计算机模拟技术在石油工程中的运用.docx

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1、计算机模拟技术在石油工程中的运用 摘要伴随着我国社会经济的不断发展，也相应的促进了我国石油行业的发展，在实际的石油工程当中，通过运用现代化的计算机技术，进而全面的提高了石油工程的质量，更好的促进了石油企业发展。因此，本文主要针对于计算机模拟技术在石油工程中的运用进行了详细的分析和探讨，希望通过本文的探讨，能够为相关方面的探讨供应理论性的参考。 【关键词】 计算机模拟技术 石油工程 运用 黑油模型 裂缝模型 1 计算机模拟系统在钻井工作中的应用 1.1 钻井概述 所谓钻井就是在油田开采之前，选择相应的地表位置进行向上或一侧的打孔，直至到油层的位置。依据对钻井的目的分类大致可分为区域普查井、探井、

2、开发井以及特别用途井等；依据钻井的钻入角度的不同，可以大致分为直井、定向井、水平井等；依据对钻井的钻入深度不同进行分类大致可分为浅井、深井、中深井、超深井以及特超深井等。 1.2 钻井的发展史 钻井最起先时期是人们想获得地下的盐，以供人们生活所运用，在偶然的状况下获得了地下的石油，为此人们也将利用钻井的形式来获得地下更多的石油，这也是我国石油工程中的第一口油井。在1521年之前钻井的方法都是采纳人工掘井的方式，从这以后才研制出人力冲击钻的钻井方法，始终到1859年科技不停的发展，也研制出我国第一台冲钻机械，到现今为止，钻井发展中经验了旋转钻、自动化冲钻机械等始终到当今油田工程中所运用的计算机模

3、拟系统的钻井方法，为石油工程的发展创建出更有利的条件。 1.3 影响钻井的主要因素 在钻进下钻的过程中，会出现许多因素影响下钻的工作效率，大致可分为可限制因素和不行限制因素，每一种影响钻井的因素都可能确定钻井的胜利与否。可限制因素，主要是指通过一些手段和技术能对其限制的因素，比如，在钻井中运用的钻头类型、下钻钻压、器械的转速、泵机的压力、以及地表机泵的设备等；不行限制因素，主要是只客观存在的通过设备和技术无法变更的因素，例如，储油层的深度、所钻地层的可钻性、所钻地层的压力、所钻地层的岩性以及研磨性等。钻井的胜利率是石油企业重点关注的问题，为了能提高钻井的胜利率就须要对可限制的因素进行不断的优化

4、，而优化的基本策略要依据钻井中所涉及到的可研性、地应力、岩性等进行相关的优化，尤其是对所钻地层的参数，这将确定在钻井过程是否能精确的达到相应的油层位置。 1.4 计算机模拟系统在钻井中的应用 利用传统的钻井方式在钻井的过程中，对所钻位置的地质状况、深度等没有较好的数据分析，就算是有合理的管理制度，有效的指挥措施，但是在不知情的状况下进行钻井，也会对钻井的效益产生肯定的影响，岩层地质的困难性是无法想象的，因此，要运用钻进技术和优化钻进的手段来提高钻进的工作效率。通过对多方面的优化探讨表明，利用计算机模拟系统将其应用到钻井工作中会为钻井工作带来很大的帮助，尤其是对不行限制因素的了解更明显。计算机模

5、拟系统主要针对钻井施工所在地的地质状况分析；施工方案的模拟；注水泥设计的模拟；对下钻工具的力度掌控；对实际井眼偏离设计井眼轨道的修正；对钻井限制的模拟；对所钻地质的倒向限制；对钻头和其他器械的选择和参数上的配置；钻井模拟教学等。 2 计算机油藏模拟技术的应用 随着社会科技的不断进步，油田行业的发展也在不断的加速，同时在油田开发和勘探方面的费用也越来越高，不仅须要驾驭油田开发地质的各种参数数据，还要依据不同的地质特征来制定相关的分布图的模型，尤其是油藏的位置模型特别重要，要采纳相关的油藏技术对其进行三维空间定量的探讨，才能有效的描述油藏的位置，进而制作模型。所谓油藏技术，就是对油藏的流体、沉积、

6、构造等特征进行三维油藏地质的模拟。因此，油藏技术可以说是在油田开采行业中占有特别重要的地位，促进油田行业的发展，还须要从优化油藏技术的角度动身。依据当今形式的发展，我国将计算机技术与油藏技术相互结合的运用称为计算机油藏模拟技术，更进一步优化油藏技术，为油田行业做出巨大的贡献。其中利用计算机油藏模拟技术制作较为常用的模型有黑油模型、裂缝模型、组份模型、蒸汽驱模型、化学驱模型等。 2.1 黑油模型 黑油模型被油田行业广泛的应用，其中在砂岩油气田的开发中常常用到，黑油模型由三组份形成的三维三相模型，其中三组份主要包括水、气、油等三部分组成。依据当今的发展趋势，传统的开发方案已经不足以满意现在油田开发

