PDF《基于COMSOL Multiphysics的稠油热采过程井筒-储层多》

基于COMSOL Multiphysics的稠油热采过程井筒-储层多场耦合模拟 薛世峰1,王海静1 ,王斐斐1 ,郇筱林1 ,程宇彤1 ,任星宇1 ,许高1 1.

储运与建筑工程学院工程力学系,中国石油大学(华东) ,山东,青岛 简介:水平井注蒸汽热力采油是稠油开发的一种有效方法, 其过程涉及井筒管流与油藏渗流,及储层温度场、渗流场 与岩体变形场之间的双重耦合.本研究针对注蒸汽热采过 程,建立了反映变温、变形影响的井筒-油藏耦合数学模 型.对稠油热采注蒸汽过程进行了模拟计算,为热采油藏 注汽参数优化、提高油井产能和采收率提供了技术支持. 计算方法:基于COMSOL Multiphysics自带的多孔介质传 热模块、达西定律模块和固体力学模块,通过自定义各模 块间的耦合变量,实现了井筒、储层以及温度场、流体场、 固体力场之间的全耦合. 图3. 井筒-油藏系统轴对称几何模型 图2. 油藏几何模型 结果: 结论:注汽过程中,孔隙压力增大引发拉应力,温度升 高引发压应力.随着孔隙压力的增大和温度的升高, 岩石骨架体积逐渐膨胀,孔隙度、渗透率随之升.均 质油藏中井筒沿程压力损失、热损失及其引起的沿程 蒸汽粘度差异是水平井注汽剖面、油藏受热不均衡的 主要原因.此外,注汽过程中油藏岩石骨架膨胀引起 的渗透率升高以及井筒沿程压力、温度不均匀分布引 起的渗透率差异进一步加剧了水平井注汽的不均衡性. 注汽速率越高,井筒-油藏双重耦合效应越显著. 图4. 井筒C油藏耦合计算流程 图5. 油藏渗透率分布 图6. 井筒压力响应 ?图7. Q=500m3・ d-1 ?图8. Q=1000m3・ d-1 开始 井筒、油藏热场计算 井筒、油藏流场计算 油藏变形场计算 结束 初始地应力、应变计算 压力传递与相关系数更新 温度传递与相关系数更新 应力、应变传递与孔隙度、渗透 率等相关系数更新 收敛? n≥nmax? No Yes Yes 时间步 n=1 迭代次数 j=1 j=j+1 n=n+1 封闭 封闭 井眼 注汽过程油藏压力/渗透率场分布 定压 井眼 z r Q=500m3・ d-1 Q=1000m3・ d-1 Q=2000m3・ d-1 注汽过程井筒沿程速度分布 注汽过程油藏温度场分布 ?图9. Q=2000m3・ d-1 ?图10 . Q=500m3・ d-1 ?图11. Q=1000m3・ d-1 ?图12. Q=2000m3・ d-1 井筒 油藏 对流传热 水力传输特性 流场(H) 热场(T) 水力传输特性 对流传热 热场(T) 流场(H) 变形场(M) 交界面 图1. 注汽过程耦合机理 82