基于高阶格式的高精度化学驱模拟-中国石油大学北京.PDF

石油科学通报 2018 年6 月 第3 卷第2 期：215-231 基于高阶格式的高精度化学驱模拟 1,4* 2 3 1,4 朱舟元 ，李明辉 ，雷征东 ，陈掌星 1 中国石油大学( 北京) 石油工程学院，北京 102200 2 中国石油大学( 北京) 非常规天然气研究院，北京 102200 3 中国石油勘探开发研究院，北京 100083 4 中国石油大学( 北京) 油气资源与工程国家重点实验室，北京 102200 * 通信作者, zhuzy02@ 收稿日期: 2017-11-21 中国石油大学（北京）科研基金项目（编号：2462016YJRC016 ）资助 摘要 油藏数值模拟的精度取决于网格尺寸，网格越小，模拟结果的精度越高，结果越趋近于收敛。大尺寸网 格往往伴随着严重的数值扩散现象。化学驱作为一种复杂的提高采收率过程，由于其复杂的机理( 如乳液的相 态变化) ，往往需要很小尺寸的网格以获得精确的模拟结果。本文重点探讨使用高阶格式来改进化学驱模拟的精 度。首先对提高油藏数值模拟精度的主流方法进行了全面的分析，包括网格粗化方法、自适应网格加密方法和 高阶格式方法。考虑到化学驱模拟的特点，本文选用高阶格式方法对化学驱模拟的精度进行改进提升。随后测 试了一维、二维和三维矿场尺度的ASP 三元复合驱模拟问题，结果发现模拟的精度高度依赖于所用的网格尺寸。 为了获得接近收敛的结果，化学驱所需的网格尺寸远小于水驱模拟。一维化学驱中，网格越粗，表面活性剂分 布越“平均化”，最终采收率越低。使用二阶和三阶格式，一维、二维和三维矿场尺度三元复合驱模型测试的模 拟精度均有大幅提升。使用较粗的网格及高精度格式，即可获得与细网格类似的精度。高精度格式为降低数值 黏性、提高精度、降低模拟所需网格数和计算时间，提供了有效的解决办法。该方法也有助于大型油田化学驱 的快速精确数值模拟、历史拟合、优化等技术的顺利实施。 关键词 油藏数值模拟；化学驱；模拟精度；高阶格式；数值模拟效率 0 引言 冗长的模拟机时，其模拟机时甚至于超出现有计算机 的模拟能力。 复杂油气藏采收过程的数值模拟往往包含了复杂 化学驱的驱替过程往往同时存在十多个组分和油、 的物理化学过程，油藏网格作为模拟多相多组分流动 气、水、乳液等多个相态。过程中的各种效应高度耦 的基本单元，它的尺寸大小对于复杂开采过程的模拟 合，存在较强的非线性相互作用。同时，其驱替效率 精度有着重要的影响。一般认为网格尺寸越小，模拟 又很大程度依赖于局部的化学剂浓度( 如表面活性剂 结果的精度越高，越趋近于收敛的解。网格尺寸越大， 浓度) 和乳液相态变化。故化学驱模拟过程对网格尺 数值误差越大，造成数值弥散、耗散等现象，模拟结 寸的敏感性较高，需要精细的网格以获得精确的模拟 [1] [2-4] 果越不精确 。故在可行的情况下，模拟必须采用足 结果 。 够精细的网格以获得可靠的结果。对于大型油气藏矿 本文首先综述用以提高油藏数值模拟精度的3 种 场尺度的模拟，精细的网格往往意味着高昂的代价和 主流方法：动态网格加密、粗化技术和高精度数值模 引用格式：朱舟元, 李明辉, 雷征东, 陈掌星. 基于高阶格式的高精度化学驱模拟. 石油科学通报, 2018, 02: 215-231 ZHU Zhouyuan, LI Minghui, LEI Zhengdong, CHEN Zhangxing. High resolution chemically enhanced oil recovery simulation using higher order differential schemes. Petroleum Science Bulletin, 2018, 02: 215-231. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2018.02.021 ©2016 中国石油大学( 北京) 清华大学出版社有限公司 216 石油科学通