油藏数值模拟技术课件.ppt
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- 油藏 数值 模拟 技术 课件
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1、油藏数值模拟技术与应用油藏数值模拟技术与应用常晓平河南油田勘探开发研究院 油藏数值模拟技术是一门将油田开发重大油藏数值模拟技术是一门将油田开发重大决策纳入严格科学轨道的关键技术。决策纳入严格科学轨道的关键技术。从油田投产开始,无论是单井动态,还是从油田投产开始,无论是单井动态,还是整个油田动态,都要进行监测与控制。油藏整个油田动态,都要进行监测与控制。油藏数值模拟是油田开发最优决策的有效工具,数值模拟是油田开发最优决策的有效工具,成为油田开发中不可缺少的一项重要工具。成为油田开发中不可缺少的一项重要工具。 模拟 仿真: 油藏数值模拟就是把油藏在油藏数值模拟就是把油藏在三维的空间里分为许多离散的
2、三维的空间里分为许多离散的单元,并且模拟油藏及流体在单元,并且模拟油藏及流体在空间及一系列离散的时间步里空间及一系列离散的时间步里的发展变化。的发展变化。建立油藏模拟软件,一般包括:(1)质量守恒原理(2)能量守恒原理(3)运动方程(达西定律)(4)状态方程(5)辅助方程(如饱和度方程,毛管力方程等) 1) 1)剩余油分布研究。剩余油分布研究。 2)2)优化井网、开发层系、井数和井位。优化井网、开发层系、井数和井位。 3)3)选择注水方式。选择注水方式。 4)4)对油藏和流体性质的敏感性进行研究对油藏和流体性质的敏感性进行研究 5)5)实施方案的可行性评价实施方案的可行性评价数据文件准备初始化
3、计算生产史拟合开发预测结果整理输出每一步的目的?一、所需数据基本类型一、所需数据基本类型:2 2、PVTPVT及岩石性质数据及岩石性质数据 提供流体的地层体积系数、黏度、密度、气油比、岩石及油水提供流体的地层体积系数、黏度、密度、气油比、岩石及油水 的压缩系数、相对渗透率及界面毛管力曲线。的压缩系数、相对渗透率及界面毛管力曲线。3 3、初始化数据、初始化数据提供平衡区,如流体界面、参考深度、压力及毛管力。提供平衡区,如流体界面、参考深度、压力及毛管力。 1 1、静态油藏描述数据、静态油藏描述数据 用离散的网格单元构造油藏的一个几何模型。用离散的网格单元构造油藏的一个几何模型。 对每一个网格单元
4、提供尺寸、海拔高程、孔隙度及渗透率。对每一个网格单元提供尺寸、海拔高程、孔隙度及渗透率。4 4、井数据、井数据 提供井、完井位置、生产提供井、完井位置、生产/ /注入速率、井组及其它数据如表皮注入速率、井组及其它数据如表皮 系数、井半径及井控制等系数、井半径及井控制等5 5、其它:、其它: 聚合物等。聚合物等。1 1、网格数据、网格数据地质模型等地质模型等2 2、PVTPVT分析分析3 3、岩心分析、岩心分析4 4、平衡区数据、平衡区数据5 5、油藏工程方法、油藏工程方法6 6、数据文件实例、数据文件实例( (一一) ) 网格的概念网格的概念( (二二) ) 网格设计的发展阶段网格设计的发展阶
5、段( (三三) ) 网格的类型及描述方法网格的类型及描述方法( (四四) ) 网格数据的读取顺序网格数据的读取顺序( (五五) ) 各类网格的优缺点各类网格的优缺点 1、网格的概念:网格的概念: 2、网格描述的目的网格描述的目的: 建立能较准确描述油藏建立能较准确描述油藏特征的地质模型。特征的地质模型。建立地质模型的网格设计方法:建立地质模型的网格设计方法:1 1、选择模型的几何描述、选择模型的几何描述(1 1)研究区域的大小及形态)研究区域的大小及形态(2 2)需要的研究精度)需要的研究精度(3 3)所得数据的详细程度)所得数据的详细程度(4 4)断层结构的复杂性)断层结构的复杂性(5 5)
