蒸汽驱采油数学模拟研究PDF电子书下载

1．高隐蒸汽驱油模型 1

摘要 1

引言 1

模型描述 2

基本方程 2

压力、比容、温度以及相对渗透性的处理 2

方程等号左侧的推导 3

流项的隐式处理 4

生产项的隐式处理 6

方程的解法 7

计算工作比较 8

两个油藏问题上模型的比较 10

替代的蒸汽驱油模型数学处理方法 17

小结 27

附录 30

2．考虑蒸馏和气体溶解的汽驱模拟 31

摘要 31

绪言 31

模型描述 32

压力方程 34

饱和度方程 35

隐式的生产率 37

相对渗透率的处理 38

模型结果 40

WILLMAN实验数据 40

试验问题 41

敏感性分析 45

蒸汽注入试验 46

结论 48

3．蒸汽驱三维数值模拟 53

摘要 53

引言 53

对过去的研究工作的回顾 54

模型的描述 54

解法 55

产量项的隐式处理 58

传导率和毛管力的隐式处理 59

网格取向的影响 60

模型的计算结果 61

WILLMAN等人的实验数据 61

SHUTLER的三维实验数据 63

实验室试验数据 64

典型的油田规模汽驱模拟 65

蒸汽吞吐的例子 65

油藏压力的影响 66

模型需要的计算时间 67

讨论和结论 67

附录：热损失的计算 86

4．循环注蒸汽工艺的动态程序模拟 89

引言 89

产油量响应模型 89

焖井期压力演变 91

瞬态流动模型 91

动态程序模型 92

术语的定义 93

动态程序模型的导出 94

计算情况 96

结果 97

油田数据的匹配 97

动态程序模型的初步研究 97

最佳工艺操作方案 98

最佳开发方案与报道的开发方案的比较 98

一个进一步研究的方向 98

结论 99

附录A：稳态产量方程的推导 104

井筒热损失 104

加热半径 105

加热区域的温度演变 105

稳定状态产油指数近似表达式 106

产油速率的确定 106

对后续循环性能的估算 107

附录B：焖渗期方程的推导 107

焖渗期加热区域温度演变 107

油藏的压力演变 107

附录C：关于瞬态产量方程的推导 108

5．水和气锥进问题的数值模拟方法 115

摘要 115

引言 115

锥进问题 116

三个锥进模型的一般描述 117

模型1——隐式产量方法 117

模型2——隐式产量项和传导率方法 117

模型3——全隐式方法 117

三个模型的对比 118

锥进问题研究实例 118

例1——水—油模型1、模型2和模型3 118

例2——三相，模型2 119

例8——物理模型试验数据，模型2 120

模型1和模型2的描述 120

模型1 122

模型2 123

模型3的简要说明 124

截断误差 124

ADI方法和高斯消元法的比较 125

结论 126

6．蒸汽驱的实验研究和数值模拟研究 135

摘要 135

引言 135

线性物理模型 135

模型的微分方程 136

流体流动方程 136

热流动方程 137

计算机程序的说明 138

线性数值模型 138

两维数值模型 138

与试验结果对比 139

线性模型的对比 139

二维模型的对比 140

讨论 140

关于毛管力 140

关于相对渗透率 140

关于油的粘度 140

附录A：热损失的计算 144

物理模型的热损失计算 114

油田情况下热损失的计算 144

附求B：有限差分公式 146

附录C：IMPES方法的应用 147

附录D：蒸汽凝结速度 148

不含自由蒸汽的格块 148

含自由蒸汽的格块 149

附录E：模拟计算用的参数 149

7．蒸汽驱油过程的一维三相数值模拟 160

摘要 160

引言 160

蒸汽驱油问题的数学描述 161

流体流动 161

热传输 161

气体组分 162

数值方法 162

计算结果选载 163

与实验结果的比较 163

与其它方法的比较 164

蒸汽带 164

油带的形成 165

计算要求 166

栅格布置的影响 166

时间步长控制的影响 166

运行时间 166

结论 167

附录A：三相相对渗透率和毛细压力 170

附录B：质量平衡式的求解 171

附录C：能量平衡式的求解 173

附录D：组分平衡式的求解 174

附录E：冷凝项 175

一般推导 175

附录F 178

8．蒸汽驱油过程的二维三相数值模拟 185

摘要 185

引言 185

蒸汽驱油过程的数学描述 185

热传输 186

