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三重介质凝析气藏等效数值模拟方法

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三重 介质 凝析气藏 等效 数值 模拟 方法
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2009年28卷第6期 大庆石油地质与开发 2009 8 0.3969/J.000.3754.2009.06.033 三重介质凝析气藏等效数值模拟方法 李 勇 李保柱 胡永乐 夏静 丁 伟 (1.中国石油勘探开发研究院油气田开发所,北京.中油国际海外研究中心,北京100083) 摘要:为了正确模拟复杂孔、洞、缝三重介质碳酸盐岩凝析气藏的开发动态,在前人研究的基础上,提出了一 种适合于该类凝析气藏的等效数值模拟方法。通过单个岩块概念模型,以含孔、洞、缝三重介质的等效单重介 质精细模型计算结果为正确结果,以孔、洞所属的岩块系统气采出程度为主要对比指标,建立拟相渗和拟毛管 力曲线,对比分析了气藏有水和无水两种情况下不同模型计算结果。结果表明,对于三重介质无水凝析气藏, 直接采用双重介质模型可正确等效模拟;对于有水情况,需首先通过单个岩块概念模型模拟建立起拟相渗和毛 管压力曲线,然后应用采用拟曲线的双重介质模型可正确等效模拟。 关键词:三重介质;凝析气藏;等效数值模拟;碳酸盐岩;拟毛管力曲线 中图分类号:献标识码:A 文章编号:1000009)06N I ao.1.00083,. 00083, on to of of of of of as of or as of of or of be to to be by of be by by 稿日期:2008金项目:国家重大基础研究发展计划(“973”计划)(2001分研究成果。 作者简介:李勇,男,1982年生,在读博士,现从事碳酸盐岩油藏数值模拟研究。 E—28卷第6期 李勇等:三重介质凝析气藏等效数值模拟方法 ‘16l· 碳酸盐岩油气藏的开发一直是世界性的一个难 题,国内外针对碳酸盐岩油藏的数值模拟方法研究 相对较多。自从及重介质数值模 拟方法得到普遍采用。对复杂的三重介质碳酸盐岩 油气藏来说,李勇等人 提出了一种适合于三重 介质油藏的数值模拟理论方法。但对三重介质凝析 气藏,还未有相应的理论模型,只能采用双重介质 模型来模拟,需要进行合理的等效。先提出了通过调整毛管力和渗透率曲线方法来模 拟非均质性较强的油藏 j,从而避免地质模型粗 化后所带来的误差。O 用该方法 研究碳酸盐岩油藏中离散的洞与基岩的流动;之 后,他们又采用了该方法对裂缝型油藏和缝洞型油 藏的等效数值模拟方法进行了深入研究 ,刘学 利等人则通过建立新的缝洞窜流函数来进行缝洞型 碳酸盐岩油藏等效模拟 。相比油藏来说,碳酸 盐岩凝析气藏的模拟则更加困难 。随着塔中I 号碳酸盐岩凝析气田的开发,开展三重介质碳酸盐 岩凝析气藏数值模拟方法的研究尤为重要,可为后 期顺利开发提供依据。本文基于单个岩块模型,通 过建立拟相渗和拟毛管力曲线的方法,以岩块的采 出程度为主要对比指标,开展三重介质碳酸盐岩有 水和无水凝析气藏数值模拟方法研究。 1模型定义 截至目前来说,真正应用于碳酸盐岩油气藏数 值模拟的方法主要为等效连续介质数值模拟方法。 它是采用单重介质模型、双孔单渗模型、双孔双渗 模型或者其他类似的连续介质模型来开展相应的数 值模拟研究¨ 。本文采用了其中的两种模型进行 研究,即单重介质精细模型和双重介质模型中的双 孔双渗模型。对于单重介质精细模型来说,考虑地 层由孔、洞、缝三种介质组成,洞均未与裂缝连通 (若是连通则等效时将其看做为裂缝的一部分)。 