CN108335016A - 一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,涉及海上特/超稠油热采开发领域。该动态模拟方法包括以下步骤:将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数;在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系,引入时间变量,并计算随时间变化的油水物性;将多项式函数与油气水物性参数相关联,通过判定函数,判定不同时间所属周期,并计算各周期内物流和温度的波动情况;通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。该动态模拟方法解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程,无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性。
Description
技术领域
本发明涉及海上特/超稠油热采开发领域,尤其涉及一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法。
背景技术
在海上油气田开发工程前期研究阶段,工程设计人员需要利用上游专业提供的逐年产量和井口温度等数据,完成典型年份的物料平衡和热量平衡的模拟计算,提交推荐方案典型年份热物平衡表,用以确定各方案工艺设备规格、物料消耗、以及热负荷数据。
对于常规油田而言,在全生命周期范围内,产量和采出液温度的变化均比较缓慢,因此稳态模拟能够很好的表征生产过程。而由于热采开发较常规开发(如注水开发、衰竭开发)的独特性,主要表现在热采井产出液产量和温度周期性波动:
产量波动(初期产液峰值高并逐渐降低)、温度波动(初期可达到100℃,后期仅有50℃)、组成波动(放喷期含水率可达100%,后期逐渐下降至零),而且这仅是一口井的生产特征,如果超过一定量热采井(如20口)同时生产,其工艺***将更加复杂,使得产量和采出液温度变化很大,稳态模拟已不再能够精细描述该过程。
鉴于以上情况,需要寻求一种新的模拟方法,以模拟计算海上特/超稠油热采采出液处理流程,揭示其内在变化特征,确保设计的合理性及工程的安全性。
发明内容
本发明提供了一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程,无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性,具体方案详见下文描述:
一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,所述方法包括以下步骤:
将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数;
在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系,引入时间变量,并计算随时间变化的油水物性;
将多项式函数与油气水物性参数相关联,通过判定函数,判定不同时间所属周期,并计算各周期内物流和温度的波动情况;通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。
其中,所述动态模拟方法揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系,动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低20%。
进一步地,所述动态模拟方法用于获取海上特/超稠油热采采出液处理流程的详细温度变化情况。
进一步地,所述多项式函数获取到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10%以内。
其中,所述动态模拟方法计算得到的单周期内加热器的最大功率、与混合物流最低温度相对应。
本发明提供的技术方案的有益效果是:
1、本发明通过对输入数据进行处理、引入时间变量、以及采用单井数据传递,为海上特/超稠油热采采出液处理流程的模拟计算提供了一种快速、高效的方法;
2、本发明针对采出液处理流程的波动特性,通过引入时间变量,将稳态计算模型动态化,从而得到全生命周期的运行数据,计算结果详实准确;
3、本发明适用于海上油气田开发工程前期研究阶段,能够显著降低无效冗余设计,提高项目经济效益,同时保证了方案的安全性。
附图说明
图1为海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟的示意图;
图2为一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,参见图1和图2,该方法包括以下步骤:
101:将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数;
102:在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系,引入时间变量,并计算随时间变化的油水物性;
103:将多项式函数与油气水物性参数相关联,通过判定函数,判定不同时间所属周期,并计算各周期内物流和温度的波动情况;通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。
通过上述动态模拟方法计算的功率要远小于稳态模拟计算(现有技术)的功率,根据动态模拟的计算结果,单周期内加热器的最大功率与混合物流最低温度相对应,而这往往也是周期内混合物流含水率的最低点。
进一步地,该动态模拟方法揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系,动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低20%。
其中,该动态模拟方法用于获取海上特/超稠油热采采出液处理流程的详细温度变化情况。
进一步地,步骤101中的多项式函数获取到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10%以内。
