基于改进的同步扰动随机逼近算法的聚表二元驱优化

聚表二元驱作为一种提高采收率的有效方法已经被广泛应用于各大油田,为实现聚表二元驱生产效益最大化,从油田实际情况出发,将油田开发的经济效益作为优化目标,选取聚合物与表面活性剂的质量浓度、注入体积、注入时机等参数作为调控变量,并结合改进随机差异化步长的SPSA算法进行优化求解,比较约束与不约束聚合物、表面活性剂使用总量。结果表明:随机差异化步长不仅可以加快算法的运行效率而且能更好地实现全局最优性;当不约束聚合物和表面活性剂使用总量时,在含水率越小时实施聚表二元驱,生产效益越好;当约束聚合物和表面活性剂使用总量时,聚合物和表面活性剂使用总量越小,在含水率越大时实施聚表二元驱生产效益越好。     

二元复合驱数值模拟隐格式和应用

研究化学采油中聚合物-表面活性剂二元复合驱数值模拟问题。数学模型包含压力方程、组分浓度方程以及基于水相组分浓度方程形成的水相饱和度方程。提出了一种隐式顺序解法。先隐式求解压力方程,再隐式求解水相饱和度方程, 最后隐式求解组分浓度方程; 通过聚合物驱和二元复合驱模拟,对该隐式算法与传统的隐式压力-显式浓度算法进行了比较。 该隐式算法稳定性好,提高计算效率大约30％。     

基于毛管数插值的二元驱油藏模拟方法

研究化学采油聚合物-表面活性剂二元复合驱中的毛管数曲线和相渗曲线。以毛管数与残余油关系实验曲线为基础完善了毛管数曲线数学表达式和以毛管数值为变量复合驱相渗透曲线的数学表达式,并成功用于化学驱油模拟软件中。 经算例测试表明,采用新的毛管数曲线表达式和相渗曲线表达式的数值模拟更能反映复合驱采油机理和规律,适应现代采油技术的需求。     

中低渗油藏化学驱方案优化与矿场对比评述

以某中低渗砂岩油藏P 区块为例,为提高其高采出程度、特高含水阶段油藏采收率,在油藏工程、油藏精细描述及物理模拟研究的基础上,运用三次采油数值模拟技术开展化学驱方案优化设计研究,设计了24 个聚合物驱方案、30 个聚合物/表面活性剂驱方案和33 个三元复合驱方案,用全因素优化方法对注采参数和注入方式进行优化。研究结果表明,主段塞保持相对较高的化学剂浓度和PV 数有利于提高采收率,适量增加高浓度聚合物前置段塞和低浓度聚合物后置段塞有利于保证化学驱的增油效果,优化方案为采用“阶梯四段式”注入方式的聚合物/表面活性剂驱方案,试验区提高采收率11.62%。与已实施的主要化学驱试验相比,油藏条件、聚合物黏度、井网井距及注入量等的差异是产生化学驱开发效果差异的关键因素。     

龙虎泡低渗透油田聚表二元复合驱实验研究

针对龙虎泡低渗透油田水驱开发效果差、采收率低等特点,开展了聚合物和表面活性剂二元复合驱在低渗透油藏适应性的室内评价实验.注入性实验表明,相对分子量为2 200万的FP-3聚合物注入渗透率46.45×10-3μm2的岩心未发生堵塞,具有良好的注入选择性及封堵选择性.驱油实验表明,聚合物和表面活性剂可分别提高低渗透岩心驱油效率10%和20%,且表面活性剂容易注入,可降低注入压力.在聚合物和表面活性剂不同段塞组合实验中,两者分段塞注入的方式优于单独注入表面活性剂或将两者混合后注入的方式,其中先注聚合物后注入表面活性剂的段塞组合方式最好,可提高采收率17.74%.因此,对于非均质性较弱的低渗透油田,可采用聚表二元复合驱技术,先注入聚合物降低储层的非均质性,后注入表面活性剂启动低渗区的剩余油.     

