復雜地層油藏蒸汽注采數值模擬自適應網格法的研究.pdf

1、蒸汽注采是稠油油藏開發(fā)的主要手段。對于復雜地層油藏蒸汽注采過程的數值模擬，其中一個困難在于計算流場中存在一個溫度、飽和度劇烈變化的相變鋒面。在鋒面附近位置，物理量變化非常劇烈，計算網格的尺寸必須很小以滿足計算精度的要求，如果對計算區(qū)域采用均勻網格計算，則計算量將難以忍受;另外，由于地層的復雜性，往往采用非結構化網格處理，這勢必會增加數值離散上的復雜度，而若采用結構化網格，其尺度又會影響復雜區(qū)域的計算精度。因此，有必要建立高效而又精確的數

2、值模擬手段，自適應網格法就是本文的主要研究內容。
　　 本文工作的目標是將自適應網格法應用于復雜地層稠油油藏蒸汽注采過程的數值模擬，并研究引入自適應網格法后遇到的相關數學物理問題。
　　 對均質油藏的自適應網格展開研究。利用結構化程序設計方案編寫蒸汽注采自適應網格法程序，結構化的程序能夠很方便地將后續(xù)研究工作引入，從而大幅度縮減數值程序的編寫時間。二維與三維的均質油藏蒸汽輔助重力泄油(SAGD)算例顯示，自適應網格法能大

3、幅度提高模擬的計算速度，并且保持很高的計算精度。自適應網格結構也顯示計算區(qū)域中的精細網格數量大幅度減少。
　　 在將自適應網格技術應用到非均質油藏的模擬中時，對于自適應網格系統(tǒng)中的各層次粗網格，采用重正化方法計算等效滲透率。為削減網格取向效應的影響，對二維蒸汽驅的模擬采用九點離散格式，并建立自適應網格系統(tǒng)下非均質油藏的控制方程的離散方法。二維非均質油藏SAGD算例和蒸汽驅算例顯示，在此類油藏的模擬中，自適應網格法也能保持很高的計

4、算精度，并且能大幅度提高計算速度。
　　 對于復雜斷層油藏的模擬，本文提出將斷層處理成滲透率極低的介質，從而將斷層油藏類比于非均質油藏，對整個斷層油藏劃分均勻的結構化網格。對于網格系統(tǒng)中被斷層穿過的網格，文中對其等效滲透率的處理提出按流體流通通道進行計算的方法，而不是直接將網格的等效滲透率置為極低值。對于同時被斷層穿過的相鄰網格，本文提出，在計算它們之間的流量時，必須考慮斷層連續(xù)性的影響。對斷層油藏劃分結構化網格后，將自適應網格

5、技術應用其中。自適應網格系統(tǒng)中網格粗化僅依據所選物理量的空間變化，不專門針對斷層附近區(qū)域劃分精細網格。斷層區(qū)域將依據其附近物理量的變化適時地采用較粗網格計算，從而進一步提高自適應網格法程序的計算速度。對于斷層區(qū)域附近各層次粗網格，采用重正化方法計算其等效滲透率。二維SAGD算例及蒸汽驅算例表明，將斷層處理成滲透介質沒有破壞斷層本身的物理性質，而自適應網格法的引入大幅度提升了斷層油藏模擬的計算速度，同時與全精細網格法相比，自適應網格法也保

6、持了很高的計算精度。
　　 在對復雜邊界油藏進行數值研究時，結構化網格往往難以劃分。本文提出以一塊較大的矩形區(qū)域覆蓋整個計算區(qū)域，針對該矩形區(qū)域劃分結構化網格的辦法。網格結構中，位于邊界外的網格并不參與計算，整個計算復雜度沒有增加。為充分考慮邊界的影響，本文采用界面滲透率代替網格滲透率進行數值計算的方案，對被邊界穿過的界面提出滲透率的預處理方法。單相流的驗證算例顯示，該方案與預處理方法對于復雜邊界的模擬能夠取得很高的計算精度，即

7、使在網格尺度較大的情況下，計算所得的解依然很接近收斂解。將自適應網格技術應用到復雜邊界油藏的模擬中時，網格系統(tǒng)的粗化判據僅為所選物理量的空間變化，并不考慮網格是否位于邊界。在計算過程中，計算邊界附近會適時的采用粗網格，從而大幅度提高了計算速度。對于邊界處的各層次粗網格，采用和精細網格同樣的預處理方法計算其界面等效滲透率。二維水平井蒸汽驅算例以及SAGD算例顯示，自適應網格法能保持很高計算速度，邊界處適時地采用粗網格計算并不影響自適應網格