一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法技术

本发明专利技术公开了一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法，属于油藏数值模拟领域。包括以下步骤：建立电加热油页岩原位转化的细尺度模型，对其网格进行粗化，得到相应的粗尺度模型；简化粗、细尺度模型，并运行简化的粗、细尺度模型，得到简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值；通过迭代的方法，得到粗、细尺度模型各网格在每个时间步的干酪根浓度和干酪根分解速率；计算出各粗尺度网格反应频率因子的调整系数和活化能的调整系数；根据各粗尺度网格反应频率因子的调整系数和活化能的调整系数，调整各粗尺度网格的反应频率因子和活化能，并将调整后的粗尺度模型记为升尺度模型；使用升尺度模型进行油藏数值模拟计算。算。

【技术实现步骤摘要】
一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法


[0001]本专利技术属于油藏数值模拟领域，具体涉及一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法。

技术介绍

[0002]油页岩原位转化数值模拟涉及复杂的热和能量的转换、化学反应以及多相流动过程。为了满足数值模拟的准确度，油页岩原位转化数值模型需要尺度足够细的网格。但是，细尺度的数值模型由于网格数量多，模拟耗时长，计算效率较低。因此，目前亟需通过升尺度方法获得准确度较高的粗尺度油页岩原位转化数值模型，提高计算效率。
[0003]虽然目前已有多种升尺度技术，但这些技术主要针对于不包含温度变化和化学反应的流动问题，而用于油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法很少。另一方面，目前针对油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法仅应用于一维和二维模型，并未涉及三维模型，而三维的数值模型更能体现实际的油页岩原位转换过程。此外，目前用于油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法需要修改数值模拟器的内部源代码，然而，商业数值模拟器（如Eclipse和CMG STARS）一般是闭源的，其用户无法接触到内部源代码，因此无法应用以上升尺度方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述不足，提出了一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法。本升尺度方法共需模拟计算三个模型，分别为简化的粗尺度模型、简化的细尺度模型和升尺度模型，这三个模型的模拟计算速度显著快于细尺度模型。因此，本升尺度方法在保证计算精度的前提下，显著提高了模型的计算速度。
[0005]本专利技术具体采用如下技术方案：一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法，包括以下步骤：（1） 建立电加热油页岩原位转化的细尺度模型，对其网格进行粗化，得到相应的粗尺度模型；（2） 简化粗、细尺度模型，并运行简化的粗、细尺度模型，得到简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值；简化的粗、细尺度模型在每个时间步的温度值近似等于未简化的粗、细尺度模型；（3） 根据未简化的粗、细尺度模型的初始参数，以及简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值，通过迭代的方法，得到粗、细尺度模型各网格在每个时间步的干酪根浓度和干酪根分解速率；（4） 根据粗、细尺度模型各网格的干酪根分解速率，计算出各粗尺度网格反应频率因子的调整系数和活化能的调整系数；（5） 根据各粗尺度网格反应频率因子的调整系数和活化能的调整系数，调整各粗尺度网格的反应频率因子和活化能，并将调整后的粗尺度模型记为升尺度模型；
（6） 使用升尺度模型进行油藏数值模拟计算。
[0006]优选地，步骤（2）中粗、细尺度模型的简化方法为：将粗、细尺度模型的孔隙度、渗透率和各组分的初始饱和度设为0，并关闭生产井，只保留电加热井向油藏供热。
[0007]优选地，步骤（4）中各粗尺度网格反应频率因子的调整系数的计算如式（1）：
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（1）其中，为粗尺度网格的反应频率因子的调整系数，为粗尺度网格的干酪根分解速率的最大值与该粗尺度网格中所有细尺度网格的平均干酪根分解速率的最大值之比。
[0008]优选地，步骤（4）中各粗尺度网格活化能的调整系数的计算方法如式（2）所示：
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（2）其中，和分别为粗尺度网格的干酪根分解速率达到所需的时间和达到最大值所需的时间，为粗尺度网格中所有细尺度网格的平均干酪根分解速率达到最大值所需的时间。
[0009]优选地，步骤（5）中各粗尺度网格反应频率因子的调整方法如式（3）所示：
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（3）其中，为反应频率因子的初始值，为粗尺度网格的反应频率因子的调整值，由步骤（4）计算得到。
[0010]优选地，步骤（5）中各粗尺度网格活化能的调整方法如式（4）和式（5）所示，式（4）为反应动力学方程：
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（4）