聚合物/甜菜碱表面活性剂提高水驱后残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂/聚丙烯酰胺二元复合体系,通过流变性实验,分析了甜菜碱表面活性剂对聚合物/表面活性剂二元复合体系流变性的影响;通过可视化的微观驱油实验和人造岩心驱油实验,分析了聚合物/表面活性剂二元体系的粘弹性和界面张力对采收率的影响,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理.结果表明,实验用的两性表面活性剂体系与油可以达到超低界面张力,表面活性剂体系对无碱二元体系的粘弹性影响非常小.在驱替水驱残余油过程中,形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂/聚丙烯酰胺二元复合体系可以同时发挥活性剂的超低界面张力作用和聚合物溶液的粘弹性作用,使该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系,并且该二元体系的粘弹性越大,采收率越高.界面张力由10-2 mN/m降至10-3 mN/m时的最终采收率均高于界面张力为10-2 mN/m时增加聚合物溶液的质量浓度和相对分子质量两种情况下的最终采收率.     

三元复合驱组分协同作用规律研究

三元复合驱中聚合物、碱以及表面活性剂的协同作用能够大幅提高原油采收率,各组分存在的色谱分离会使协同作用大为减弱。通过一维长岩心研究二元/三元体系各组分在线性流过程中吸附规律差异,然后制作二维平面物理模型研究三元复合驱径向流过程中各组分运移规律,判断出三者的协同作用距离,通过数值模拟以及矿场试验结果论证用变浓度多段塞代替单一段塞的可行性。研究表明:三元体系中由于碱的存在可以使超低界面张力保持距离和乳化能力强于二元体系,三元体系一维长岩心的采出程度比二元体系增加了6.32%;三元体系各组分协同作用距离集中在主流线1/2处,各组分运移距离为:聚合物碱表面活性剂,在后续水驱的过程中表面活性剂存在解吸附现象;使用变浓度多段塞组合注入,可以在保持相近采收率情况下减少15%的表面活性剂和4.5%的聚合物用量。     

甜菜碱表面活性剂/交联聚合物微球复合体系的研究

针对油田开采的特点以及表面活性剂驱在采油中遇到的问题,本论文设法将交联聚合物微球深部调驱技术与表面活性剂驱技术相结合,提出了表面活性剂/交联聚合物微球复合体系,利用聚合物微球对稠油油藏高渗部分孔隙吼道的微观动态封堵及微球在孔隙中的滞留,提高化学驱的洗油效率,以达到提高采收率的目的,具备矿场实验条件.主要是对甜菜碱型表面...     

高温化学复合驱油方式优化评价研究

针对双河油田VI油组高温非均质油藏,使用油层砂充填长管模型,研究几种化学复合驱油体系中表面活性剂、聚合物、低度交联聚合物、有机碱以及交联剂之间的色谱分离特征。实验结果表明,95℃下三元复合体系流经填砂管时,聚合物最先突破,碱随后突破,表面活性剂的突破滞后最大;有机碱的加入能起到降低表面活性剂吸附的作用,而交联剂对于表面活性剂吸附影响不明显。根据色谱分离程度,采用层间非均质人工压制物理模型,对比评价了二元、三元复合驱油体系及几种组合驱油方式的驱油效果,优选出主段塞为有机碱三元复合体系、前后保护段塞为交联聚合物的驱油体系,水驱后可提高采出程度24.2%。该研究成果可以对高温非均质油藏三次采油的高效开发提供参考依据。     

聚驱后残留聚合物分布及对二元驱的增效作用

针对如何将聚驱后残留在油藏中的有限聚合物发挥出最大限度效益的问题,开展了聚驱后残留聚合物分布及 对二元复合驱增效作用的研究。研究中调研并系统总结了目前国内外聚合物驱后的提高采收率方法,进行了符合海 上油田S 区块油藏地质特征的大型三维平面物理模型实验研究,通过对水驱、聚驱、聚驱+ 表面活性剂的二元复合驱 及后续水驱等不同阶段的聚合物溶液的黏度场、浓度场和压力场等值线图的取样监测,认识了残留聚合物的分布规律 及对聚驱后二元复合驱的影响。结果表明：注聚结束时,主流线浓度最高,两翼部分最小;后续水驱结束,主流线浓度 最小,聚合物大部分被驱出。岩芯中残留的聚合物越多,对二元复合驱的辅助作用越强,注聚结束后越早实施接替技 术越好。研究成果对聚驱后如何利用接替技术继续提高产量具有重要的指导意义。     