7、的需求，尤其是对油田新区的开发，须要对开放方案进行处理和优化，而通过计算机模拟技术开发的黑油模型能有效的满意当今油田开发的需求，在油田新区的开发中得到广泛的应用，另外黑油模型还可利用到油田老区，用来确定油田老区开采之后剩余油资源的分布，进而达到增加油产量，提高油田开发的效果。除此之外，黑油模型还在地下水层储气等油矿方面得到广泛的应用。依据它的运用状况可以推断出，黑油模型不仅是油藏模拟技术中运用的最广泛的模型，同时它还是其他油矿开采模型发展的基础，在油田行业中的应用极大。 2.2 裂缝模型 油气藏的种类多种多样，裂缝油气藏的开采是比较多的，依据名字也许可以分析出存在裂缝之间的油气藏。事实就是如此

8、，裂缝性油气藏是由渗透性比较强的自然裂缝和岩层延性紧密的基质岩块组成的，由此可以看出，这类油气藏的开采相对比较困难一些，并不是由单一性质的孔隙介质组成的油气藏，对于此类油田的开采措施也做了相应的优化策略。依据计算机模拟技术的应用，针对这类裂缝油气藏的开采建立了裂缝模型的开采模式，裂缝模型主要是采纳双重介质渗流的开采模式，对于这样特别的油气藏模拟来说是特别有效的。主要应用于华北、四川等地，依据我国的油气藏分布状况来看，大多数的裂缝性油气藏都处在华北、四川等一带。较为常见的裂缝油气藏主要由花岗岩、石灰岩、变质岩等物质构成。 2.3 组份模型 随着计算机技术的不断发展，在石油工程中应用的计算机模拟技

9、术也针对各种不同的油气藏制定相应的模拟技术。尤其是在针对开采难度较大轻质油藏、凝析油气藏以及挥发性较强的油气藏等，由于这些油气藏的油质极其的不稳定，甚至会出现物化反应的状况。因此，针对这种不稳定的油气藏仅仅采纳以上的模拟方式是无法来完成的，在利用油、水、气等采纳多孔介质来描述流体流淌的状况的基础上，还须要对油气相中的烃类成分瞬间相变的程度做以了解，这种模拟技术的形式又叫组份模型。组份模型主要应用范围在带油环和低水的凝析油气藏以及纯凝气藏等开采难度比较困难的油气藏中。组份模型在计算机模拟技术的探讨领域中是比较困难的一项探讨，模拟探讨内容主要包括干气、氮气、二氧化碳等气体注入以及循环注气开采、衰竭

10、开采等方向的探讨，通过多项的探讨可以解决在油气藏开采中遇到的相关问题，比如：对类型的精确推断性、开采方式的选择合理性、对流体的评介、地面分别工艺、确定开工程序、最终开采的收益状况估计等多种的分析以及相关的解决方式，对于油气藏开采工程师来说，这无疑是赐予他们最有力的依据，并做出正确的开采方针。从今看来，计算机模拟技术为石油工程领域做出了重大的贡献，充分促进了石油工业的发展。 2.4 蒸汽驱模型 在多种多样的油气藏中，其中有一种油气藏是特别特别的，稠油油田的油气藏中的油质粘稠度是特别大的，有些油气藏的油质稠度甚至不会出现流淌，对于这类的油气藏开采是非常困难而麻烦的，而且，最重要的是不能充分的对这类

11、油气藏进行开采。据统计，我国全部油田的油气藏中有10%的油气藏属于这种稠油型的油气藏，对于这种稠油油田的开采假如接着运用常规的方法的话，会特别奢侈资源、人力以及物力，而且还不能有效的进行开采，比正常开采的利润要降低的许多，依靠注水和自然的能量来开发这种类型的油田根本得不到多大的利润。稠油油田的开采已经被国家列为重点关注的问题，为此做出了相应的探讨成果。利用蒸汽驱的热力学原理和蒸馏的作用，来对这种油质稠度较大的油气藏进行开发，实现降低油气藏油质的稠度，提高油质的流淌性，进而达到油田开采高利润的目的，这种方式名为蒸汽驱模型。很明显通过计算机模拟技术研制的蒸汽驱模型的利用，在稠油油田开采中取得了很大

