王泰超，朱国金，谭先红，王 凯，谢昊君

(1.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京 100028；2.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028)

0 引 言

火驱是将空气源源不断地注入到油层，以氧化反应产生的烟道气作为动力使稠油裂解后的轻质组分产出的过程[1]。与注蒸汽开发不同，火驱所需的热量全部在储层内产生，是稠油油藏进一步提高采收率极具吸引力的方法[2-4]。火驱数值模拟是判断氧化前缘位置、火线跟踪调控、开发指标预测的重要手段之一[5]。火驱数值模拟方程式的建立大多是在室内实验基础上，通过Arrhenius方程拟合动力学参数。由于燃烧前缘仅约10 cm[6]，网格尺寸会严重影响计算结果：网格过小，运算速度将大幅度降低、收敛性较差；网格过大，会产生燃烧滞后、前缘温度异常等影响精度的问题。通常情况下，可以通过改变动力学参数使稠油能够在实际模型中稳定燃烧(如降低中间组分氧化所需能量、将活化能调低等)，但这与稠油真实的氧化特性相悖[7-8]。前人已研究出很多改善网格敏感性的方法，如动态网格、恒定焦炭生成速率等[9-10]，但都未从火驱机理角度刻画燃烧过程。因此，基于火驱燃料沉积机理，建立组分更少、转化关系更简单、适用于大网格矿场模型的数值模拟方程，同时对模拟精度进行验证。

1 经典火驱数值模拟方程

相关学者通过燃烧管实验建立了火驱数值模拟模型[11-15]，被广泛认可的是Crookson经典模型[16]，其完全燃烧时的表达式为：

经典数值模拟方程包括随温度变化的火驱渐进过程(稠油低温氧化、裂解和生成物轻质油与焦炭的燃烧)[17]，其特点为：数值模拟计算过程中将每个网格物质的量浓度、温度平均化，每个方程根据平均条件自动匹配该网格是否发生反应；……