一种基于属性分布的非均匀油藏数值模拟网格优化算法

油藏数值模拟是油气田勘探开发的基础,三维地质网格模型是数值模拟的基础数据之一,网格的数量和大小决定了数值模型的精细程度,同时也影响了数值模拟的效率。为了有效保证地质模型的准确性,又可以提高数值模拟的效率,借鉴自适应网格法的思想,提出了一种改进的不均匀网格优化方法。该方法在储层物性非均质性强烈或重点研究区域采用细网格,而在储层物性均质性相对较好的区域采用粗网格,相邻粗、细网格间均匀渐变过渡。首先,设计了网格优化的基本原则;随后,在网格优化基本原则的基础之上,设计并实现了一种改进的不均匀网格优化算法;最后,以陕西省X区油田实例数据对算法的有效性和准确进行了验证。结果表明:该算法可以实现网格的均匀渐变过度,既有效减少了网格数量,又很好的保证了模型的精确度。     

稠油油藏化学降黏驱全耦合数值模拟方法

化学降黏驱是提高稠油采收率的新方法,现有的数值模拟方法不能准确描述降黏驱过程中各组分、相间的物理化学变化过程。结合油水两相控制方程、降黏剂浓度传质方程及辅助方程,构建了浓度场-渗流场全耦合化学降黏驱替数学模型,获得了乳液黏度-含水率、降黏剂溶液黏度-浓度及降黏剂溶液与原油界面张力的辅助方程,采用具有有界性的高阶迎风格式克服了一阶迎风格式的不足,提高了浓度散度的计算精度,优选有限体积方法提高了解的准确性,并对降黏驱数值模拟结果与实验结果进行了验证。在此基础上开展了降黏驱数值化实验,优化了降黏驱的注采参数。研究表明：建立的模型可以表征降黏剂的控黏效果;随着降黏剂注入浓度、注入量和注入速度的增加,采出程度逐渐增加,但采收程度增长率逐渐减小;0.4%浓度的降黏剂采收程度提高幅度最大;合理注入量介于0.2～0.6 PV,PV(pore volume)表示孔隙体积;推荐选用段塞较大、段塞中降黏剂浓度较高的方案;合理的注入速度应根据油田自身产能设计。该研究为稠油油藏降黏驱开发方式优化与调整提供了重要技术手段。     

求解经典梁弯矩的两种正则化方法

在计算结构力学中,应力(弯矩)的数值求解有很大的实用价值．本文以经典梁问题为典型模型,先用位移型有限元求出变形位移场,然后通过这些有误差的数据,利用正则化思想,构造出求解梁弯矩的两种新型数值求解方法．理论分析和数值模拟都证明了算法的有效性和合理性．     

泡沫驱等效数学模型建立及机制分析

 随着泡沫剂在采油中的广泛应用,出现了许多泡沫驱的数值模拟方法.本文着重研究了泡沫的聚并机制和驱油机制,在此基础上建立了一种泡沫驱的等效数学模型,运用IMPES法对模型进行求解,并计算阻力因子值调整注入量,模拟泡沫的调剖效果,同时通过典型算例验证了该等效模型的可行性.对比了水驱、泡沫驱岩心中压力分布、饱和度分布及驱油效率,结果表明,泡沫对高渗透率层起到了很好的封堵作用,使采收率得到一定程度的提高.     

