本發(fā)明涉及油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法及裝置。

背景技術(shù)：

低滲油藏空氣驅(qū)采油是利用注氣井把空氣注入油層，以補(bǔ)充和保持油層壓力，地層原油與注入空氣中的氧氣在油藏條件下(溫度、壓力)發(fā)生的氧化反應(yīng)，利用氧化產(chǎn)物煙道氣驅(qū)效應(yīng)、氧化生熱效應(yīng)采油的一種措施。20世紀(jì)60年代以來，世界上許多國家包括美國、俄羅斯等都開展過低滲油藏注空氣技術(shù)研究，許多深層輕質(zhì)油藏開展了注空氣礦場試驗(yàn)，均取得了技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的成功。因此，在開采前依據(jù)采集地質(zhì)的參數(shù)模擬低滲油藏空氣驅(qū)采油，分析油藏中的組分濃度分布、組分濃度變化對溫度前緣的影響顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法及裝置，模擬空氣驅(qū)過程中的溫度變化以及組分的濃度分布，以達(dá)到更好的認(rèn)識空氣驅(qū)過程并且計(jì)算開采過程中采收率變化情況的目的。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法，所述方法包括：建立三維油藏網(wǎng)格模型，并設(shè)置油藏地質(zhì)屬性，所述油藏地質(zhì)屬性包括初始油藏壓力、初始油藏溫度、初始油藏滲透率；依據(jù)原油物性分別計(jì)算流體的密度和粘度，所述流體包括水相、油相和氣相；依據(jù)相對滲透率曲線及毛細(xì)管壓力曲線分別計(jì)算所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)；計(jì)算相間界面面積，依據(jù)相間界面面積計(jì)算相間界面?zhèn)髻|(zhì)速率；依據(jù)阿倫紐斯方程計(jì)算熱采數(shù)值模擬過程中的化學(xué)反應(yīng)速率；限定油藏的邊界條件和溫度的邊界條件；計(jì)算時(shí)間步長大??；依據(jù)所述流體的密度和粘度、所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率、所述流體的邊界條件和溫度的邊界條件以及時(shí)間步長大小采用隱式差分格式求解并生成不同時(shí)間狀態(tài)的模擬結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置，所述裝置包括：網(wǎng)格建立模塊，用于建立三維油藏網(wǎng)格模型，并設(shè)置油藏地質(zhì)屬性，所述油藏地質(zhì)屬性包括初始油藏壓力、初始油藏溫度、初始油藏滲透率；流體性質(zhì)計(jì)算模塊，用于依據(jù)原油物性分別計(jì)算流體的密度和粘度，所述流體包括水相、油相和氣相；三相滲流計(jì)算模塊，用于依據(jù)相對滲透率曲線及毛細(xì)管壓力曲線分別計(jì)算所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)；相間面積計(jì)算模塊，用于計(jì)算相間界面面積，依據(jù)相間界面面積計(jì)算相間界面?zhèn)髻|(zhì)速率；反應(yīng)速率計(jì)算模塊，用于依據(jù)阿倫紐斯方程計(jì)算熱采數(shù)值模擬過程中的化學(xué)反應(yīng)速率；邊界條件限定模塊，用于限定油藏的邊界條件和溫度的邊界條件；步長限定模塊，用于計(jì)算時(shí)間步長大?。荒Ｐ颓蠼饽K，用于依據(jù)所述流體的密度和粘度、所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率、所述流體的邊界條件和溫度的邊界條件以及時(shí)間步長大小采用隱式差分格式求解并生成不同時(shí)間狀態(tài)的模擬結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供一種低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法及裝置，可以更精確的模擬空氣驅(qū)過程中的溫度變化以及組分的濃度分布，并且計(jì)算開采過程中采收率變化情況，以達(dá)到更好的認(rèn)識空氣驅(qū)過程并提高預(yù)測準(zhǔn)確性目的。由于是將相間的質(zhì)量交換考慮成了動態(tài)的過程，因此可得到更為貼近現(xiàn)實(shí)的組分在油氣水中的濃度分布，還可以反映真實(shí)的反應(yīng)低滲油藏中的開采情況。通過模擬在空氣驅(qū)過程中的組分濃度變化對溫度前緣的影響，進(jìn)一步提高人們對空氣驅(qū)過程中低溫氧化的認(rèn)識。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的電子設(shè)備的方框示意圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置的功能模塊示意圖。