而采用双重介质模型来等效模拟三重介质气藏的生 产动态,其中裂缝为一种介质,洞和孑介质。下为两模型的具体定义。 1.1单重介质模型定义 为了正确模拟实际的驱替情况,岩块必须被划 分到岩心级别大小。建立的单重介质精细模型,岩 块(洞、孔)网格尺寸为0.17 m,岩块网格划分 为18( 方向)X 18( 18( 5 832个;岩块四周被裂缝包围,裂缝的开度为 0.03 m,整个模型的网格数为20( 方向)X 20 (Y 方向) × 20 ( 方向) = 8 000个,故裂缝网格有2 168个;裂缝、洞、孔隙 的渗透率分别为1 000×10 1 000×10 1×10~ m ;裂缝、洞孔隙度均为1,岩 块孔隙度为0.1;后获得;模型分为两个流动区,裂缝系统、洞为 一个区,孔隙系统为一个区,两个区分别采用不同 的相渗曲线等;采气井从顶部裂缝开采;为了考虑 边底水影响,一口注水井由底部裂缝网格注水,注 水量为采气井地下采出体积的三分之一;模拟时间 步长为0.005 d/步。另外根据实际气田情况,洞储 量约占整个系统储量8.3%,故模型中洞储量所占 比例与此相同,即洞网格数为81个,从而孔隙网 格有5 751个。洞网格位置随机分布,但不与裂缝 网格相邻,同时为了检验洞位置对开发的影响,建 立了三个洞不同随机分布模型进行对比,如图1所 示。上面定义的模型为单重介质精细模型,由于网 格的尺寸非常小,与实际地层情况相差不大,这个 模型计算的结果被认为是正确的结果 。 1.2双重介质模型定义 .目前,大部分商业数值模拟软件都包含双重介 质模型。采用行运算。建立网格系统为1( 方向)X 1()×2( 方向):2个,即模型共有两个网格; 第一个网格代表岩块系统,即包含单重介质模型中 的洞和孔隙两种介质;第二个网格代表裂缝系统; 、Y、6m;裂缝系 统的孔隙度、渗透率均同单重介质模型的定义,只 是裂缝系统的有效厚度采用折算后的有效厚度,从 而保证与单重介质精细模型储量一致;岩块系统相 应参数通过使用度、渗透率等获得。由于岩柱高度为3.06 m, 则形状因子22 44…。因单重介质模型中 洞、岩块系统采用不同的相渗曲线,岩块系统相渗 曲线依据储量相等原则对端点值进行重新标定。 2无水情况 根据上面模型定义,首先,研究三重介质碳酸 ·162· 大庆石油地质与开发 2009钲 0 250 500 750 1000 渗透率/l } 6 250 7自O 1000 渗透率/(10 it 图1不同模型相同层位洞随机分布图 of in of 岩无水凝析气藏的岩块开采情况,即模型只加人 生产井,未加入注水井。分别采用两种类型模型进 行了模拟计算。图2为不同模型岩块系统(单重 介质分洞和孔隙两部分)的气采出程度随时问关 系的对比曲线。由结果可以看出,当衰竭式开采三 重介质碳酸盐岩无水(不含边底水)凝析气藏时, 由于岩块内部饱和度梯度很小,采用单重介质精细 网格模型和双重介质模型计算结果基本没有差异, 不同模型的岩块系统相关指标的计算结果一致;由 于主要依靠弹性能开采,洞、孔隙、裂缝的采出程 度相同,洞随机分布位置对开发没有影响。由于双 重介质模型所花销的时间比单重介质精细模型来说 要短得多,因此对实际三重介质碳酸盐岩无水凝析 气藏来说,只需进行洞、孑粗化,采用目前的商业数值模拟软件双重介质组 分模型便可正确模拟与预测。 时间/d 图2不同模型岩块系统(洞和孔隙)气采出程度对比 of of in 有水情况 研究三重介质碳酸盐岩有水凝析气田的岩块开 采情况,即模型加入生产井和注水井。图3为不同 洞分布位置的单重介质模型计算的岩块系统中的洞 和孔隙部分气采出程度与时间关系的对比曲线。