6、断层两边地层的接触关系及属性)断层两边地层的接触关系及属性(6 6)存在倾斜及下降断层)存在倾斜及下降断层(7 7)建模的时间限制)建模的时间限制3 3、设计区域网格、设计区域网格1 1、基于顶面构造。、基于顶面构造。2 2、只包含一层。、只包含一层。3 3、井尽可能位于网格中心、井尽可能位于网格中心4 4、断层尽可能位于网格边界、断层尽可能位于网格边界5 5、边界为不流动边界、边界为不流动边界6 6、网格单元的大小及形态的变化随着:、网格单元的大小及形态的变化随着:(1 1)井附近的网格一般较小。)井附近的网格一般较小。(2 2)水体位置的网格一般较大)水体位置的网格一般较大在垂向上网格分层
7、基于:在垂向上网格分层基于:1 1、可得的层面数据。、可得的层面数据。2 2、渗透性随深度的变化。、渗透性随深度的变化。3 3、影响垂向上流动的隔挡:、影响垂向上流动的隔挡: 如泥岩夹层的影响程度如泥岩夹层的影响程度 及范围等。及范围等。优点:夹层描述精确; 弱点:网格多,占用空间大;容易与流量相关的导致不收敛问题优点:网格少,省空间;与流量相关的不收敛问题较少。 弱点:垂向上描述较粗,需花较大的功夫调整垂向传导率4 4、设计分层结构、设计分层结构(二二) 网格设计的发展阶段:网格设计的发展阶段:1、块中心、块中心2、角点、角点3、PEBI1、块中心网格、块中心网格2、角点网格、角点网格1 8
8、1 61 41 21 08642642i n j 1p r o d 1p r o d 2( (三三) ) 网格的类型及描述方法网格的类型及描述方法到目前主要有三种网格类型: 块中心、角点及PEBI网格。块中心网格:给出DX、DY、DZ及深度角点网格:需要指定组成每一个网格的四条坐标线坐标(COORD)及八个角点的深度(ZCORN)在块中心网格系统,虽然相邻网格的深度错开,但ECLIPSE还是认为其间是相连的,有流动发生。PEBI网格与角点网格对比直角网格直角网格PEBI网格与角点网格对比Prod1Prod2Inj1( (一一) ) 网格的概念网格的概念( (二二) ) 网格设计的发展阶段网格设
9、计的发展阶段( (三三) ) 网格的类型及描述方法网格的类型及描述方法( (四四) ) 网格数据的读取顺序网格数据的读取顺序( (五五) ) 各类网格的优缺点各类网格的优缺点( (六六) ) 各类网格的优缺点各类网格的优缺点网格类型优点缺点块中心简单、正交性好描述断层等误差较大角点描述地层、特别是断层的能力较强较复杂,正交性不好,需借助专用软件生成PEBI描述各类地层的能力强,正交性好。较复杂,需借助专用软件生成1 1、网格描述、网格描述2 2、PVTPVT分析分析3 3、岩心分析、岩心分析4 4、平衡区、平衡区5 5、油藏工程方法、油藏工程方法6 6、数据文件实例、数据文件实例 来源于来源于
10、PVT分析,数据以表的方式分析,数据以表的方式描述有关参数与压力、温度的关系。描述有关参数与压力、温度的关系。数据项:数据项: 1、各相的地层体积系数(、各相的地层体积系数(Bo、Bg、Bw) 2、各相的黏度、各相的黏度 3、气油比、气油比Rs 和(或)油气和(或)油气比比Rv)区域A为黑油,该区域或许经过泡点线,并且包含溶解气,但是距离临界点较远DD线:表示接近临界点的流体。这时很难确切的知道流体是液体还是气体,因为流体沿着DD经过临界点时,变成了两相混合物并且不易确定过度区。HH线:非等温过程,如在分离器中时。l严格地说,严格地说,黑油黑油在地面条件下不包含在地面条件下不包含溶解气。溶解气