圖3a為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的三維網(wǎng)格分布圖在x、y軸方向的網(wǎng)格分布。

圖3b為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的三維網(wǎng)格分布圖在y、z軸方向的網(wǎng)格分布。

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到的氧氣組分在氣相內(nèi)不同時(shí)刻分布圖。

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到的氮?dú)饨M分在氣相內(nèi)不同時(shí)刻分布圖。

圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到不同時(shí)刻的z方向第4層位的氣相飽和度分布。

圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到不同時(shí)刻的壓力分布。

圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到不同時(shí)刻的z方向第4層位的油相飽和度。

圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到不同時(shí)刻的z方向第4層位的液相溫度分布圖。

圖10為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到不同滲透率下的原油日產(chǎn)量及采收率曲線圖。

圖11為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置得到不同注入氧氣摩爾分?jǐn)?shù)下的原油采收率曲線圖。

圖12為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法的流程圖。

圖標(biāo)：10-電子設(shè)備；101-存儲器；102-存儲控制器；103-處理器；104-外設(shè)接口；105-顯示單元；106-音頻單元；107-輸入輸出單元；200-低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置；201-網(wǎng)格建立模塊；202-流體性質(zhì)計(jì)算模塊；203-三相滲流計(jì)算模塊；204-相間面積計(jì)算模塊；205-反應(yīng)速率計(jì)算模塊；206-邊界條件限定模塊；207-步長限定模塊；208-模型求解模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

請參考圖1，是本發(fā)明實(shí)施例提供的電子設(shè)備10的方框示意圖，本發(fā)明實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200可應(yīng)用于電子設(shè)備10中。所述電子設(shè)備10可以是，但不限于個(gè)人電腦(personalcomputer，pc)、平板電腦等。所述電子設(shè)備10的操作系統(tǒng)可以是，但不限于，安卓系統(tǒng)、ios(iphoneoperatingsystem)系統(tǒng)、windows系統(tǒng)等。

于本發(fā)明實(shí)施例中，所述電子設(shè)備10還包括存儲器101、存儲控制器102、處理器103、外設(shè)接口104、顯示單元105、音頻單元106以及輸入輸出單元107。

所述存儲器101、存儲控制器102、處理器103、外設(shè)接口104、顯示單元105、音頻單元106以及輸入輸出單元107，各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信號線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲于所述存儲器101中或固化在所述電子設(shè)備10的操作系統(tǒng)(operatingsystem，os)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執(zhí)行存儲器101中存儲的可執(zhí)行模塊，例如，所述低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。

處理器103可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器103可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，簡稱cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器(networkprocessor，簡稱np)等；還可以是數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器103也可以是任何常規(guī)的處理器等。

所述外設(shè)接口104將各種輸入/輸出裝置耦合至處理器103以及存儲器101。在一些實(shí)施例中，外設(shè)接口104，處理器103以及存儲控制器102可以在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)。在其他一些實(shí)例中，他們可以分別由獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)。

顯示單元105在所述電子設(shè)備1010與用戶之間提供一個(gè)交互界面(例如用戶操作界面)或用于顯示圖像數(shù)據(jù)給用戶參考。在本實(shí)施例中，所述顯示單元105可以是液晶顯示器或觸控顯示器。

音頻單元106向用戶提供音頻接口，其可包括一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)或者多個(gè)揚(yáng)聲器以及音頻電路。

輸入輸出單元107用于提供給用戶輸入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)用戶與所述電子設(shè)備10的交互。所述輸入輸出單元107可以是，但不限于，鼠標(biāo)和鍵盤等。

請參考圖2，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200的方框示意圖。所述低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200包括網(wǎng)格建立模塊201、流體性質(zhì)計(jì)算模塊202、三相滲流計(jì)算模塊203、相間面積計(jì)算模塊204、反應(yīng)速率計(jì)算模塊205、邊界條件限定模塊206、步長限定模塊207以及模型求解模塊208。