其中,上述动态模拟方法计算得到的单周期内加热器的最大功率、与混合物流最低温度相对应。
综上所述,本发明实施例通过上述步骤101-步骤103解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程,无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性的问题,满足了实际应用中的多种需要。
实施例2
下面结合具体的计算公式、图1、图2、实例、表1-表4对实施例1中的方案进行进一步地介绍,详见下文描述:
201:将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数;
由于热采是周期性过程,每个周期内产油量、产水量和温度也不尽相同,所以需要在不同周期范围内,建立不同的多项式函数而构成在整个生命周期内的分段多项式函数。
全生命周期内(如这里的24个周期)产油量、产水量和温度的分段多项式函数分别如式①~③所示:
式中,Yo(t)i为产油量;Yw(t)i为产水量;T(t)i为温度;ani、bni、cni、a0i、b0i、c0i为常数;i为周期;n为拟合后多项式函数的次数。
以渤海某一油田热采开发数据为例,拟合结果情况如表1。
表1 单井日产油原始数据与拟合数据对比
如表1所示,通过步骤201得到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10%以内,可以满足工程设计的需要,而且大部分误差值小于零,这意味着通过分段函数得到的模拟数据往往略大于原始数据,计算结果偏于保守,这有利于保障工程设计方案的安全性。
202:将时间变量引入模型中;该步骤具体为:在Aspen Hysys软件中借助Spreadsheet模块,编写相应程序,建立与积分器(Integrator)的联系,引入时间变量。
同时利用Aspen Hysys软件主程序准确模拟油水物性,如比热容、气相分数、焓、熵等,与各单井产油量、产水量和温度相关联,用于后续热能动态计算。
其中,上述Aspen Hysys软件、以及软件中的Spreadsheet模块均为本领域技术人员所公知,本发明实施例对此不做赘述。
203:采用单井数据传递;
其中,单井数据传递包括数据的输入和输出,主要通过单井数据控制程序实现。利用步骤201中建立的产油量、产水量和温度分段多项式函数(即公式①~③),在AspenHysys软件Spreadsheet模块中写入相应的公式代码(如表2中D列和F列等),同时与AspenHysys软件主程序计算出来的油气水物性参数相关联。最后通过判定函数(如表2中B列等),判定不同时间所属周期,并计算各周期内物流和温度的波动情况。
如下表所示:
表2 热采井单井自动控制程序模版
204:动态模拟计算;
在步骤201~203的基础上,运行建立的程序和代码,计算出各单井采出液混合后的混合物温度。如表3。
表3 混合物流温度常规计算与动态计算方法下混合温度对比
如表3所示,通过动态模拟,可以快速得到海上特/超稠油热采平台采出液处理流程的详细温度变化情况,相较于稳态模拟只能够将70℃作为混合物流的平均温度,然后进行典型年份的相关计算,动态模拟更加详实、可靠。
205:动态模拟计算结果评估。
在实际生产中,为了更好的实现油气水分离,由步骤204计算得到的各单井采出液混合后的混合物流温度往往还不够,需要再进行加热,具体加热到多少温度取决于原油物性。这里以85℃为例,计算结果如表4。
表4 生产加热器功率稳态计算与动态计算对比
如表4所示,混合物流的温度波动,必然会引起生产加热器负荷的波动,而且动态模型计算的功率要远小于稳态模型计算的功率。根据动态模型的计算结果,单周期内加热器的最大功率与混合物流最低温度相对应,而这往往也是周期内混合物流含水率的最低点。因为水的比热是原油比热的近两倍,导致了稳态与动态模拟计算出加热器功率上的差异。
本方法能够较好地模拟热采井在产量、组成和温度上的变化特征,极大的提高了计算模拟效率。利用本方法能够得到较为精细的工艺***数据,揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系,动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低约20%,为热采平台的工艺***设计提供了依据,具有很好的应用价值。
综上所述,本发明实施例通过上述步骤201-步骤205解决了常规稳态模拟无法准确描绘海上特/超稠油热采采出液的处理过程,无法准确表征多热采井海上平台流程的复杂性和波动性的问题,满足了实际应用中的多种需要。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
将各单井的产油量、产水量、及各物流温度数据分别拟合成多项式函数;
在Aspen Hysys软件中建立与积分器的联系,引入时间变量,并计算随时间变化的油水物性;
将多项式函数与油气水物性参数相关联,通过判定函数,判定不同时间所属周期,并计算各周期内物流和温度的波动情况;通过动态模拟计算各单井采出液混合后的混合物温度。
2.根据权利要求1所述的一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,其特征在于,所述动态模拟方法揭示了热采采出液温度、产量及组成之间的联系,动态模拟计算的加热器负荷比稳态的计算结果降低20%。
3.根据权利要求1所述的一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,其特征在于,所述动态模拟方法用于获取海上特/超稠油热采采出液处理流程的详细温度变化情况。
4.根据权利要求1所述的一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,其特征在于,所述多项式函数获取到的模拟数据与原始数据的误差始终保持在±10%以内。
5.根据权利要求1所述的一种海上特/超稠油热采采出液处理流程动态模拟方法,其特征在于,所述动态模拟方法计算得到的单周期内加热器的最大功率、与混合物流最低温度相对应。
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