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油水两相流数值试井理论研究

作　者: 向祖平
导　师: 张烈辉
学　校: 西南石油学院
专　业: 油气田开发工程
关键词: 数值试井 油水两相流 PEBI网格 黑油模型 产量模型
分类号: TE353
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


随着油田注水开发的进行,地层流体越来越明显地呈现油水两相流动。因此,从上世纪90年代以来,油水两相流试井就成为试井分析中急待解决的问题。在总结前人研究成果的基础上,本文研究了如何实现试井数学模型快速数值求解的问题,同时利用数值试井模型来分析油水两相流试井的一般规律。用数值方法对试井问题进行分析,进一步扩大了试井分析的应用范围,以解决更加复杂的渗流及边界等试井问题。 针对数值试井这个特殊问题,本文提出了一种快速、健壮的局部正交网格(PEBI网格)的间接生成算法;PEBI网格能使网格间的流动关系更易于计算,更加较好地逼近流动形态实现局部网格的粗化或加密,较好地近似复杂边界等。 本文以使用最为广泛的黑油模型为基础,推导了在PEBI网格下的离散控制方程。离散控制方程后,进一步展开了模型中的累积项和流动项,并提出了系数矩阵的排列方式,为模型的求解做好准备。最后,通过比较IMPES方法与隐式方法的异同点,建立了非结构网格情况下网格离散精度的度量方法,提出了不合理网格的处理机制。 产量耦合模型是数值试井中的一个关键问题。本文对试井问题的产量模型进行了分析,提出了考虑井筒储集和表皮效应的多层单相和多层多相的压降和压恢四个产量模型,并将产量模型与离散控制方程耦合起来。最后用实例验证了数值试井模型,比较了压降与压恢过程中产量规律的不同。 在理论推导的基础上,自行编制了数值试井模拟器,并使用本模拟器对油水两相流试井问题进行了讨论。主要考虑了相渗曲线、饱和度、油水粘度比和多井干扰对油水两相流试井曲线的影响,并获得了关于油水两相流试井规律的许多新的认识。 通过对油水两相流数值试井问题的具体分析,本文得出了试井问题的新认识,为数值试井的进一步发展提供了基础,并因此而拓宽了试井分析的应用范围。

全文目录


1 绪论  6-17
  1.1 试井的发展现状  6-7
  1.2 数值试井的提出及其意义  7-8
  1.3 数值试井研究的内容与方法  8-15
    1.3.1 建立三维数值试井模型  8-9
    1.3.2 网格选取  9-12
    1.3.3 空间网格离散  12-13
    1.3.4 产量描述  13-14
    1.3.5 参数拟合  14
    1.3.6 数值试井的一般规律  14-15
  1.4 本论文的主要研究内容及关键技术路线  15-17
    1.4.1 本文研究的主要内容  15
    1.4.2 本文研究的关键技术路线  15-17
2 数值试井数学模型的建立  17-19
  2.1 黑油模型描述  17
  2.2 模型的基本假设  17-18
  2.3 模型中的流体性质  18-19
3 非结构化网格剖分理论  19-26
  3.1 基本概念  19-20
  3.2 PEBI网格生成算法  20-24
    3.2.1 数据结构  20-21
    3.2.2 算法描述  21-24
  3.3 局部网格特殊处理  24
    3.3.1 网格优化  24
    3.3.2 断层的处理  24
    3.3.3 井周围网格块的处理  24
  3.4 PEBI网格生成实例  24-26
4 数值试井模型的空间离散  26-58
  4.1 油相方程的离散  26-30
    4.1.1 右端项进一步离散  28-29
    4.1.2 左端项进一步离散  29-30
  4.2 水相方程的离散  30-33
    4.2.1 右端项进一步离散  31
    4.2.2 左端项进一步离散  31-33
  4.3 气相方程的离散  33-36
    4.3.1 右端项进一步离散  33-34
    4.3.2 左端项进一步离散  34-36
  4.4 数值试井的产量模型  36-47
    4.4.1 多相流井指数  36-37
    4.4.2 考虑井筒储集效应的多层单相产量模型  37-39
    4.4.3 考虑井筒储集效应的多层多相产量模型  39-44
    4.4.4 产量模型的祸合  44-47
  4.5 网格误差分析  47-58
    4.5.1 IMPES方法和半隐式方法的比较  47-49
    4.5.2 网格误差分析  49-53
    4.5.3 处理不合格网格  53-58
5 模型的求解  58-70
  5.1 初始参数场  58
  5.2 系数矩阵的形成及模拟器设计  58-61
  5.3 程序流程图  61-62
  5.4 实例计算—油水两相流数值试井  62-68
  5.5 与常规试井方法的结合  68-70
6 曲线敏感性分析  70-78
  6.1 相渗曲线的影响  70-72
  6.2 饱和度的影响  72-73
  6.3 油水粘度比的影响  73-75
  6.4 多井干扰的影响  75-78
7 结论及建议  78-80
  7.1 油水两相流试井规律的认识及结论  78-79
  7.2 建议  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-84

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 油气田开发与开采 > 采油工程 > 试井、试采
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