11、。l黑油模拟器最好用在远离临界点的单黑油模拟器最好用在远离临界点的单相区域。相区域。l如果流体的组成变化比较大,就不应如果流体的组成变化比较大,就不应该使用黑油模拟器。该使用黑油模拟器。黑油模型:黑油模型: 黑油模型是描述含有非挥发组分的黑油和挥发性组分的黑油模型是描述含有非挥发组分的黑油和挥发性组分的原油溶解气在油藏中运动规律的数值模型。黑油模型也称低挥原油溶解气在油藏中运动规律的数值模型。黑油模型也称低挥发油双组分模型。发油双组分模型。组分模型:组分模型: 组分模型是用来研究高挥发性烃类的系统在油气藏中运动组分模型是用来研究高挥发性烃类的系统在油气藏中运动规律的数值模型,也成多组分模型。规
12、律的数值模型,也成多组分模型。1、因为凝析及压力降低而释放出来的气体、因为凝析及压力降低而释放出来的气体的总量只占总含烃量的很少一部分。的总量只占总含烃量的很少一部分。2、由于凝析及压力降低而释放出来气体后,、由于凝析及压力降低而释放出来气体后,流体的烃组成变化不明显。流体的烃组成变化不明显。3、路径远离临界点。、路径远离临界点。4、整个过程是等温的。、整个过程是等温的。如果上述条件不能完全满足,则需要使如果上述条件不能完全满足,则需要使用全组分模拟器。用全组分模拟器。为了保证使用黑油模拟器可以达到足够的精度,为了保证使用黑油模拟器可以达到足够的精度,油藏流体必须具备下列条件:油藏流体必须具备
13、下列条件:1 1、网格描述、网格描述2 2、PVTPVT分析分析3 3、岩心分析、岩心分析4 4、平衡区、平衡区5 5、油藏工程方法、油藏工程方法6 6、数据文件实例、数据文件实例l来源于来源于SCAL(special core analysis)分析,)分析,数据主要是以表的方式描述属性与饱和度的数据主要是以表的方式描述属性与饱和度的关系。关系。l对于油藏的不同部分,可分用不同的相渗曲对于油藏的不同部分,可分用不同的相渗曲线。线。l在每个区域,需要设置最大、最小及临界饱在每个区域,需要设置最大、最小及临界饱和度值。和度值。l用于定义过渡带的饱和度。用于定义过渡带的饱和度。 岩心分析岩心分析
14、岩石数据是特定的岩心分析试验的结果,岩石数据是特定的岩心分析试验的结果,该数据用于:该数据用于:l设置每一流体相的最大、最小饱和度,该设置每一流体相的最大、最小饱和度,该值用于定义平衡区的相饱和度。值用于定义平衡区的相饱和度。l定义过渡带的范围及属性。定义过渡带的范围及属性。l描述各相在网格块间流动时的动态表现。描述各相在网格块间流动时的动态表现。1 1、网格描述、网格描述2 2、PVTPVT分析分析3 3、岩心分析、岩心分析4 4、平衡区、平衡区5 5、油藏工程方法、油藏工程方法6 6、数据文件实例、数据文件实例 在原始状况下,认为在同一个在原始状况下,认为在同一个平衡区中的流体的静力学是平
15、衡平衡区中的流体的静力学是平衡的。的。 用于定义油藏初始条件下的用于定义油藏初始条件下的每一个网格单元的压力、饱和度每一个网格单元的压力、饱和度值。值。初始压力计算:l也可以在PROPS 部分中使用SWATINIT 定义每个单元的原始含水饱和度值。SW变化相对较为剧烈在。1 1、网格描述、网格描述2 2、PVTPVT分析分析3 3、岩心分析、岩心分析4 4、平衡区、平衡区5 5、油藏工程方法、油藏工程方法l井流量方程:l单井的完井传导率系数:l井的压力等值系数:如果有效的井眼半径超过了re的一半,将会出现警告;如果有效的井眼半径超过了re,Twj变成了负值从而导致了错误的结果l井的生产指数:初