数值方法 187

计算结果选载 188

与实验结果的比较 188

与一维计算的比较 190

毛细压力的重要性 191

垂直流体流动的重要性 192

计算要求 193

结论 193

附录A：质量平衡式的求解 195

附录B：能量平衡式的求解 197

附录C：组分平衡式的求解 198

附录D：冷凝项 199

附录E：计算数据 200

9．预测蒸汽驱油采收率的一维分析方法 203

摘要 203

引言 203

温度阶跃的速度 204

流体流动 205

方案Ⅰ——蒸汽区内两相流动的非迭代求解情况 205

方案Ⅱ——将蒸汽区的处理加以改进的迭代求解情况 206

方案Ⅲ——方案Ⅱ的改进，即逐次修正蒸汽区纷额流动曲线 208

冷区内流体流动的处理 208

原油采收率 210

结果 211

原油采收率，最初出现的活动水 211

饱和度分布曲线 212

结论 212

附录A：阶跃方程的推导 214

附录B：蒸汽区平均速度？1的推导 215

10．热采过程的数值模拟 217

摘要 217

序言 217

对以前工作的回顾 218

模型的特点 218

数学推导 219

基本方程 219

有限差分方程 220

相约束 222

求解方法 222

饱和度方程 223

模型的评价 224

LAUWERIER试验 224

W1LLMAN等人的实验室实验 226

一个高产油井的蒸汽吞吐响应 228

一个低产油井的吞吐响应 230

冷水驱动热油藏 232

模型的计算时间 233

对其他系统的推广 234

结论 234

附录：凝结项的计算 236

11．油层和盖层间热耦合的半解析方法 241

摘要 241

引言 241

原理 241

基本方程和边界条件 241

温度函数 242

变分积分和欧拉方程 243

n的计算 243

解析法求解 244

方法的评价 245

试验系统的描述 245

结果 245

应用 250

结论 250

附录：误差补余函数的累积分 252

欧拉方程的推导 252

12．油藏数值模拟中油井格块压力的阐述 257

摘要 257

引言 257

井格块的等效半径 259

井格块等效半径计算 259

等效半径的近似计算 260

等效半径的精确计算 261

扩展到非稳态 261

扩展到气相流动 263

恢复压力的数据和模拟结果的比较 263

单点恢复压力的应用 265

讨论 266

结论 266

附录A：五点井网数值解 268

附录B：非稳态等效半径数值计算 269

附录C：拟稳态等效半径近似计算 270

附录D：推导探测半径与关井时间的函数关系 271

利用Ei函数 271

利用贝塞尔级数 272

有效范围 274

附录E：和Van PooLLen等人的数据作进一步比较 274

13．原油的高温高压蒸汽蒸馏的模拟 276

摘要 276

引言 276

在高温高压下的蒸汽蒸馏 278

培格——罗宾逊（Peng—Robinson）状态方程 279

原油的特性与假设的组分 279

数值模拟 283

模型的验证 283

蒸汽蒸馏的理论曲线 284

实验蒸馏曲线的对比 288

组分蒸汽驱动模拟与状态方程 291

平衡油藏 291

不平衡油藏 292

结论 292

14．通过蒸馏和重力作用影响的蒸汽驱动来予测原油采收率的一种方法 294

摘要 294

前言 294

蒸汽区和热凝结区增长的方程式 295

总体热平衡 295

蒸汽——液体的界面 296

蒸汽区的热平衡 296

求解的方法 297

总加热区 298

总的热损率 299

蒸汽区 299

热凝结区的温度分布 300

注入热量变化的情况 301

蒸汽蒸馏 301

理论及方程式 301

压力与温度的关系 301

局部的质量平衡 302

局部焓平衡 303

不同组分的蒸发 303

求解方法 304

蒸汽压的变化 304

水的溶解度的变化 304

解的讨论 304

蒸汽蒸馏效率的估计 305

对蒸汽蒸馏的蒸汽效率 306

对S°1和S°2的估计 306

流体的流动 308

蒸汽区 308

蒸汽前缘 309

热凝结区和初始温度区 309

压力降 310

总的计算方案 312

结果和讨论 312

原油的蒸汽蒸馏 312

原油的蒸汽驱动 313

计算要求 313

结论 314

附录A：蒸汽—液体界面方程 319

附录B：总的热平衡方程的拉普拉斯变换解 320

附录C：水的蒸汽压和溶解度变化的方程 320

蒸汽压的变化 320

