一、計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)在鉆井工作中的應(yīng)用

利用傳統(tǒng)的鉆井方式在鉆井的過(guò)程中，對(duì)所鉆位置的地質(zhì)情況、深度等沒(méi)有較好的數(shù)據(jù)分析，就算是有合理的管理制度，有效的指揮措施，但是在不知情的情況下進(jìn)行鉆井，也會(huì)對(duì)鉆井的效益產(chǎn)生一定的影響，巖層地質(zhì)的復(fù)雜性是無(wú)法想象的，因此，要運(yùn)用鉆進(jìn)技術(shù)和優(yōu)化鉆進(jìn)的手段來(lái)提高鉆進(jìn)的工作效率。通過(guò)對(duì)多方面的優(yōu)化研究表明，利用計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)將其應(yīng)用到鉆井工作中會(huì)為鉆井工作帶來(lái)很大的幫助，尤其是對(duì)不可控制因素的了解更明顯。計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)主要針對(duì)鉆井施工所在地的地質(zhì)情況分析；施工方案的模擬；注水泥設(shè)計(jì)的模擬；對(duì)下鉆工具的力度掌控；對(duì)實(shí)際井眼偏離設(shè)計(jì)井眼軌道的修正；對(duì)鉆井控制的模擬；對(duì)所鉆地質(zhì)的倒向控制；對(duì)鉆頭和其他器械的選擇和參數(shù)上的配置；鉆井模擬教學(xué)等。

二、計(jì)算機(jī)油藏模擬技術(shù)的應(yīng)用

隨著社會(huì)科技的不斷進(jìn)步，油田行業(yè)的發(fā)展也在不斷的加速，同時(shí)在油田開發(fā)和勘探方面的費(fèi)用也越來(lái)越高，不僅需要掌握油田開發(fā)地質(zhì)的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，還要根據(jù)不同的地質(zhì)特征來(lái)制定相關(guān)的分布圖的模型，尤其是油藏的位置模型非常重要，要采用相關(guān)的油藏技術(shù)對(duì)其進(jìn)行三維空間定量的研究，才能有效的描述油藏的位置，進(jìn)而制作模型。所謂油藏技術(shù)，就是對(duì)油藏的流體、沉積、構(gòu)造等特征進(jìn)行三維油藏地質(zhì)的模擬。因此，油藏技術(shù)可以說(shuō)是在油田開采行業(yè)中占有非常重要的地位，促進(jìn)油田行業(yè)的發(fā)展，還需要從優(yōu)化油藏技術(shù)的角度出發(fā)。根據(jù)當(dāng)今形式的發(fā)展，我國(guó)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與油藏技術(shù)相互結(jié)合的使用稱為計(jì)算機(jī)油藏模擬技術(shù)，更進(jìn)一步優(yōu)化油藏技術(shù)，為油田行業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。其中利用計(jì)算機(jī)油藏模擬技術(shù)制作較為常用的模型有黑油模型、裂縫模型、組份模型、蒸汽驅(qū)模型、化學(xué)驅(qū)模型等。

1、黑油模型

黑油模型被油田行業(yè)廣泛的應(yīng)用，其中在砂巖油氣田的開發(fā)中經(jīng)常用到，黑油模型由三組份形成的三維三相模型，其中三組份主要包括水、氣、油等三部分組成。根據(jù)當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的開發(fā)方案已經(jīng)不足以滿足現(xiàn)在油田開發(fā)的需求，尤其是對(duì)油田新區(qū)的開發(fā)，需要對(duì)開放方案進(jìn)行處理和優(yōu)化，而通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)開發(fā)的黑油模型能有效的滿足當(dāng)今油田開發(fā)的需求，在油田新區(qū)的開發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用，另外黑油模型還可利用到油田老區(qū)，用來(lái)確定油田老區(qū)開采之后剩余油資源的分布，進(jìn)而達(dá)到增加油產(chǎn)量，提高油田開發(fā)的效果。除此之外，黑油模型還在地下水層儲(chǔ)氣等油礦方面得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)它的使用情況可以推斷出，黑油模型不僅是油藏模擬技術(shù)中使用的最廣泛的模型，同時(shí)它還是其他油礦開采模型發(fā)展的基礎(chǔ)，在油田行業(yè)中的應(yīng)用極大。

2、裂縫模型

油氣藏的種類多種多樣，裂縫油氣藏的開采是比較多的，根據(jù)名字大概可以分析出存在裂縫之間的油氣藏。事實(shí)就是如此，裂縫性油氣藏是由滲透性比較強(qiáng)的自然裂縫和巖層延性緊密的基質(zhì)巖塊組成的，由此可以看出，這類油氣藏的開采相對(duì)比較困難一些，并不是由單一性質(zhì)的孔隙介質(zhì)組成的油氣藏，對(duì)于此類油田的開采措施也做了相應(yīng)的優(yōu)化策略。根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)這類裂縫油氣藏的開采建立了裂縫模型的開采模式，裂縫模型主要是采用雙重介質(zhì)滲流的開采模式，對(duì)于這樣特殊的油氣藏模擬來(lái)說(shuō)是非常有效的。主要應(yīng)用于華北、四川等地，根據(jù)我國(guó)的油氣藏分布情況來(lái)看，大多數(shù)的裂縫性油氣藏都處在華北、四川等一帶。較為常見(jiàn)的裂縫油氣藏主要由花崗巖、石灰?guī)r、變質(zhì)巖等物質(zhì)構(gòu)成。

