本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種復(fù)雜化學(xué)驅(qū)油藏井間動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)值模擬方法、系統(tǒng)、處理設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來，將熱采和冷采技術(shù)相結(jié)合的熱化學(xué)復(fù)合驅(qū)受到油田開發(fā)工作者的廣泛關(guān)注。海上油田已經(jīng)開展了相應(yīng)的礦場(chǎng)試驗(yàn)，礦場(chǎng)試驗(yàn)的成功與否與開發(fā)方案制定的合理性密切相關(guān)，而合理地制定熱化學(xué)驅(qū)油藏開發(fā)方案設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中方案的調(diào)整措施，快速準(zhǔn)確地對(duì)熱化學(xué)驅(qū)開發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)至關(guān)重要。

2、目前，對(duì)于開發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)主要采用油藏?cái)?shù)值模擬法、油藏工程法、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型方法和類比方法等。常用的油藏工程法以及統(tǒng)計(jì)學(xué)模型方法雖然計(jì)算方法簡(jiǎn)單，但由于模型過于理想化，計(jì)算結(jié)果可靠性差。油藏?cái)?shù)值模擬方法通過歷史擬合來反演地質(zhì)油藏模型，再進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的預(yù)測(cè)，其考慮因素較多，能夠預(yù)測(cè)多種關(guān)鍵參數(shù)和指標(biāo)。然而在模型求解以及歷史擬合過程中，求解計(jì)算量大，計(jì)算速度較慢，預(yù)測(cè)精度方面因?yàn)閿M合修正后的地質(zhì)參數(shù)具有一定不確定性，且存在模擬網(wǎng)格粗化帶來的地質(zhì)信息損失等問題，難以保證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3、隨著海上油田的開發(fā)，不同驅(qū)油技術(shù)的綜合應(yīng)用，使得復(fù)雜化學(xué)驅(qū)驅(qū)油過程也越發(fā)復(fù)雜(如稠油活化水驅(qū)、熱水化學(xué)驅(qū)等)，應(yīng)用常規(guī)數(shù)值模擬方法來進(jìn)行熱水化學(xué)驅(qū)油藏的歷史擬合和動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)工作將帶來龐大的計(jì)算量以及耗費(fèi)更多的計(jì)算時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)算量小且計(jì)算時(shí)間快的復(fù)雜化學(xué)驅(qū)油藏井間動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)值模擬方法、系統(tǒng)、處理設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：第一方面，提供一種復(fù)雜化學(xué)驅(qū)油藏井間動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)值模擬方法，包括：

3、建立熱水化學(xué)驅(qū)數(shù)學(xué)模型，并確定井間連通體積和傳導(dǎo)率，其中，熱水化學(xué)驅(qū)數(shù)學(xué)模型包括物質(zhì)平衡方程、能量守恒方程和化學(xué)劑輸運(yùn)方程；

4、基于井間連通體積和傳導(dǎo)率，對(duì)物質(zhì)平衡方程和能量守恒方程進(jìn)行求解，得到各井和油層不同位置的壓力分布以及各井和井間的溫度分布；

5、根據(jù)各井和油層不同位置的壓力分布以及各井和井間的溫度分布，對(duì)化學(xué)劑輸運(yùn)方程進(jìn)行求解，得到化學(xué)劑在油層中的濃度分布；

6、根據(jù)各井和油層不同位置的壓力分布、各井和井間的溫度分布以及化學(xué)劑在油層中的濃度分布，對(duì)含水飽和度進(jìn)行追蹤計(jì)算；

7、對(duì)井間連通體積和傳導(dǎo)率進(jìn)行優(yōu)化，并基于優(yōu)化后的井間連通體積和傳導(dǎo)率重新進(jìn)行計(jì)算，直至得到的各井和油層不同位置的壓力分布、各井和井間的溫度分布、化學(xué)劑在油層中的濃度分布以及含水飽和度滿足預(yù)設(shè)的要求；

8、根據(jù)預(yù)設(shè)的計(jì)算結(jié)束條件，判斷是否達(dá)到結(jié)束時(shí)間，若是，則輸出此時(shí)的各井和油層不同位置的壓力分布、各井和井間的溫度分布、化學(xué)劑在油層中的濃度分布以及含水飽和度；若否，進(jìn)行下一時(shí)刻的計(jì)算。