所述網(wǎng)格建立模塊201，用于建立三維油藏網(wǎng)格模型，并設(shè)置油藏地質(zhì)屬性，所述油藏地質(zhì)屬性包括初始油藏壓力、初始油藏溫度、初始油藏滲透率。

如圖3a和圖3b所示，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的三維網(wǎng)格分布圖分別在x、y軸和y、z軸的網(wǎng)格分布。依據(jù)需要模擬的油藏尺寸，建立相應(yīng)的網(wǎng)格，本實(shí)施例采用長方體油藏模型，設(shè)置油藏尺寸為100×100×25，并對網(wǎng)格序號按照point＝nx+(ny-1)xnum+(nz-1)(xnumynum)進(jìn)行排序。

其中，point為網(wǎng)格序號，nx，ny，nz分別為x軸，y軸，z軸方向上的網(wǎng)格序號，xnum，ynum，znum分別是x軸，y軸，z軸方向上的網(wǎng)格數(shù)量。

油藏初始溫度壓力條件設(shè)置可先賦予油藏整體一個(gè)初始溫度和壓力，此溫度和壓力為油藏的固有性質(zhì)，是油藏開采前的油藏狀態(tài)。實(shí)際油藏的溫度壓力分布往往較為復(fù)雜，非均質(zhì)性較強(qiáng)，模型為了簡便起見，設(shè)置油藏內(nèi)所有網(wǎng)格的初始溫度壓力相同。在模型所有參數(shù)設(shè)置完后在油藏中不考慮生產(chǎn)井與注入井，待油藏流體自行達(dá)到平衡的方式建立油藏初始條件。

進(jìn)一步，建立地層滲透率及地層孔隙度隨溫度壓力變化模型：

孔隙度隨溫度壓力的變化關(guān)系為φ＝φ0(1+cpf(p-p0)-ctf(t-t0))，

滲透率通過孔隙度以卡曼方程表示：

其中，φ0為初始油藏孔隙度，cpf為孔隙壓縮系數(shù)，單位為1/pa，ctf為孔隙等壓膨脹系數(shù)，單位為1/k，k0為初始油藏滲透率，單位為md，p0為初始油藏壓力，單位為pa，t0為初始油藏溫度，單位為k。

所述流體性質(zhì)計(jì)算模塊202，用于依據(jù)原油物性分別計(jì)算流體的密度和粘度，所述流體包括水相、油相和氣相。故需要計(jì)算水相、油相和氣相的密度。計(jì)算流體性質(zhì)需要設(shè)置的組分參數(shù)為：組分摩爾分?jǐn)?shù)z，組分分子質(zhì)量m，組分臨界參數(shù)：臨界體積vci，臨界溫度tci，臨界壓力pci，偏心因子wi。

具體的，所述水相密度依據(jù)方程：

計(jì)算；

所述油相密度依據(jù)方程：計(jì)算；

所述氣相密度通過rk方程：計(jì)算；

混合體系z的三次方程為：z³-z²+(a-b-b²)z-ab＝0，其中，

a＝0.427480·(p/pc)·(tc/t)^2.5，b＝0.086640·(p/pc)·(tc/t)，

其中，xw，xo分別是水相，油相組分摩爾分?jǐn)?shù)，分別是水相，油相內(nèi)參考組分密度，cpw，cpo分別是水相，油相壓縮系數(shù)，單位為1/pa，ctw，cto分別是水相，油相等壓膨脹系數(shù)，單位為1/k，pc，tc為由熱力學(xué)原理計(jì)算得到的參數(shù)，pci，tci為流體的臨界壓力及溫度。

計(jì)算所述流體的相對密度：

ρr＝ρ·∑xivci，其中，

通過公式

[(μg-μ^*)ξ+10^-4]^1/4＝0.10202+0.055258ρr-0.011430ρr²+0.0047894ρr³+tr^-3.2508ρr⁴，msum＝∑xm和tsum＝∑trix計(jì)算氣相粘度；