3、組份模型

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在石油工程中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)也針對(duì)各種不同的油氣藏制定相應(yīng)的模擬技術(shù)。尤其是在針對(duì)開采難度較大輕質(zhì)油藏、凝析油氣藏以及揮發(fā)性較強(qiáng)的油氣藏等，由于這些油氣藏的油質(zhì)極其的不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)物化反應(yīng)的情況。因此，針對(duì)這種不穩(wěn)定的油氣藏僅僅采用以上的模擬方式是無(wú)法來(lái)完成的，在利用油、水、氣等采用多孔介質(zhì)來(lái)描述流體流動(dòng)的情況的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)油氣相中的烴類成分瞬間相變的程度做以了解，這種模擬技術(shù)的形式又叫組份模型。組份模型主要應(yīng)用范圍在帶油環(huán)和低水的凝析油氣藏以及純凝氣藏等開采難度比較困難的油氣藏中。組份模型在計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的研究領(lǐng)域中是比較復(fù)雜的一項(xiàng)研究，模擬研究?jī)?nèi)容主要包括干氣、氮?dú)狻⒍趸嫉葰怏w注入以及循環(huán)注氣開采、衰竭開采等方向的研究，通過(guò)多項(xiàng)的研究可以解決在油氣藏開采中遇到的相關(guān)問(wèn)題，比如：對(duì)類型的準(zhǔn)確判斷性、開采方式的選擇合理性、對(duì)流體的評(píng)介、地面分離工藝、確定開工程序、最后開采的收益情況估計(jì)等多種的分析以及相關(guān)的解決方式，對(duì)于油氣藏開采工程師來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是給予他們最有力的依據(jù)，并做出正確的開采方針。從此看來(lái)，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)為石油工程領(lǐng)域做出了重大的貢獻(xiàn)，充分促進(jìn)了石油工業(yè)的發(fā)展。

4、蒸汽驅(qū)模型

在多種多樣的油氣藏中，其中有一種油氣藏是非常特殊的，稠油油田的油氣藏中的油質(zhì)粘稠度是非常大的，有些油氣藏的油質(zhì)稠度甚至不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)，對(duì)于這類的油氣藏開采是十分復(fù)雜而麻煩的，而且，最重要的是不能充分的對(duì)這類油氣藏進(jìn)行開采。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)所有油田的油氣藏中有10%的油氣藏屬于這種稠油型的油氣藏，對(duì)于這種稠油油田的開采如果繼續(xù)使用常規(guī)的辦法的話，會(huì)非常浪費(fèi)資源、人力以及物力，而且還不能有效的進(jìn)行開采，比正常開采的利潤(rùn)要降低的很多，依靠注水和天然的能量來(lái)開發(fā)這種類型的油田根本得不到多大的利潤(rùn)。稠油油田的開采已經(jīng)被國(guó)家列為重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，為此做出了相應(yīng)的研究成果。利用蒸汽驅(qū)的熱力學(xué)原理和蒸餾的作用，來(lái)對(duì)這種油質(zhì)稠度較大的油氣藏進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)降低油氣藏油質(zhì)的稠度，提高油質(zhì)的流動(dòng)性，進(jìn)而達(dá)到油田開采高利潤(rùn)的目的，這種方式名為蒸汽驅(qū)模型。很明顯通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)研制的蒸汽驅(qū)模型的利用，在稠油油田開采中取得了很大的成就。蒸汽驅(qū)模型的原理是在采用方法上除了采用一般油田注熱水的方法外，還采用蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)降低油質(zhì)的稠度。蒸汽吞吐主要是應(yīng)用在油質(zhì)稠度較大但還達(dá)不到?jīng)]有流動(dòng)性程度的油氣藏開采中，應(yīng)用很廣泛，而蒸汽驅(qū)的應(yīng)用則是繼蒸汽吞吐更深一層的工作，主要應(yīng)用在油質(zhì)稠度特別大，甚至失去流動(dòng)性的油氣藏的開采中。就使用程度上來(lái)說(shuō)，蒸汽驅(qū)的使用條件要高于蒸汽吞吐的使用條件，在使用蒸汽驅(qū)的過(guò)程中，要求油氣藏的埋藏深度不得過(guò)深，而且油氣藏的厚度要保證在10米以下，要保證在開采位置的泥巖夾層較少的地方進(jìn)行工作，否則將會(huì)對(duì)蒸汽驅(qū)造成一定的影響。因此，這也是蒸汽驅(qū)由于要求過(guò)高很少進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)的原因。另外，蒸汽驅(qū)模型的應(yīng)用還可對(duì)油田開采中蒸汽吞吐的效果進(jìn)行預(yù)測(cè)以及對(duì)蒸汽吞吐設(shè)計(jì)最佳的吞吐周期。因此，蒸汽驅(qū)模型的采用，大大促進(jìn)了石油工業(yè)的發(fā)展，為油田工業(yè)創(chuàng)造了更多的利潤(rùn)。