由 曲线可以看出,因为毛管力及相渗差异,孔隙与洞 部分气采出程度差别较大,但是洞随机分布位置对 采出程度影响很小,可以忽略;相比无水情况下, 因渗吸及压力保持情况相对较好,洞、孔隙部分气 采出程度均有所升高。而双重介质模型模拟结果与 单重介质模型结果差异较大,如图4所示。因为当 开采三重介质碳酸盐岩有水凝析气藏时,水首先沿 裂缝向上驱替,沿岩块向上驱替速度要慢于裂缝, 而且岩块系统内部饱和度梯度较大,双重介质模型 因采用一个网格表征岩块而无法准确表示岩块内部 的饱和度梯度差别所带来的影响,夸大了渗吸驱替 作用,使得计算的气采出程度高于单重介质模型结 果。通过调整双重介质模型的岩块系统气水毛管力 曲线和气相相渗曲线后再进行模拟,结果见图4。 由对比曲线看出,采用拟毛管力和拟相渗曲线以 后,双重介质模型可以正确表征裂缝与岩块之间的 毛管力渗吸作用及岩块系统驱替过程中饱和度梯度 对开发的影响,与单重介质精细模型计算结果非常 一致;相比相渗曲线来说,毛管力曲线的调整对拟 合更敏感。因此在实际数值模拟计算时,直接采用 双重介质模型模拟、预测三重介质碳酸盐岩有水凝 析气藏的生产动态会高估气藏的开发效果,带来一 第28卷第6期 李勇等:三重介质凝析气藏等效数值模拟方法 ·163· 定的偏差,而采用拟毛管力曲线后的模型可以有效 的解决该问题。当然,对于其他如注气保持压力等 开发方式,也同样可以采用建立拟毛管力和拟相渗 曲线的双重介质模型来模拟和预测复杂的三重介质 凝析气藏的生产动态,只是在建立单个岩块模型时 需采用该凝析气田相关数据,如毛管力和相渗曲 线,溶洞储量百分比等。对于实际凝析气田的模 拟,建立该气田的双重介质模型后,应用拟毛管力 和拟相渗曲线便可以正确的模拟和预测气田的生产 动态。 时间/d 图3不同模型岩块气采出程度随时间变化 of of in 间/d 图4采用拟曲线后模型岩块气采出程度对比 of of by 结 论 (1)对三重介质碳酸盐岩无水凝析气藏来说, 参数粗化后的等效双重介质模型可以正确的模拟其 生产动态。 (2)直接采用参数粗化后的等效双重介质模 型模拟三重介质碳酸盐岩有水凝析气藏的生产动 态,会高估气藏的开发效果,偏差较大;而采用拟 毛管力和拟相渗曲线后的双重介质模型则可以正确 的等效模拟。 (3)离散洞位置随机分布的不同对三重介质 碳酸盐岩凝析气藏的开发基本没有影响。 (4)模拟实际三重介质碳酸盐岩有水凝析气 藏时,首先根据气田的情况建立单个岩块精细模型 和双重介质模型,通过调整双重介质模型的毛管力 曲线和相渗曲线来拟合单重介质精细模型的计算结 果,建立拟毛管力和拟相渗曲线。然后,采用应用 拟毛管力和拟相渗曲线的实际气田双重介质模型则 可以正确的等效模拟实际气田的生产动态。 参考文献: [I] E, J.].963. [2] R,.]. [3] R,.R].988. [4]李勇,胡永乐,李宝柱,等.碳酸盐岩三重介质油藏数值模 拟研究[J].石油天然气学报,2008,30(2):4548. [5] E,, J,et y— ].1999:37[6],,.of a o— ].999. [7], A.].000. [8] A,.A ].001. [9] A.].006. [10]刘学利,杨坚,张林艳,等.塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏 等效数值模拟方法[G]//焦方正.塔河油气田开发研究文 集.北京:石油工业出版社,2006:210[1 1] .].0010,2004. [12] P.].e— 002. 编辑:邵宪志
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