通過公式

計(jì)算油相粘度；

計(jì)算大氣壓力下的地層水粘度：

100℉<t<400℉且ws<26％

壓力對地層水粘度影響通過以下公式表示：

86℉<t<167℉且14000psia<p

其中，tri為臨界相對溫度，μg為氣相粘度，μo為油相粘度，μw為水相粘度，μk為液相粘度，ws為地層水含鹽量。

所述三相滲流計(jì)算模塊203，用于依據(jù)相對滲透率曲線及毛細(xì)管壓力曲線分別計(jì)算所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)。

具體的，所述氣相和所述水相通過相對滲透率曲線插值得到；

油相相對滲透率為：

液相的擴(kuò)散系數(shù)為：其中，

vbi＝0.285(vcim)^1.048

氣相擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算涉及系列熱力學(xué)參數(shù)，其計(jì)算過程如下：

ξi＝kb(0.7915+0.1963ωi)tci，其中ωi為偏心因子。

kb＝1.3805*10^-16，

其中，kb為玻爾茲曼常數(shù)，y為氣相組分摩爾分布，ρg為氣相密度，g/cm3；σ為勢常數(shù)，10^-10m，ω為擴(kuò)散碰撞積分，無因次。

則氣相擴(kuò)散系數(shù)為：

其中，kog，kow分別為油相在油氣和油水相對滲透率曲線下的相對滲透率，krw，krg，分別為水相，氣相相對滲透率；dik為液相的擴(kuò)散系數(shù)，xig為氣相摩爾濃度，dij表示i，j組分間的相互擴(kuò)散系數(shù)。

相間面積計(jì)算模塊204，用于計(jì)算相間界面面積，依據(jù)相間界面面積計(jì)算相間界面?zhèn)髻|(zhì)速率。

通過方程：

agw＝a1(pwgmax-pcwg)(1-sw)+a2(pwgmax-pcwg)²-(1-sw)+a3(pwgmax-pcwg)(1-sw)²

計(jì)算氣水間界面面積；

通過方程：

ago＝a1(pogmax-pcog)(1-so)+a2(pogmax-pcog)²-(1-so)+a3(pogmax-pcog)(1-so)²計(jì)算油氣間界面面積；

將界面間質(zhì)量傳遞設(shè)置為組分蒸發(fā)及組分溶解，其中組分蒸發(fā)速率表示為：

組分溶解速率表示為：

其中dil^ef，dig^ef分別為液相，氣相內(nèi)等效擴(kuò)散系數(shù)；dl，dg分別為液，氣相等效網(wǎng)格距離；cil,s，cig,s分別為液，氣相內(nèi)組分達(dá)到平衡時(shí)的摩爾分?jǐn)?shù)；cil，cig分別為液，氣相內(nèi)組分摩爾分?jǐn)?shù)。

其中液相組分平衡濃度由亨利定律計(jì)算得到：

氣相組分平衡濃度由拉烏爾定律計(jì)算得到

其中hio，hiw分別為油，水相內(nèi)組分對應(yīng)的亨利常數(shù)；pi^s為氣相飽和蒸汽壓。

考慮到多孔介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會對氣體分子的運(yùn)動造成影響，即分子實(shí)際經(jīng)過的路徑與其在多孔介質(zhì)內(nèi)運(yùn)動距離有如下關(guān)系：l^*＝l×τ×φ。

故考慮迂曲度對分子運(yùn)動的影響，對氣相擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行修正：

dig,o,w^ef＝τφsg,o,wdig,o,w

其中，a1，a2，a3通過實(shí)驗(yàn)擬合得到，pwgmax，pogmax分別為氣水，油氣毛細(xì)管力最大值，pcwg，pcog別為氣水，油氣毛細(xì)管壓力，φ為油藏孔隙度，τ為迂曲度，sg,o,w為三相(水相、液相、氣相)的飽和度，dig,o,w^ef為修正后的氣相擴(kuò)散系數(shù)，dig,o,w為未修正的氣相擴(kuò)散系數(shù)。