水的溶解度的变化 321

附录D：在△V中蒸汽蒸馏方程的变化 321

附录E：对系数Ae和B？的估算方法 322

附录F：对S°1和S°2的方程 322

15．有限元方法用于多孔介质的瞬态流动计算 323

摘要 323

引言 323

原理 324

径向为无限系统—边界为常量流速下的流动问题 328

在径向有界系统—边界常量流率条件下的流动问题 330

在径向分层系统—常量边界压力下的流动问题 330

径向分层系统—常量边界流率条件下的流动问题 331

结果讨论 332

结论 334

附录 335

16．计算三相相对渗透率的统计模型 339

摘要 339

序言 339

三相相对渗透率数据的计算 339

所要求的数据 339

方程 340

物理模型—微观流体分布 341

沟道流动理论 341

假设的基础 341

方法和统计概念的关系 341

统计方法的实验数据验证 342

（orey等人的数据 342

Dalton等人的数据 344

5araf数据 345

17．在预热油藏中蒸汽区增长 349

摘要 349

引言 349

理论 349

有限和非零厚度的蒸汽区层 350

零厚度的蒸汽区层 352

应用 355

结论 358

附录A：注汽计算中所用的温度分布 360

附录B：方程（15）的反变换 362

18．蒸汽吞吐的理论分析 363

摘要 363

引言 363

讨论 363

注汽 363

焖井 364

采油 364

热流和流体流动方程 364

方程的解 365

产汽 366

油水比 366

油层污染 366

注入的热量 366

油层厚度 367

其它影响 367

结论 367

附录A：理想化的无导热模型 374

附录B：不焖井 375

中等压力降和大压力降的焖井 375

附录C 375

附录D 376

19．在大气压力下脱气油的粘度—温度关系 379

摘要 379

引言 379

方法 380

关系式的使用 380

关系式的评价 381

结论 381

20．蒸汽注入时的井筒热损失和压力降 385

引言 385

模型的公式 385

计算结果 387

油管尺寸的影响 388

蒸汽注入压力、注入流率和注入时间的影响 388

涂层和油管绝热的影响 389

与以前模型的对比 390

和油田数据比较 391

结论 392

21．蒸汽注入井筒期间的热损失 394

概述 394

引言 394

理论 394

冷凝蒸汽的干度 364

冷却过程蒸汽的温度 395

时间函数f（t） 396

井筒热阻 396

热损失百分比的计算 397

计算过程 397

结果和讨论 398

影响热损失的因素 398

封隔器对热损失的影响 401

热损失关系式 402

结论 402

附录：可凝结蒸汽流过井筒时，蒸汽干度表达式的推导 405

计算实例 406

解题步骤 406

22．计算垂直管内的两相压力降 407

摘要 407

引言 407

泡状流 407

段塞流 407

过渡流 408

环形雾状流 408

选择研究方法的基础 408

第1类 408

第2类 409

第3类 409

结果比较 409

结论 412

附录A：修正的GRIFFITH和WALLIS法的描述 415

附录B：流动方式的确定 417

附录C：平均密度和摩阻梯度的计算 417

泡状流 417

段塞流 418

过渡流 419

雾状流 419

段塞流Tf的发展 420

附录D：两相压力降计算实例 423

23．温度对固结岩芯相对渗透率的影响 427

摘要 427

前言 427

实验装置和方法 428

探测器 428

探测器的刻度 428

压力测量 429

泵 429

压力盒和蓄液罐 429

恒温箱 429

步骤 430

岩芯的制备 430

流体 431

结果的讨论和分析 431

束缚水饱和度 431

残余油饱和度 432

各相相对渗透率 432

相对渗透率比 432

绝对渗透率 433

达到残油饱和度情况 433

关于油藏工程的问题 433

结论 434

24．压短时间油井试验法测定井筒污染 441

摘要 441

引言 441

恒压注入油井试验的分析 442

确定井筒污染的注入能力试验 442

注入试验数据的定量分析 447

双区模型的比较 448

渗透率垂向有变化的岩层的注入能力试验 448

结论 449

附录A：单层油藏的恒压注入分析 450

附录B：从降落曲线求双区渗透率 453