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（5）其中，为粗尺度网格中所有细尺度网格的平均干酪根分解速率，为根据反应动力学方程式（4）计算出的粗尺度网格的活化能的一次调整值，为粗尺度网格的绝对温度，为气体常数，为粗尺度网格的孔洞孔隙度，即固体孔隙度
与流体孔隙度之和，为粗尺度网格的干酪根的摩尔浓度，为反应级数，和均由步骤（3）中的迭代计算得到， 为粗尺度网格的活化能的二次调整值，由步骤（4）计算得到，当粗尺度网格的温度达到干酪根分解反应的活跃温度时，即当等于干酪根分解反应的活跃温度时，将粗尺度网格的、、和，以及粗尺度网格i中所有细尺度网格的平均干酪根分解速率代入式(4)，得到；再将和代入式(5)，得到。
[0011]本专利技术具有如下有益效果：该方法在保证计算精度的前提下，显著提升了模拟计算速度，大幅节省了包含热
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固
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流
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化的电加热油页岩原位转化数值模型的模拟时间。
[0012]该方法不仅适用于一维和二维模型，还可应用于三维模型，更能体现油页岩原位转化的实际过程。
[0013]该方法无需修改油藏数值模拟器的内部源代码，可直接应用于闭源的商业油藏数值模拟软件，如Eclipse和CMG STARS软件。
附图说明
[0014]图1为一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法的流程框图；图2为实施例一的细尺度模型Ⅰ示意图；图3为实施例一的粗尺度模型Ⅰ示意图；图4为实施例一中细尺度模型Ⅰ、粗尺度模型Ⅰ和升尺度模型Ⅰ的单个网格的干酪根分解速率曲线；图5为实施例一中细尺度模型Ⅰ、粗尺度模型Ⅰ和升尺度模型Ⅰ的日产油量曲线；图6为实施例二的细尺度模型Ⅱ示意图；图7为实施例二的粗尺度模型Ⅱ示意图；图8为实施例二中细尺度模型Ⅱ、粗尺度模型Ⅱ和升尺度模型Ⅱ单个网格的干酪根分解速率曲线；图9为实施例二中细尺度模型Ⅱ、粗尺度模型Ⅱ和升尺度模型Ⅱ的日产油量曲线；图10为实施例二中细尺度模型Ⅱ、粗尺度模型Ⅱ和升尺度模型Ⅱ的日产气量曲线；图11为实施例二中细尺度模型Ⅱ、粗尺度模型Ⅱ和升尺度模型Ⅱ的日产液量曲线。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：
结合图1，一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法，包括以下步骤：（1） 建立电加热油页岩原位转化的细尺度模型，对其网格进行粗化，得到相应的粗尺度模型。
[0016]（2）简化粗、细尺度模型，并运行简化的粗、细尺度模型，得到简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值；简化的粗、细尺度模型在每个时间步的温度值近似等于未简化的粗、细尺度模型；粗、细尺度模型的简化方法为：将粗、细尺度模型的孔隙度、渗透率和各组分的初始饱和度设为0，并关闭生产井，只保留电加热井向油藏供热。
[0017]（3） 根据未简化的粗、细尺度模型的初始参数，以及简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值，通过迭代的方法，得到粗、细尺度模型各网格在每个时间步的干酪根浓度和干酪根分解速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法，其特征在于，包括以下步骤：（1） 建立包含热
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固
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流
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化的电加热油页岩原位转化细尺度模型，对其网格进行粗化，得到相应的粗尺度模型；（2） 简化粗、细尺度模型，并运行简化的粗、细尺度模型，得到简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值；简化的粗、细尺度模型在每个时间步的温度值近似等于未简化的粗、细尺度模型；（3） 根据未简化的粗、细尺度模型的初始参数，以及简化的粗、细尺度模型各网格在每个时间步的温度值，通过迭代的方法，得到粗、细尺度模型各网格在每个时间步的干酪根浓度和干酪根分解速率；（4） 根据粗、细尺度模型各网格的干酪根分解速率，计算出各粗尺度网格反应频率因子的调整系数和活化能的调整系数；（5） 根据各粗尺度网格反应频率因子的调整系数和活化能的调整系数，调整各粗尺度网格的反应频率因子和活化能，并将调整后的粗尺度模型记为升尺度模型；（6） 使用升尺度模型进行油藏数值模拟计算。2.如权利要求1所述的一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法，其特征在于，步骤（2）中粗、细尺度模型的简化方法为：将粗、细尺度模型的孔隙度、渗透率和各组分的初始饱和度设为0，并关闭生产井，只保留电加热井向油藏供热。3.如权利要求1所述的一种电加热油页岩原位转化数值模拟的升尺度方法，其特征在于，步骤（4）中各粗尺度网格反应频率因子的调整系数的计算如式（1）：
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（1）其中，为粗尺度网格的反应频率因子的调整系数，为粗尺度网格的干酪根分解速率的最大值与该粗尺度网格中所有细尺度网格的平均干酪根分解速率的最大值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李航宇，谭祁智，刘树阳，徐建春，王彦集，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：