令，由主机生成仿真控制字ＳＷＭＣＷ，并设置初始迭代时间步长；　　　　２）主机根据仿真控制字从数据源获得所论仿真区块的实际油藏地质特征、仿真节点数、所用驱油材料在驱油体系中所占组分、各类钻井特征及所用驱油段塞注入程序等基础数据，接着由ＦＤＥＤＰＳＷ之关键字数据文件输入软件、变长度数组生成软件、变厚度参数与死节点处理软件对基础数据进行预处理，形成仿真输入数据流，送至工作站的ＣＨＥＭＥＱＣＮＴ程序入口处；　　　　３）先完成压力方程系数矩阵元素的计算，然后根据驱油体系中有无表活剂及其浓度的大小，对仿真驱油体系进行相态、非相态判断；　　　　４）当注入到驱油体系中的表活剂后使临界胶束浓度ＣＭＣ≤某一数值时，驱油体系为非相态，则按下述“关联度建模法”建立该体系的计算机仿真数学模型；当ＣＭＣ＞某一数值时，则直接从５）开始进行计算机仿真计算：　　　　（１）根据每一口井位的地质特性及其不同的地下坐标，先把整个驱油体系用网格划分为界面特性各不相同的ｋ个“子驱油体系块”（ｋ＝１、２、３……），并用ｋ个子化学平衡反应模型ＣＨＥＭＥＱＳＭ（ｋ）对大系统中的每个子系统进行描述；　　　　（２）根据在实验室条件下实测得到的“表活剂、碱、聚合物与界面张力活性关系图”，计算出每个子区块的界面张力等参数数据，作为原始输入数据，经ＳＳＳＰ处理形成数据流后，送ＣＨＥＭＥＱＣＮＴ的程序入口，并对每个子化学平衡反应模型ＣＨＥＭＥＱＳＭ（ｋ）的参数进行赋值；　　　　（３）以ｋ为“循环控制”和“关联控制”变量，按下述步骤依次对每个化学平衡反应模型ＣＨＥＭＥＱＳＭ（ｋ）进行求解计算及解的关联重组，得出总体采油方案与井工制度；　　　　５）在ＳＳＳＰ的监控下，先用“仿真输入数据流”对三元复合驱仿真模型ＡＳＰＥＸＴＭＤＧ中的相对渗透率、粘度、浓度、饱和度、毛管力等变量赋值，并计算传导率、对流中的浓度项，然后用ＣＨＥＭＥＱＣＮＴ依次进行以下求解计算：　　　　（１）根据压力方程ＰＲＳＳＵＲＥＱ求解相压力、相流速和井的压力限制、井的注入和产出速率；　　　　（２）根据物质平衡方程ＭＡＳＢＬＣＥＱ、浓度方程，求解出各种组分的总浓度、注入的ＰＶ数及采出程度、相比例和井筒产出液的组成；　　　　（３）根据能量守恒方程ＥＮＧＣＳＶＥＱ进行化学平衡计算，解出新的离子平衡环境；　　　　（４）利用化学平衡模型计算有效含盐量、醇的分配系数和其它相关组分的浓度；　　　　（５）进行“相态闪蒸计算”，求解相饱和度和相组成；　　　　（５）利用上述结果计算界面张力、毛管数、相剩余饱和度、相对渗透率、相密度、相粘度、渗透率下降系数；　　　　６）将本次的仿真结果存储于专用缓存区ＢＵＦＦＥＲ的规定存储单元ＣＥＬＬ（ｉ）中；　　　　７）判断当前仿真井的工作状态，即根据其是否完井，或是否已关井／开井，如已关井，则依次读入下一口井的类型及参数，即注入井、生产井、定压井、定产井、射孔方向（ｘ，ｙ，ｚ）、井的工作状态，和井的运行参数和段塞成分，并计算下一次迭代所需压力方程系数矩阵的元素与迭代时间步长，经动态更新后，执行从４）开始的新一轮迭代计算；　　　　８）以仿真推演时间变量Ｔ是否达到设定的最大值为判据，判断要否继续进行仿真，如需继续迭代，则更新时间变量后执行从２）开始的循环，直到迭代计算结果满足仿真要求；　　　　９）用ＦＤＥＤＰＳＷ对暂存于ＢＵＦＦＥＲ之ＣＥＬＬ（ｉ）中的数据进行结果处理，生成“三元复合驱采油综合工艺文件”，然后以多种媒体的形式输出对比结果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于石油开采的计算机仿真方法，特别是一种低浓度表面活性剂与相态相结合的三元复合驱计算机仿真方法。