所述反應(yīng)速率計(jì)算模塊205，用于依據(jù)阿倫紐斯方程計(jì)算熱采數(shù)值模擬過程中的化學(xué)反應(yīng)速率。

通過阿瑞紐斯方程表征反應(yīng)速率，其表達(dá)式如下：

其中，其中ark為頻率因子，eak為活化能，r為氣體常數(shù)，tf為流體溫度，ek為反應(yīng)級數(shù)。

建立質(zhì)量與能量守恒方程并求解，其中質(zhì)量守恒方程如下所示：

∑cig＝1，∑cio＝1，∑ciw＝1，

μg＝μg(p,tf,cig,…)，μo＝μo(p,tf,cio,…)，μw＝μw(p,tf,ciw,…)

ρg＝ρg(p,tf,cig,…)，ρo＝ρo(p,tf,cio,…)，ρw＝ρw(p,tf,ciw,…)

dig＝dig(ρg,tf,cig,…)，dio＝dio(μo,tf,cio,…)，diw＝diw(μw,tf,cio,…)，

pg＝p+pcog，pw＝p-pcow；

其中，γ為重度；分別為因反應(yīng)生成，消耗的氣相組分；分別為因反應(yīng)生成，消耗的油相組分；分別為因反應(yīng)生成，消耗的水相組分；分別為因反應(yīng)生成，消耗的固相組分。

以上質(zhì)量守恒方程為油藏?cái)?shù)值模擬求解方程中的主干部分，為流體在油藏中流動的滲流方程，而油藏外邊界及注入井采出井對油藏的影響則是由邊界條件設(shè)定的。

所述邊界條件限定模塊206，用于限定油藏的邊界條件和溫度的邊界條件。

具體的，油藏外邊界條件為：

與生產(chǎn)井相連接的網(wǎng)格處內(nèi)邊界條件為：

與注入井相連接的網(wǎng)格處內(nèi)邊界條件為：

其中kh為幾何平均滲透率，

req等效井距，為

其中，δx及δy為x與y方向上的網(wǎng)格尺寸，即網(wǎng)格在x，y方向上的長度。

將將溫度分為地層巖石溫度與地層流體溫度，具體偏微分方程表達(dá)式如下：

固相能量守恒：

流體能量守恒：

其中分別為氣，水油三相滲流速度。

其中流體/固相界面面積表示為：

其中表面熱傳遞系數(shù)表示為：ks為油藏絕對滲透率，dp為地層顆粒直徑。

溫度場外邊界條件為：

與生產(chǎn)井相連接的網(wǎng)格處內(nèi)邊界條件為：

與注入井相連接的網(wǎng)格處內(nèi)邊界條件為：

所述步長限定模塊207，用于計(jì)算時(shí)間步長大小。通過用戶輸入單位時(shí)間步長內(nèi)最大壓力變化，溫度變化，濃度變化來限制時(shí)間步長大小。

具體的，時(shí)間步長為：

其中δtmin，δpmax，δtfmax，δcikmax分別為用戶設(shè)置的最小時(shí)間步長，最大壓力變化，最大流體溫度變化，最大組分濃度變化。

所述模型求解模塊208，用于依據(jù)所述流體的密度和粘度、所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率、所述流體的邊界條件和溫度的邊界條件以及時(shí)間步長大小采用隱式差分格式求解并生成不同時(shí)間狀態(tài)的模擬結(jié)果。

如圖4-9，通過模型求解模塊208可以得到在氧氣組分在氣相內(nèi)不同時(shí)刻分布、氮?dú)饨M分在氣相內(nèi)不同時(shí)刻分布、不同時(shí)刻的z方向的氣相飽和度分布、不同時(shí)刻的壓力分布、不同時(shí)刻的z方向的油相飽和度、不同時(shí)刻的z方向的液相溫度分布模型圖，可以在顯示單元105上顯示。

請參考圖10，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200得到不同滲透率下的原油日產(chǎn)量及采收率曲線圖。其中，在2000天的時(shí)刻，原油日產(chǎn)量低到高對應(yīng)的滲透率排布為0.5、1、2、4，采收率低到高對應(yīng)的滲透率排布為0.5、1、2、4。