5、化學(xué)驅(qū)模型

在石油工程中，采油量與產(chǎn)業(yè)利益有著直接聯(lián)系，如何在原有的方式上增加產(chǎn)油量是我國(guó)石油工程中重點(diǎn)研究的課題。終于不負(fù)眾望，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)和研究之后，通過(guò)利用化學(xué)的原理達(dá)到在原有的程度上增加油產(chǎn)量，名為化學(xué)驅(qū)模型。化學(xué)驅(qū)模型主要是通過(guò)對(duì)注入水中加入一些化學(xué)溶劑，目的是為了降低地下相互之間的界面張力，由于在油氣藏中有很多部分的原油都會(huì)由于界面張力的作用，使這些原油無(wú)法被開采出來(lái)，而化學(xué)驅(qū)模型可以解決這個(gè)問(wèn)題，降低地表下相應(yīng)的界面張力，使得在地下被束縛的原油有重新的流動(dòng)被開采出來(lái)，直接增加了原油的采收率，這也是通過(guò)礦場(chǎng)實(shí)地試驗(yàn)以及試驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)充分證實(shí)的，是能有效增加原油產(chǎn)量的一種重要方法。但是，在使用化學(xué)驅(qū)模型的過(guò)程中還需要注意最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是對(duì)化學(xué)溶劑的調(diào)制，要根據(jù)不同油田的不同特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)制，化學(xué)溶劑的調(diào)制要根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)中所提供的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，如：液相粘度、滲透率、原油的飽和度等相關(guān)的計(jì)算，同時(shí)要結(jié)合地下的界面張力進(jìn)行分析，這個(gè)計(jì)算過(guò)程是比較繁瑣的，而后達(dá)成的目的就是要控制驅(qū)替相與被驅(qū)替相兩者之間界面張力的變化，同時(shí)還需要注意在通過(guò)化學(xué)溶劑實(shí)現(xiàn)到較小的張力之后所存在的巖石之間相互吸附的問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)今石油工程開采的情況分析，很多油氣藏在開采的過(guò)程中的吸附過(guò)程都會(huì)對(duì)聚合物或活性劑造成一定的損耗，在此同時(shí)也降低了段塞驅(qū)替該有的效果，而且還增加了驅(qū)動(dòng)水帶的推進(jìn)速度直接超過(guò)段塞的推進(jìn)速度，這種情況之下極有可能出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)水超越的現(xiàn)象，這對(duì)油氣藏開采也會(huì)造成一定的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)石油工程開采中，只有極少一部分油氣藏在采用這種方式進(jìn)行開采，其主要是因?yàn)榛瘜W(xué)驅(qū)模型的驅(qū)替過(guò)程比較繁瑣復(fù)雜，而且由于很多油氣藏開采工作都受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的限制，使得化學(xué)驅(qū)模型很少被應(yīng)用，而大多的研究成果都是從實(shí)驗(yàn)室和理論研究上得來(lái)的。但是，可以斷定的是化學(xué)驅(qū)模型確實(shí)能有效的幫助油田工程解決兩大難題。一，可以利用化學(xué)驅(qū)模型對(duì)開采堿水驅(qū)、微乳液驅(qū)、聚合物驅(qū)、活性水驅(qū)等相關(guān)的過(guò)程進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)相關(guān)因素的開采條件，優(yōu)化相應(yīng)的開采工作，從而達(dá)到提高開采效率的目的，是作為開采方案設(shè)計(jì)的有力依據(jù)；二，對(duì)油氣藏開采中使用的驅(qū)油機(jī)的相關(guān)因素進(jìn)行了解，如，壓力的分布情況、驅(qū)油的特性、飽和度的分布情況等都是與驅(qū)油機(jī)息息相關(guān)的因素，了解這些才能掌握驅(qū)油機(jī)的整個(gè)驅(qū)油過(guò)程，進(jìn)而促進(jìn)石油工程的良好進(jìn)行。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在石油工程中的運(yùn)用進(jìn)行了具體的分析和研究，通過(guò)本文的探討，我們了解到，通過(guò)有效的運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，能夠解決石油工程中的很多難題，能夠節(jié)省大量的時(shí)間，并且有助于促進(jìn)石油開采的效率，使石油企業(yè)能夠獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)石油企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

作者：張海波 單位：中國(guó)石油吉林油田分公司英臺(tái)采油廠