技术介绍
在未来相当长的时间内，石油、天然气等仍会在能源工业中扮演相当重要的作用。世界各国都在千方百计地勘探、寻找此类能源的新产地，或通过挖潜增加产量、延长老油气田寿命，尤其对于石油储量不太丰富的国家更是如此。我国以大庆油田为例，它经过30年(以年产5000万吨原油的产量)连续不断地开采，主力矿区目前基本上已进入高含水后期，但由于(1)大庆油田的油藏是不同时期、不同规模、不同类型的河道砂岩交错叠置组成的，无论是成因还是横向分布状况都非常复杂，因而即使在传统的主采区，仍有存在着有开采价值的剩余油区块；(2)油层的纵向分布非均匀性严重，在此方向上的油层多达上百个，由于技术上的原因，有些层面尚未开采，尤其是其纵深层更是如此，也就是说在这些层面里也蕴藏着一些油藏等待开发；(3)油田分布面积较大，非均质性特别严重，根据地质学分析，在核心区周围还存在着一些“不连续油藏构造”。这说明大庆油田地下现在还埋藏着相当数量的剩余油，但其开采难度却越来越大，弄清油田剩余油的精细分布(特别是那些薄差油层、含水油层和位于传统核心区周边地区的离散分布油藏)非常重要，而能把剩余油开采出来，继续确保油田的高产、稳产及可持续发展，延缓油田的衰老，把地下油藏变成现实的能源财富则非常必要。然而过去许多油田无论是在石油勘探、还是开发方面，多采用“经验-预测分析-小试-中试”为主的“较为初级的”科研模式，其中的许多数据处理任务也多以“手工作业”为主。采用这种方法存在一些缺陷(1)很难给出能准确、全面描述“地质结构非常复杂、非均质特性严重”这类油田实际的驱油体系的数学模型；(2)即使能给出简化的数学模型，但建模过程中原始数据准备的工作量非常巨大，求解模型也非常困难，不仅枯燥、耗时，甚至根本就无法进行。所以，用这种研究方法很难避免盲目性，研究的效费比也不高，因而很难适应象大庆油田这样的超大型企业持续发展的需要。由于上述两个原因，必须采用全新的、能把“人的智慧”与“计算机的数据存储与处理能力”结合起来、优势能够互补的研究方法，例如“计算机仿真”方法，来大大提高研究的质量，减少石油开采的盲目性，避免造成人力、物力、财力上的浪费。大庆油田从“八五”开始就开展了这方面的研究工作，尤其是三元复合驱数值模拟，并已显示出了这种方法的良好应用前景。但随着三元复合驱技术的发展，原有的“数值仿真软件”已经不适合大规模的矿场应用；1997年，申请人前后分别从加拿大Gcomp公司和美国德州大学先后引进了“ASP(Alkali-Surfactant-Polymer)碱—表活剂—聚合物复合驱模型”和“UTCHEM(University Texas Chemistry)三元复合驱油软件”，但是这两种模型及软件都是为学校教学服务的，仍然存在一些问题(1)对稀体系、非相态驱油体系模型的描述能力较差，无法满足油田实际仿真的需要；(2)对仿真模型(即非线性微分方程组)的求解方法不稳定、计算速度慢，还经常因遇到“奇异矩阵求逆”及“g1、g2、s1、s2代码出错”等问题，经常致使仿真无法正常进行；(3)缺乏对仿真输入/输出数据进行有效处理(即前后数据处理)的数据加工程序，以致影响“模型的建立”及对仿真结果数据的利用；(4)实用性及商品化程度比较低，应用范围非常有限。针对ASP及UTCHEM所存在的缺陷，必须进行科技创新，专利技术一种技术更加先进的三元复合驱计算机仿真方法，该方法应具有“所采用的仿真数学模型功能齐全、模型的求解方法先进实用、所得到的仿真结果对油田的工业化开采有重要指导意义以及便于应用和普及”等特点，以便为油田的可持续发展提供强有力的技术支持。