請參考圖11，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200得到不同注入氧氣摩爾分?jǐn)?shù)下的原油采收率曲線圖。其中，在4000天的時(shí)刻，原油采收率由低到高對應(yīng)的氧氣摩爾分?jǐn)?shù)排布為0％、20％、40％、60％、800％、100％。

請參考圖12，是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法的流程圖。需要說明的是，本發(fā)明所述的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法并不以圖12以及以下所述的具體順序?yàn)橄拗?。?yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施例中，本發(fā)明所述的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法其中部分步驟的順序可以根據(jù)實(shí)際需要相互交換，或者其中的部分步驟也可以省略或刪除。本實(shí)施例的低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法應(yīng)用于低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬裝置200。下面將對圖12所示的具體流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。請參閱圖12，所述低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法包括：

步驟s101，建立三維油藏網(wǎng)格模型，并設(shè)置油藏地質(zhì)屬性。所述油藏地質(zhì)屬性包括初始油藏壓力、初始油藏溫度、初始油藏滲透率。

依據(jù)需要模擬的油藏尺寸，建立相應(yīng)的網(wǎng)格，本實(shí)施例采用長方體油藏模型，設(shè)置油藏尺寸為100×100×25，并對網(wǎng)格序號按照point＝nx+(ny-1)xnum+(nz-1)(xnumynum)進(jìn)行排序。

其中，point為網(wǎng)格序號，nx，ny，nz分別為x軸，y軸，z軸方向上的網(wǎng)格序號，xnum，ynum，znum分別是x軸，y軸，z軸方向上的網(wǎng)格數(shù)量。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s101可以由網(wǎng)格建立模塊201執(zhí)行。

步驟s102，依據(jù)原油物性分別計(jì)算流體的密度和粘度。其中，所述流體包括水相、油相和氣相。

計(jì)算流體性質(zhì)需要設(shè)置的組分參數(shù)為：組分摩爾分?jǐn)?shù)z，組分分子質(zhì)量m，組分臨界參數(shù)：臨界體積vci，臨界溫度tci，臨界壓力pci，偏心因子wi。

具體的，所述水相密度依據(jù)方程：

計(jì)算；

所述油相密度依據(jù)方程：計(jì)算；

所述氣相密度通過rk方程：計(jì)算；

混合體系z的三次方程為：z³-z²+(a-b-b²)z-ab＝0，其中，

a＝0.427480·(p/pc)·(tc/t)^2.5，b＝0.086640·(p/pc)·(tc/t)，

其中，xw，xo分別是水相，油相組分摩爾分?jǐn)?shù)，分別是水相，油相內(nèi)參考組分密度，cpw，cpo分別是水相，油相壓縮系數(shù)，單位為1/pa，ctw，cto分別是水相，油相等壓膨脹系數(shù)，單位為1/k，pc，tc為由熱力學(xué)原理計(jì)算得到的參數(shù)，pci，tci為流體的臨界壓力及溫度。

計(jì)算所述流體的相對密度：

ρr＝ρ·∑xivci，其中，

通過公式

[(μg-μ^*)ξ+10^-4]^1/4＝0.10202+0.055258ρr-0.011430ρr²+0.0047894ρr³+tr^-3.2508ρr⁴，msum＝∑xm和tsum＝∑trix計(jì)算氣相粘度；

通過公式

計(jì)算油相粘度；

計(jì)算大氣壓力下的地層水粘度：

100℉<t<400℉且ws<26％

壓力對地層水粘度影響通過以下公式表示：

86℉<t<167℉且14000psia<p

其中，tri為臨界相對溫度，μg為氣相粘度，μo為油相粘度，μw為水相粘度，μk為液相粘度，ws為地層水含鹽量。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s102可以由流體性質(zhì)計(jì)算模塊202執(zhí)行。

步驟s103，依據(jù)相對滲透率曲線及毛細(xì)管壓力曲線分別計(jì)算所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)。