9、進(jìn)一步地，所述確定井間連通體積和傳導(dǎo)率，包括：

10、將油藏注采系統(tǒng)簡(jiǎn)化為由傳導(dǎo)率和井間連通體積兩個(gè)特征參數(shù)表示的井間連通單元；

11、僅考慮油水兩相流且忽略溫度影響，不計(jì)重力，粘度不變，基于上述條件，以第i口井的井間連通體積vik為對(duì)象，建立物質(zhì)平衡方程：

12、

13、其中，nw為注采井?dāng)?shù)；n1為油層數(shù)；i和j為井點(diǎn)序號(hào)；k為層序號(hào)；t為生產(chǎn)時(shí)間；tijk為第k層、第i井和第j井間的平均傳導(dǎo)率；pi和pj分別為第i井和第j井泄油區(qū)內(nèi)的平均壓力；qi為第i井流速，注入為正、產(chǎn)出為負(fù)；vik為第k層的第i口井的井間連通體積；ctk為第kk層的綜合壓縮系數(shù)；

14、基于建立的物質(zhì)平衡方程，計(jì)算傳導(dǎo)率和井間連通體積：

15、

16、其中，vik為第k層的第i井和第j井的井間連通體積；aijk和lijk分別為第k層的第i井和第j井間的平均滲流截面積和距離；λijk為第k層的第i井和第j井間的流度值；為第i井泄油區(qū)內(nèi)的平均壓力。

17、進(jìn)一步地，所述化學(xué)劑輸運(yùn)方程為：

18、

19、其中，d為彌散系數(shù)；ρw為水相的混合密度；sw為水相飽和度；vw為水相流速；c為水溶液的化學(xué)劑濃度；ρr為巖石密度；cr為巖石表面吸附的化學(xué)劑濃度；kth為熱降解速度常數(shù)；r為反應(yīng)速率；

20、能量守恒方程為：

21、

22、其中，cp為熱容；t為溫度；φ為油藏孔隙度；np為油相和水相內(nèi)包含組分的總數(shù)；ρj為j組分的密度；sj為j組分飽和度；vj為j組分的流體滲流速度；u為流體內(nèi)能；h為流體的焓值；λc為油藏導(dǎo)熱系數(shù)；qh為熱量源匯項(xiàng)；qloss為頂?shù)咨w層散熱量。

23、進(jìn)一步地，所述基于井間連通體積和傳導(dǎo)率，對(duì)物質(zhì)平衡方程和能量守恒方程進(jìn)行求解，得到各井和油層不同位置的壓力分布以及各井和井間的溫度分布，包括：

24、對(duì)物質(zhì)平衡方程進(jìn)行隱式差分，并基于井間連通體積和傳導(dǎo)率，確定各井和油層不同位置的壓力分布；

25、采用牛頓迭代法，根據(jù)各井和油層不同位置的壓力分布，對(duì)能量守恒方程進(jìn)行求解，得到各井和井間的溫度分布。

26、進(jìn)一步地，所述根據(jù)各井和油層不同位置的壓力分布以及各井和井間的溫度分布，采用隱式方法，對(duì)化學(xué)劑輸運(yùn)方程進(jìn)行求解，得到化學(xué)劑在油層中的濃度分布，包括：

27、對(duì)化學(xué)劑輸運(yùn)方程進(jìn)行隱式差分；

28、將差分形式的化學(xué)劑輸運(yùn)方程進(jìn)行一維展開，得到三對(duì)角矩陣方程形式的化學(xué)劑輸運(yùn)方程；

29、采用隱式方法，對(duì)三對(duì)角矩陣方程形式的化學(xué)劑輸運(yùn)方程進(jìn)行求解，得到化學(xué)劑在油層中的濃度分布。

30、進(jìn)一步地，所述含水飽和度的求解方程為：

31、

32、其中，sw為位置x處的含水飽和度；fw′(sw)為水相分流量fw對(duì)sw導(dǎo)數(shù)；swu為位置xu處的含水飽和度，滿足xu<x；fw′(swu)為水相分流量fw對(duì)swu導(dǎo)數(shù)；fv為從xu流入到x的無因次累積流量。