专利技术的内容本专利技术的目的在于提供一种既能描述稀体系非相态、又能描述浓体系相态的功能齐全的计算机仿真数学模型(非线性微分方程组)及具有强大数据处理能力(前处理)的建模技术，提供一个能对所述模型进行快速、高精度、可靠求解计算的“计算方法”，以及一种能有效利用所述仿真结果的数据处理(后处理)技术，以适应表面活性剂注入浓度比较低的油田对三元复合驱技术研究和实际应用的需要，为油田的可持续发展提供强有力的技术支持。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种，包括主、从计算机系统、计算机仿真软件包DQCHEM、计算机操作系统，主、从计算机系统包括一个位于前台的PC计算机和位于后台的工作站，以及与仿真配套的计算机外部设备，前台计算机中存放着系统仿真服务程序SSSP，通过人机对话对仿真任务进行组织及过程控制，后台工作站完成仿真过程中的各种数据处理及复杂计算任务，其特征是所述的DQCHEM包括复杂油藏地质结构描述软件CGCDSW、三元复合驱体系模型描述及生成软件ASPEXTMDG、化学平衡反应方程组求解计算软件CHEMEQCNT、仿真前后数据处理软件FDEDPSW；所述的ASPEXTMDG既能描述相态、也能描述非相态驱油体系的理化平衡反应；用DQCHEM进行三元复合驱计算机仿真，包括如下主要步骤1)启动主、从计算机，系统仿真服务软件对系统初始化，待显示器上显出人机对话菜单后，操作人员键入具体仿真命令，由主机生成仿真控制字SWMCW，并设置初始迭代时间步长；2)主机根据仿真控制字从数据源获得所论仿真区块的实际油藏地质特征、仿真节点数、所用驱油材料在驱油体系中所占组分、各类钻井特征及所用驱油段塞注入程序等基础数据，接着由FDEDPSW之关键字数据文件输入软件、变长度数组生成软件、变厚度参数与死节点处理软件对基础数据进行预处理，形成仿真输入数据流，送至工作站的CHEMEQCNT程序入口处；3)先完成压力方程系数矩阵元素的计算，然后根据驱油体系中有无表活剂及其浓度的大小，对仿真驱油体系进行相态、非相态判断；4)当注入到驱油体系中的表活剂后使临界胶束浓度CMC≤某一数值时，驱油体系为非相态，则按下述“关联度建模法”建立该体系的计算机仿真数学模型；当CMC＞某一数值时，则直接从5)开始进行计算机仿真计算(1)根据每一口井位的地质特性及其不同的地下坐标，先把整个驱油体系用网格划分为界面特性各不相同的k个“子驱油体系块”(k＝1、2、3……)，并用k个子化学平衡反应模型CHEMEQSM(k)对大系统中的每个子系统进行描述；(2)根据在实验室条件下实测得到的“表活剂、碱、聚合物与界面张力活性关系图”，计算出每个子区块的界面张力等参数数据，作为原始输入数据，经SSSP处理形成数据流后，送CHEMEQCNT的程序入口，并对每个子化学平衡反应模型CHEMEQSM(k)的参数进行赋值；(3)以k为“循环控制”和“关联控制”变量，按下述步骤依次对每个化学平衡反应模型CHEMEQSM(k)进行求解计算及解的关联重组，得出总体采油方案与井工制度；5)在SSSP的监控下，先用“仿真输入数据流”对三元复合驱仿真模型ASPEXTMDG中的相对渗透率、粘度、浓度、饱和度、毛管力等变量赋值，并计算传导率、对流中的浓度项，然后用CHEMEQCNT依次进行以下求解计算(1)根据压力方程PRSSUREQ求解相压力、相流速和井的压力限制、井的注入和产出速率；(2)根据物质平衡方程M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬梅，廖广志，牛金刚，陈国，顾根深，王本，周正祥，
申请(专利权)人：大庆油田有限责任公司，
类型：发明
国别省市：