12、的成就。蒸汽驱模型的原理是在采纳方法上除了采纳一般油田注热水的方法外，还采纳蒸汽驱和蒸汽吞吐的方法来实现降低油质的稠度。蒸汽吞吐主要是应用在油质稠度较大但还达不到没有流淌性程度的油气藏开采中，应用很广泛，而蒸汽驱的应用则是继蒸汽吞吐更深一层的工作，主要应用在油质稠度特殊大，甚至失去流淌性的油气藏的开采中。就运用程度上来说，蒸汽驱的运用条件要高于蒸汽吞吐的运用条件，在运用蒸汽驱的过程中，要求油气藏的埋藏深度不得过深，而且油气藏的厚度要保证在10米以下，要保证在开采位置的泥岩夹层较少的地方进行工作，否则将会对蒸汽驱造成肯定的影响。因此，这也是蒸汽驱由于要求过高很少进行实地试验的缘由。另外，蒸汽驱模

13、型的应用还可对油田开采中蒸汽吞吐的效果进行预料以及对蒸汽吞吐设计最佳的吞吐周期。因此，蒸汽驱模型的采纳，大大促进了石油工业的发展，为油田工业创建了更多的利润。 2.5 化学驱模型 在石油工程中，采油量与产业利益有着干脆联系，如何在原有的方式上增加产油量是我国石油工程中重点探讨的课题。最终不负众望，在经过长时间的试验和探讨之后，通过利用化学的原理达到在原有的程度上增加油产量，名为化学驱模型。化学驱模型主要是通过对注入水中加入一些化学溶剂，目的是为了降低地下相互之间的界面张力，由于在油气藏中有许多部分的原油都会由于界面张力的作用，使这些原油无法被开采出来，而化学驱模型可以解决这个问题，降低地表下相

14、应的界面张力，使得在地下被束缚的原油有重新的流淌被开采出来，干脆增加了原油的采收率，这也是通过矿场实地试验以及试验室模拟试验充分证明的，是能有效增加原油产量的一种重要方法。但是，在运用化学驱模型的过程中还须要留意最关键的环节，就是对化学溶剂的调制，要依据不同油田的不同特点进行调制，化学溶剂的调制要依据计算机模拟技术中所供应的相关参数进行计算，如：液相粘度、渗透率、原油的饱和度等相关的计算，同时要结合地下的界面张力进行分析，这个计算过程是比较繁琐的，而后达成的目的就是要限制驱替相与被驱替相两者之间界面张力的改变，同时还须要留意在通过化学溶剂实现到较小的张力之后所存在的岩石之间相互吸附的问题。 依

15、据现今石油工程开采的状况分析，许多油气藏在开采的过程中的吸附过程都会对聚合物或活性剂造成肯定的损耗，在此同时也降低了段塞驱替该有的效果，而且还增加了驱动水带的推动速度干脆超过段塞的推动速度，这种状况之下极有可能出现驱动水超越的现象，这对油气藏开采也会造成肯定的影响。据统计，我国石油工程开采中，只有极少一部分油气藏在采纳这种方式进行开采，其主要是因为化学驱模型的驱替过程比较繁琐困难，而且由于许多油气藏开采工作都受到技术和经济的限制，使得化学驱模型很少被应用，而大多的探讨成果都是从试验室和理论探讨上得来的。但是，可以断定的是化学驱模型的确能有效的帮助油田工程解决两大难题。一，可以利用化学驱模型对开

16、采碱水驱、微乳液驱、聚合物驱、活性水驱等相关的过程进行模拟，预料相关因素的开采条件，优化相应的开采工作，从而达到提高开采效率的目的，是作为开采方案设计的有力依据；二，对油气藏开采中运用的驱油机的相关因素进行了解，如，压力的分布状况、驱油的特性、饱和度的分布状况等都是与驱油机休戚相关的因素，了解这些才能驾驭驱油机的整个驱油过程，进而促进石油工程的良好进行。 3 结束语 本文针对于计算机模拟技术在石油工程中的运用进行了详细的分析和探讨，通过本文的探讨，我们了解到，通过有效的运用计算机模拟技术，能够解决石油工程中的许多难题，能够节约大量的时间，并且有助于促进石油开采的效率，使石油企业能够获得更大的经

17、济效益，促进石油企业的长远发展，进而推动我国社会经济的长远发展。 参考文献 1兴奋坤,孙正义,李红宣.计算机模拟技术在钻井工程中的应用及展望J.石油钻探技术,2022(05). 2李春雨.计算机在石油工程地质中的应用J. 石油工业计算机应用,2022(02). 3张天雷,曹邦功,王卫平,蒋多元.计算机系统资源管理在石油勘探领域中的应用J. 勘探地球物理进展,2022(06). 作者简介 张海波（11011-），男，满族，吉林省松原市人。现为吉林省镇赉县大屯镇英台采油厂工程师。主要探讨方向为石油工程。 作者单位 中国石油吉林油田分公司英台采油厂 吉林省白城市137317 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页