具體的，所述氣相和所述水相通過相對滲透率曲線插值得到；

油相相對滲透率為：

液相的擴(kuò)散系數(shù)為：其中，

vbi＝0.285(vcim)^1.048

氣相擴(kuò)散系數(shù)為：

其中，kog，kow分別為油相在油氣和油水相對滲透率曲線下的相對滲透率，krw，krg，分別為水相，氣相相對滲透率；dik為液相的擴(kuò)散系數(shù)，xig為氣相摩爾濃度，dij表示i，j組分間的相互擴(kuò)散系數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s103可以由三相滲流計(jì)算模塊203執(zhí)行。

步驟s104，計(jì)算相間界面面積，依據(jù)相間界面面積計(jì)算相間界面?zhèn)髻|(zhì)速率。

通過方程：

agw＝a1(pwgmax-pcwg)(1-sw)+a2(pwgmax-pcwg)²-(1-sw)+a3(pwgmax-pcwg)(1-sw)²計(jì)算氣水間界面面積；

通過方程：

ago＝a1(pogmax-pcog)(1-so)+a2(pogmax-pcog)²-(1-so)+a3(pogmax-pcog)(1-so)²計(jì)算油氣間界面面積；

將界面間質(zhì)量傳遞設(shè)置為組分蒸發(fā)及組分溶解，其中組分蒸發(fā)速率表示為：

組分溶解速率表示為：

其中dil^ef，dig^ef分別為液相，氣相內(nèi)等效擴(kuò)散系數(shù)；dl，dg分別為液，氣相等效網(wǎng)格距離；cil,s，cig,s分別為液，氣相內(nèi)組分達(dá)到平衡時(shí)的摩爾分?jǐn)?shù)；cil，cig分別為液，氣相內(nèi)組分摩爾分?jǐn)?shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s104可以由相間面積計(jì)算模塊204執(zhí)行。

步驟s105，依據(jù)阿倫紐斯方程計(jì)算熱采數(shù)值模擬過程中的化學(xué)反應(yīng)速率。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s105可以由反應(yīng)速率計(jì)算模塊205執(zhí)行。

步驟s106，限定油藏的邊界條件和溫度的邊界條件。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s105可以由邊界條件限定模塊206執(zhí)行。

步驟s107，計(jì)算時(shí)間步長大小。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s107可以由邊界條件限定模塊206執(zhí)行。

步驟s108，求解并生成不同時(shí)間狀態(tài)的模擬結(jié)果。依據(jù)步驟s101至步驟s106的求解并生成不同時(shí)間狀態(tài)的模擬結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟s108可以由模型求解模塊208執(zhí)行。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供一種低滲透油藏空氣驅(qū)數(shù)值模擬方法及裝置，通過建立三維油藏網(wǎng)格模型，并設(shè)置油藏地質(zhì)屬性；依據(jù)原油物性分別計(jì)算流體的密度和粘度；計(jì)算所述水相、所述油相以及所述氣相的滲透率和擴(kuò)散系數(shù)；計(jì)算相間界面面積，依據(jù)相間界面面積計(jì)算相間界面?zhèn)髻|(zhì)速率；計(jì)算熱采數(shù)值模擬過程中的化學(xué)反應(yīng)速率；限定油藏的邊界條件和溫度的邊界條件；計(jì)算時(shí)間步長大??；最后綜合上述結(jié)果求解并生成不同時(shí)間狀態(tài)的模擬結(jié)果。

可以更精確的模擬空氣驅(qū)過程中的溫度變化以及組分的濃度分布，并且計(jì)算開采過程中采收率變化情況，以達(dá)到更好的認(rèn)識空氣驅(qū)過程并提高預(yù)測準(zhǔn)確性的目的。由于是將相間的質(zhì)量交換考慮成了動態(tài)的過程，因此可得到更為貼近現(xiàn)實(shí)的組分在油氣水中的濃度分布，還可以反映真實(shí)的反應(yīng)低滲油藏中的開采情況。通過模擬在空氣驅(qū)過程中的組分濃度變化對溫度前緣的影響，進(jìn)一步提高了人們對空氣驅(qū)過程中低溫氧化的認(rèn)識。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。