第 1 章 绪 论
1.1 课题研究背景与来源
1.1.1 课题研究背景
油田开发，就是策划出合理的油藏开发方案，以必要的实验生产资料和详探成果为根据，按照石油市场的实际需求，从生产规律和油田实际的情况出发，为了达到提高最终采收率的目的，在综合研究的基础上对具有工业价值的油田进行勘探，随后对油田进行投产和建设，使得油田按方案规划的经济效益和生产能力顺利进行生产，直到油田开发的结束这个全部过程[1]。油田开发的这个过程是极其复杂多变的，一个油藏开发方案从制定到开发过程是一个很长的周期，并且需要巨大的经济投入，而且一旦对地层进行了开发就变成了不可逆的过程。油藏数值模拟正是这样一门关键技术，可以将油田开发的重大决策全部纳入到严格科学的轨道，通过模拟软件对油田在从开始至结束在对应方案下有可能的开发变化过程进行数值模拟，找到提高最终采收率的方法和途径，预测油藏未来动态。三次采油[2]在 1979 年被列为我国石油开发的重要科学技术方法。所谓一次采油：油田开发初期，仅依靠天然能量进行原油开采的方法，其中天然能量包括：弹性水驱，天然水驱，溶解气驱，弹性能量驱，气驱及重力驱。 一次采油的结果是很低的，具体的数值一直不能超过 15%。 二次采油：天然能量不足之后广泛应用的注水（注气）方法，这就是最常用的二次采油，又称压力保持法，用注水（或注气）的方法借以补偿采油后地层中的亏空体积、增加补充地层的能量进行采油。 在我国，为了保持压力，多数是将二次采油方法与第一次采油共同进行。 二次采油平均采收率也很低，不超过 50%，能达到 70%-80%是个别现象。三次采油：针对二次采油后未能采出的剩余油和残余油，采用向地层引入其他功能或注入其他驱油工作剂的方法，一般在压力保持法之后要马上进行三次采油，如化学驱油及某些混相驱油等。
由于我国陆上老油田已经发现的气源很少，油藏混相压力很大，经过各机构与各国家的大量研究交流结果表明我国油田大部分无法使用混相的方法进行油藏开发，所以化学驱开发方法在我国三次采油过程中迅速的发展并成为核心开发方式，是保证各大油公司产量安全的重要技术。所谓的化学驱方法[3]，又叫做改型水驱法，为了改善水的波及率和驱油性能，在注入的水中添加化学剂混合物，从而达到提高采收率的目的。
1.1.2 课题来源
大庆油田作为我国最大的陆上老油田已经进入高含水采油期，注水的效率很低，产油量也逐年递减，但对于亿吨级的油藏地质储量，聚合物驱油的作用越发的显著,但是以前的聚合物驱油模拟软件已经无法满足油田科研生产的实际需要[5]。目前大庆油田实际生产中的分质分注挖水挖潜技术在广泛的运用中，并且近年来聚合物粘弹性可以用来增加微观驱油效率的说法[6]也在进步之中。这些技术的可行性研究以及实施方案效果预测都需要数值模拟方法来进行，但是以前的数值模拟模型无法满足当前的需要，从生产和实际的需求出发迫切的要求具有齐全模拟功能的聚合物调剖驱油软件的研制，满足不断进步的生产实践需要，并且对科学的开发油田提供正确的指导理论，最后达到提高油田开发经济效益的目的。
第 2 章 聚合物驱油数值模拟模型 ................................................................7
2.1 模型基本情况介绍................................................................................. 7
2.2 模型基本情况介绍................................................................................. 8
2.3 聚合物驱油机理数学描述 ................................................................... 12
第 3 章 模型中组分浓度方程的算法改进及实现.......................................16
3.1 求解压力方程....................................................................................... 16
3.2 求解饱和度方程................................................................................... 17
3.3 组份浓度方程的数值格式 ................................................................... 19
3.4 算法实现与设计流图 ........................................................................... 21
第 4 章 模型中尖灭区的处理算法与实现...................................................26
4.1 模型方程 1 ........................................................................................... 26
4.2 模型方程 2 ........................................................................................... 28
4.3 模型方程 3 ........................................................................................... 29
第 5 章 算例应用测试..................................................................................33
5.1 模拟算例应用测试............................................................................... 33
5.2 实际生产应用测试 ................................................................................ 36
第六章 总结与展望
从功能角度出发，本文中的聚合物驱数值模拟算法完成了聚合物驱中组分浓度方程计算算法的改进并且对尖灭区的处理方法进行了自主研究，分析了聚合物驱油所采用的核心原理，根据结果建立了具体的算法解决方案。介绍了软件需求分析和总体设计方案，实现了聚合物数值模拟的结果精确化。在压力饱和度等方程的计算中结合了尖灭区的处理方法，实现了简化计算复杂度提高运算速度的目的。从实际生产经济效益角度出发，结合大庆油田聚合物驱的具体情况进行聚合物驱数值模拟软件的研制开发，具有很强的针对性，并且在油田的实践生产中体现出了很高的创新性和实用性。软件在实现计算采收率、含水率、对比分析结果等方面解决了老式算法计算复杂度大，计算量高的问题，大大提高了生产工作效率，使油田工作人员可以更好的模拟油田开采方案，对比生产实践的数据结果，简化开发计算的复杂度，节省油藏开发成本，并提升了模拟结果的精确度。尖灭区作为不含油的地质部分在油藏中有很大的存在，原来的数值模拟软件无法对其进行独立的处理，只能含混的将尖灭区与富油区放在一起计算，计算结果的精确度和计算量都受到了很大的影响。
本文将实际地址分解成模拟的地址网格，对尖灭区部分进行特殊的赋值，算法中对这部分特殊网格进行了处理，对于尖灭区周围的网格节点的数据量赋值处理方法都进行改变，经过实验验证了尖灭区处理算法的正确性和精确度。本文中算法参与实现的软件在投入使用之后，应用的效果十分显著，尤其在 2011年、2012 年发挥了很大的作用，保证了大庆油田聚合物驱生产实施的顺利进行。随着该软件的应用与生产验证，发现了一些问题可以进行深层次的继续研究，主要包括以下几个方面：
（1）现有的前期数据处理软件和后期输出数据分析统计系统功能不够完整，可以进行深入的开发以方便今后生产实践的应用。
（2）聚合物驱油的实际应用中可能涉及到三相的情况，水相、气相和油相三相，目前软件仅能模拟油水两相，不能完全模拟油水气三相的油藏开发过程。
（3）通过改变其他方程的算法来进一步加大聚合物驱数值模拟结果的精度，为现实油田的开发提供更可靠安全的数据。