33、進(jìn)一步地，所述對(duì)井間連通體積和傳導(dǎo)率進(jìn)行優(yōu)化采用自動(dòng)歷史擬合方法，歷史擬合目標(biāo)函數(shù)為：

34、

35、其中，o(m)為歷史擬合目標(biāo)函數(shù)；m為由連通特征參數(shù)組成的向量，包括井間連通體積和傳導(dǎo)率；dobs為實(shí)際動(dòng)態(tài)指標(biāo)向量；s(m)為熱水化學(xué)驅(qū)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)向量；cd為動(dòng)態(tài)協(xié)方差陣；為n時(shí)刻第k層第i井和第j井間的傳導(dǎo)率；為n時(shí)刻第k層第i井和第j井間的井間連通體積。

36、第二方面，提供一種復(fù)雜化學(xué)驅(qū)油藏井間動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)值模擬系統(tǒng)，包括：

37、模型構(gòu)建模塊，用于建立熱水化學(xué)驅(qū)數(shù)學(xué)模型，并確定井間連通體積和傳導(dǎo)率，其中，熱水化學(xué)驅(qū)數(shù)學(xué)模型包括物質(zhì)平衡方程、能量守恒方程和化學(xué)劑輸運(yùn)方程；

38、能量守恒方程求解模塊，用于基于井間連通體積和傳導(dǎo)率，對(duì)物質(zhì)平衡方程和能量守恒方程進(jìn)行求解，得到各井和油層不同位置的壓力分布以及各井和井間的溫度分布；

39、化學(xué)劑輸運(yùn)方程求解模塊，用于根據(jù)各井和油層不同位置的壓力分布以及各井和井間的溫度分布，對(duì)化學(xué)劑輸運(yùn)方程進(jìn)行求解，得到化學(xué)劑在油層中的濃度分布；

40、含水飽和度計(jì)算模塊，用于根據(jù)各井和油層不同位置的壓力分布、各井和井間的溫度分布以及化學(xué)劑在油層中的濃度分布，對(duì)含水飽和度進(jìn)行追蹤計(jì)算；

41、參數(shù)優(yōu)化模塊，用于對(duì)井間連通體積和傳導(dǎo)率進(jìn)行優(yōu)化，并基于優(yōu)化后的井間連通體積和傳導(dǎo)率重新進(jìn)行計(jì)算，直至得到的各井和油層不同位置的壓力分布、各井和井間的溫度分布、化學(xué)劑在油層中的濃度分布以及含水飽和度滿足預(yù)設(shè)的要求；

42、判斷模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的計(jì)算結(jié)束條件，判斷是否達(dá)到結(jié)束時(shí)間，若是，則輸出此時(shí)的各井和油層不同位置的壓力分布、各井和井間的溫度分布、化學(xué)劑在油層中的濃度分布以及含水飽和度；若否，進(jìn)行下一時(shí)刻的計(jì)算。

43、第三方面，提供一種處理設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)程序指令，其中，所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理設(shè)備執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述復(fù)雜化學(xué)驅(qū)油藏井間動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)值模擬方法對(duì)應(yīng)的步驟。

44、第四方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，其中，所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述復(fù)雜化學(xué)驅(qū)油藏井間動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)數(shù)值模擬方法對(duì)應(yīng)的步驟。

45、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

46、1、本發(fā)明基于井間連通方法輔以自動(dòng)歷史擬合，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜化學(xué)驅(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)快速預(yù)測(cè)和井間動(dòng)態(tài)參數(shù)的自動(dòng)擬合修正，提升歷史擬合工作擬合效率，能夠?yàn)橛吞镎{(diào)整方案制定提供支持。

47、2、本發(fā)明能夠快速預(yù)測(cè)井間化學(xué)劑濃度場(chǎng)分布，同時(shí)能夠快速預(yù)測(cè)井間溫度場(chǎng)的分布。

48、綜上所述，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于油氣田開發(fā)領(lǐng)域中。