离子匹配精细水驱提高采收率机理研究

水驱是油田开发的主要技术,但常规水驱只是通过向地层补充能量的方式提高采收率,而离子匹配水驱技术则是基于油藏介质中固液微界面作用强的特点,通过对注入水离子类型和强度的精确离子匹配实现剥离残余油膜提高驱油效率。以西峰油田为例,结合室内驱油实验、Zeta电位测量、原子力显微分析和界面作用力数值计算等方法,系统研究了离子匹配精细水驱技术提高低渗油藏采收率的主控因素。结果表明,随着注入水离子类型的调整和离子浓度的改变,在二次采油和在三次采油模式下,离子匹配精细水驱分别比模拟地层水驱提高采出程度15.6和9.8个百分点。其中,界面的Zeta电位和分离压的大小与离子匹配精细水的离子类型关系密切。相同离子浓度情况下,数值计算与原子力显微分析实验所得结果均表明,Na⁺比Ca²⁺和Mg²⁺的分离压高,从而表现出了更有利于从岩石表面剥离油膜的能力;同时,随着注入水离子浓度的降低,盐水原油岩石界面的Zeta电位负值和分离压均呈增大的趋势,油和岩石表面之间的斥力增大,致使残余油更容易从岩石表面剥落,离子匹配精细水驱有助于提高水驱油藏的开发效果。     

三维数字岩心建模技术综述

数字岩心技术作为一种新兴的数值模拟计算方法,通过真实的岩心样品反映岩心的内部复杂结构,从微观层面上开展对岩心孔隙结构及剩余油的其理论研究,有利于提高原油采收率,为现场生产提供技术指导。本文介绍了构建三维数字岩心的两种常用方法X射线扫描成像和基于岩心二维图像的重建算法,并分析了其优缺点和适用范围以砂岩为例,定量比较了X射线、MC算法和过程法构建的三维数字岩心。结果表明：过程法重建的三维数字岩心的孔隙连通性与真实岩心较接近,而MC算法重建的三维数字岩心孔隙连通性与真实岩心更加接近,三维数字岩心将在岩石物理数值模拟中发挥重要作用。     

高浓卤水在多孔介质中的运移

与淡水溶液不同，高浓卤水在多孔介质中的运移是一个受多因素影响的、复杂的物理、化学作用过程。本文在系统分析卤水运移基本特征的基础上，综述了高浓卤水在多孔介质中运移所遵循的基本规律及其相应的数值模拟方法。     

井间示踪剂测试的数值模拟方法

根据油田实际情况，建立了三维两相（油、水）四组分（油、水、分配性及非分配性示踪剂）的数学模型，并编制成计算机软件．通过对示踪剂产出曲线的数值分析，得到地层中任意时刻的压力及剩余油饱和度分布，进而可对油藏进行精细描述．现场应用实例表明，用数值模拟方法求出的地层参数的精度较为可靠．     

胜利油田注空气二次采油技术评价研究

注空气技术已被成功应用于不同类型油藏以提高采收率。对注水困难的低渗透油藏来说,注空气取代注水进行二次采油以及注空气/空气泡沫进行三次采油都将受到越来越多的重视。针对注空气驱油机理和工艺特点,通过一系列实验和油藏数值模拟,研究低渗透油藏注空气提高采收率的机理及其应用。针对胜利油田低渗透轻质油藏目标区块,采用小型台架氧化反应器(SBR)进行原油氧化实验,并利用驱替装置进行氮气驱和空气驱的对比实验,评价了原油的氧化特性及空气驱的驱油效率,给出了原油-空气低温氧化动力学参数,为数值模拟提供基础数据。最后运用油藏数值模拟热采模型对注空气过程中氧化反应的热效应提高采收率进行了预测。     

水平注水井和垂直采油井联合井网产能计算

针对长庆低渗油藏,水平井从单井开发逐渐转为水平井和直井联合井网开发中直井产能研究较少的问题,从实际开发需要出发,以水平注水井和垂直采油井联合五点井网为例,运用保角变换、镜像反映法以及复势叠加原理,理论上推导出联合井网中直井的产能方程,运用数值模拟方法对联合井网的直井产能进行了模拟计算。将理论计算公式和数值模拟结果相结合,引入修正系数对计算公式进行修正,方程修正后计算值和油田实际产能基本一致。同时研究了水平井长度对井网产能的影响。对水平井联合井网开发油田有一定指导意义。