水溶性气藏数值模拟研究

论文摘要

水溶气是指在常规储层条件下溶解在地层水中并以甲烷为主的天然气,其成藏机理主要受温度、压力、水矿化度和储层水容量等因素的影响。在世界范围内就资源量而言其仅次于天然气水合物,所以对水溶气的溶解机理进行研究,对于解决我国能源短缺问题具有重要的现实意义。但与常规油气藏相比,水溶性气藏具有投资回报率更低、投资周期更长、风险更高等特点,而且国内目前并没有单纯的水溶性气藏实际投入生产开发,所以数值模拟方法的应用对于更好地预测水溶性气藏的动态开发资料,优选开发方案,减少开发风险就显得尤为重要。本文以水溶性气藏数值模拟研究为研究目标,在系统调研国内外文献、深入分析国内外研究现状的基础上,综合利用渗流力学、油气藏工程、数学物理方法、射孔完井以及数值模拟理论等多方面的知识,完成了以下研究工作并取得相应的研究成果;①通过对大量的资料调研,分析了水溶气、地层水性质、储层地质性质以及影响气体在水中溶解度的因素。②考虑到由于高压产生的大量水力裂缝,采用有限差分方法建立水溶气运移的三维、双重介质、气-水两相全隐式数学模型,该模型描述了水溶气在地层中的释放、运移和采出的整个过程。③在原有黑油模型的基础上,根据水溶性气藏数值模型编制了该数值模型的求解程序,该程序可以求解单重、双重介质两种情况。④通过模拟不同开采速度对水溶气开发效果的影响,发现开采速度较慢的时候可以取得较好的开采效果。⑤在模拟器中考虑了注水对水溶性气藏开发的影响,地层水回注可以大幅度提高水溶气的采出程度。⑥为增加模拟器的通用性,在模拟器中考虑了射孔完井方式对开采的影响。⑦检验模拟器计算的可靠性,发现在使用实验数据对水溶性气藏进行模拟时,模拟器可以很好的反映气藏开发的状态。通过对水溶性气藏数值模拟的系统研究,为水溶性气藏开发效果的评价提供有利的技术和理论支撑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出和研究的意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 国内外高压水溶气资源丰富
• 1.2.2 国内外水溶气溶解度的研究现状
• 1.2.3 地层水粘度的研究进展
• 1.2.4 水溶性气藏数值模拟技术的发展
• 1.3 主要研究内容、方法和技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 技术路线
• 2 水溶性气藏的特点
• 2.1 水溶性天然气的组分特征
• 2.2 地质特征
• 2.3 地层水流体性质
• 2.3.1 地层水的矿化度
• 2.3.2 地层水粘度
• 2.3.3 地层水的密度
• 2.3.4 地层水的温度
• 2.4 天然气在水中的溶解度及溶解机理
• 2.4.1 气体溶解的填充水合模型
• 2.5 溶解气水比
• 2.6 水溶气的开采
• 3 水溶性气藏数学模型
• 3.1 假设条件
• 3.2 数学模型的建立
• 3.3 渗吸量计算模型
• 3.4 全隐式数值模型的建立及求解
• 3.4.1 有限差分符号
• 3.4.2 全隐式离散
• 3.4.3 方程的离散化
• 3.4.4 系数矩阵元素的计算
• 3.4.5 基质系统中未知量的消除
• 3.4.6 过泡点问题的处理
• 4 软件的研制
• 4.1 软件设计的功能特点
• 4.2 软件主体结构设计
• 4.3 各部分功能及设计
• 4.4 主程序流程
• 4.5 软件功能及使用
• 4.5.1 适用范围
• 4.5.2 软件运行环境
• 4.5.3 软件的操作
• 4.5.4 数据体文件
• 5 实例计算及分析
• 5.1 数据准备
• 5.2 水溶性气藏模拟器可靠性检验
• 5.3 经验公式准确性验证
• 5.3.1 溶解度对比
• 5.3.2 地层水粘度的经验公式法
• 5.3.3 日产水率对气体累计产量的影响
• 5.3.4 注水对气体产能的影响
• 5.3.5 射孔与井不完善性对产能的影响
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 附录
• 射孔产率比计算模型