[发明专利]利用溶气驱重油进行储层模拟的方法、系统和程序存储设备

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于预测地下储层中的流体流的储层模拟的方法和系统，更特别地，涉及通过考虑由于溶气驱重油(heavy oil solutiongas drive)对流体流的影响来提高储层性能预测。

背景技术

储层模拟用于预测地下储层中的流体流。流体流可以包括油、气和水。这种储层预测对于储层管理和估计储层的潜在开采量很重要。

储层模拟在石油工业和科学文献中众所周知。关于储层模拟的原理的一本好的入门书是K.Aziz和A.Settari的Petroleum ReserviorSimulation，Elsevier Applied Science Publishers，London(1979)。另外，在Watts III等人的美国专利No.6,052,520中描述了一般如何进行储层模拟的说明。这些参考文献的全部内容在此引入作为参考。

下列是在传统的储层模拟中所采取的一般步骤。首先，选择要对其岩石和流体性质进行建模和模拟的储层。储层被建模并被离散化成多个单元。一般以有限差分方程的形式为每一个单元构造非线性控制方程，其表示储层中的岩石和流体的性质。岩石性质的实例包括孔隙度、毛细压力和流体(油、水、气)的每一个相的相对渗透率。流体性质的实例包括油的粘度、油地层因数(B₀)、以及每一个单元的压力、温度、和饱和度。这些方程中的非线性项被线性化以便形成用于模拟的每一个时间步长的一组线性方程。然后这些线性方程可被求解以估算未知项(比如单元中的压力和饱和度)的解值。从压力和饱和度的这些值可以估算出其他性质，其包括每个时间步长的来自储层的油、气和水的总生产量。重复进行前述步骤，经过许多这种时间步长来模拟储层中相对于时间的流体流。

储层模拟中所需的关键性质中的一个是待流经的岩石的渗透率。绝对渗透率K是岩石传送流的能力的量度，而且可能在储层和周围地层各处变化很大。当气、油和水移动穿过多孔岩石时，它们不会等速运动。而是流体彼此竞相运动。当存在多于一种流体时，相对渗透率k_r 是有效渗透率k_e与绝对渗透率K的比率。有效渗透率k_e是当存在另一个流体时，多孔介质对一种流体所测量的渗透率。相对渗透率k_r和饱和度S之间的关系取决于储层岩石和流体，而且在不同地层之间可以改变。此外，相对渗透率k_r取决于存在的流体的相对比例，即流体饱和度。

图1说明了气体的典型的相对渗透率k_rg相对于饱和度S_g的曲线。直到气体饱和度达到最小阈值之前，气体不能以任何可感知的速度流动。参照图1，该阈值被称为临界气体饱和度S_gc⁰并且起始于近似0.03或大约3％饱和度的值。曲线的另一端是端点相对渗透率k_rgro⁰，其为保留在岩石中的残余油的运动最小时的气体相对渗透率值k_rg。由于储层岩石总是包含最小量的残余油，气体饱和度不会达到100％。饱和度的总百分比必须加起来达100％。在这种情况下，存在最大的76％气体饱和度S_g和24％的残余油饱和度S_org。从图1中可看出，最大的相对渗透率k_rgro⁰发生在接近0.76的饱和度处，这时k_r＝0.40。S_gc⁰和k_rgro⁰的这些值将被称为气体饱和度S_g和相对渗透率k_rg的端点基线值。