復(fù)雜地層油藏蒸汽注采數(shù)值模擬自適應(yīng)網(wǎng)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(duì)于復(fù)雜地層油藏蒸汽注采過(guò)程的數(shù)值模擬，其中一個(gè)困難在于計(jì)算流場(chǎng)中存在一個(gè)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(jì)算網(wǎng)格的尺寸必須很小以滿足計(jì)算精度的要求，如果對(duì)計(jì)算區(qū)域采用均勻網(wǎng)格計(jì)算，則計(jì)算量將難以忍受;另外，由于地層的復(fù)雜性，往往采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格處理，這勢(shì)必會(huì)增加數(shù)值離散上的復(fù)雜度，而若采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其尺度又會(huì)影響復(fù)雜區(qū)域的計(jì)算精度。因此，有必要建立高效而又精確的數(shù)

2、值模擬手段，自適應(yīng)網(wǎng)格法就是本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　 本文工作的目標(biāo)是將自適應(yīng)網(wǎng)格法應(yīng)用于復(fù)雜地層稠油油藏蒸汽注采過(guò)程的數(shù)值模擬，并研究引入自適應(yīng)網(wǎng)格法后遇到的相關(guān)數(shù)學(xué)物理問(wèn)題。
　　 對(duì)均質(zhì)油藏的自適應(yīng)網(wǎng)格展開研究。利用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方案編寫蒸汽注采自適應(yīng)網(wǎng)格法程序，結(jié)構(gòu)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(shù)值程序的編寫時(shí)間。二維與三維的均質(zhì)油藏蒸汽輔助重力泄油(SAGD)算例顯示，自適應(yīng)網(wǎng)格法能大

3、幅度提高模擬的計(jì)算速度，并且保持很高的計(jì)算精度。自適應(yīng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)也顯示計(jì)算區(qū)域中的精細(xì)網(wǎng)格數(shù)量大幅度減少。
　　 在將自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用到非均質(zhì)油藏的模擬中時(shí)，對(duì)于自適應(yīng)網(wǎng)格系統(tǒng)中的各層次粗網(wǎng)格，采用重正化方法計(jì)算等效滲透率。為削減網(wǎng)格取向效應(yīng)的影響，對(duì)二維蒸汽驅(qū)的模擬采用九點(diǎn)離散格式，并建立自適應(yīng)網(wǎng)格系統(tǒng)下非均質(zhì)油藏的控制方程的離散方法。二維非均質(zhì)油藏SAGD算例和蒸汽驅(qū)算例顯示，在此類油藏的模擬中，自適應(yīng)網(wǎng)格法也能保持很高的計(jì)

4、算精度，并且能大幅度提高計(jì)算速度。
　　 對(duì)于復(fù)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(zhì)，從而將斷層油藏類比于非均質(zhì)油藏，對(duì)整個(gè)斷層油藏劃分均勻的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。對(duì)于網(wǎng)格系統(tǒng)中被斷層穿過(guò)的網(wǎng)格，文中對(duì)其等效滲透率的處理提出按流體流通通道進(jìn)行計(jì)算的方法，而不是直接將網(wǎng)格的等效滲透率置為極低值。對(duì)于同時(shí)被斷層穿過(guò)的相鄰網(wǎng)格，本文提出，在計(jì)算它們之間的流量時(shí)，必須考慮斷層連續(xù)性的影響。對(duì)斷層油藏劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格后，將自適應(yīng)網(wǎng)格

5、技術(shù)應(yīng)用其中。自適應(yīng)網(wǎng)格系統(tǒng)中網(wǎng)格粗化僅依據(jù)所選物理量的空間變化，不專門針對(duì)斷層附近區(qū)域劃分精細(xì)網(wǎng)格。斷層區(qū)域?qū)⒁罁?jù)其附近物理量的變化適時(shí)地采用較粗網(wǎng)格計(jì)算，從而進(jìn)一步提高自適應(yīng)網(wǎng)格法程序的計(jì)算速度。對(duì)于斷層區(qū)域附近各層次粗網(wǎng)格，采用重正化方法計(jì)算其等效滲透率。二維SAGD算例及蒸汽驅(qū)算例表明，將斷層處理成滲透介質(zhì)沒(méi)有破壞斷層本身的物理性質(zhì)，而自適應(yīng)網(wǎng)格法的引入大幅度提升了斷層油藏模擬的計(jì)算速度，同時(shí)與全精細(xì)網(wǎng)格法相比，自適應(yīng)網(wǎng)格法也保

6、持了很高的計(jì)算精度。
　　 在對(duì)復(fù)雜邊界油藏進(jìn)行數(shù)值研究時(shí)，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)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(gè)計(jì)算區(qū)域，針對(duì)該矩形區(qū)域劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的辦法。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，位于邊界外的網(wǎng)格并不參與計(jì)算，整個(gè)計(jì)算復(fù)雜度沒(méi)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(wǎng)格滲透率進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的方案，對(duì)被邊界穿過(guò)的界面提出滲透率的預(yù)處理方法。單相流的驗(yàn)證算例顯示，該方案與預(yù)處理方法對(duì)于復(fù)雜邊界的模擬能夠取得很高的計(jì)算精度，即

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