16、始化阶段应完成的主要工作初始化阶段应完成的主要工作l数据查错: 1、文本方式 - *.PRT 2、OFFICE 环境中。l储量拟合: 1、油水界面深度检查。2、油藏每一层边界检查。3、地质模型检查: Q=A*H*POR*SO1、 软件依次读入及处理各部分数据。在开始读入下部软件依次读入及处理各部分数据。在开始读入下部分内容前,必须对本部分各种数据进行一致性检查。分内容前,必须对本部分各种数据进行一致性检查。只有最后一部分例外,因为该部分数据是时间相关只有最后一部分例外,因为该部分数据是时间相关的,因此,总体上初始化时并不读入与处理。的,因此,总体上初始化时并不读入与处理。2、软件开始运行的第一
17、个任务是为输入的数据分配内存。、软件开始运行的第一个任务是为输入的数据分配内存。3、处理模拟网格的几何情况及属性,得到更利于流动计算、处理模拟网格的几何情况及属性,得到更利于流动计算的三维空隙体积、传导率、单元中部深度及可产生流动的三维空隙体积、传导率、单元中部深度及可产生流动的网格间的连接。的网格间的连接。4、 在初始化(在初始化(initialization)时,计算油藏每一层的静压力)时,计算油藏每一层的静压力剃度,并给每一个网格赋每一相的饱和度值剃度,并给每一个网格赋每一相的饱和度值l给定平衡区数据: 平衡区数据被用来初始化平衡区数据被用来初始化饱和度分布、基准深度的压饱和度分布、基准
18、深度的压力及压力梯度。力及压力梯度。l用枚举的方式给出每一个单元的初始饱和度及压力。 修改现有的模拟数据(如渗透率、相渗曲线、修改现有的模拟数据(如渗透率、相渗曲线、井的生产指数等)直到能与观察数据(如压力、井的生产指数等)直到能与观察数据(如压力、产量、含水等)进行合理的对比,这种过程叫做产量、含水等)进行合理的对比,这种过程叫做生产史拟合。生产史拟合。 生产史拟合过程也就是一个反复修改参数、反复试算生产史拟合过程也就是一个反复修改参数、反复试算的过程,需要耗费大量的机时和人力。的过程,需要耗费大量的机时和人力。拟合结果的好坏,不拟合结果的好坏,不但取决于人们对油藏的认识,还取决于油藏工程师
19、的拟合经但取决于人们对油藏的认识,还取决于油藏工程师的拟合经验和处理技巧。验和处理技巧。 由于油藏地质情况的复杂性及反求参数的多解性,不同由于油藏地质情况的复杂性及反求参数的多解性,不同的人拟合同一油田,其试算次数和拟合结果可能均不同。的人拟合同一油田,其试算次数和拟合结果可能均不同。 为了减少拟合工作的盲目性,有必要了解各项油藏参数为了减少拟合工作的盲目性,有必要了解各项油藏参数与拟合对象的相互关系,同时还应一些拟合经验和处理技巧与拟合对象的相互关系,同时还应一些拟合经验和处理技巧。 拟合的对象有:拟合的对象有:压力、流量、油压力、流量、油气比、油水比等气比、油水比等。l在油藏的历史拟合中,
20、一般把产量作为已知条件来拟合其它动态参数。拟合步骤为:开始油藏原始平衡状态检查(零流量模拟)拟合井底压力拟合油田平均压力拟合单井压力拟合油田综合含水率拟合单井含水率油藏压力已经拟合好了?结束生产指数控制着单井流量开始下降的时间,对预测单井的动态意义较大。 可以单个的或集体的改变几个参数。通常按下述范可以单个的或集体的改变几个参数。通常按下述范围进行修改:围进行修改: 1、岩石数据的修改:、岩石数据的修改: a.渗透率渗透率 b.孔隙度孔隙度 c.厚度厚度 d.饱和度饱和度 2、流体数据的修改:、流体数据的修改: a.压缩性压缩性 b.PVT数据数据 3、相对渗透率数据:、相对渗透率数据: a.
21、相对渗透率曲线的移位相对渗透率曲线的移位 b.临界饱和度数据的移位临界饱和度数据的移位 4、单井完井数据:、单井完井数据: a.表皮效应表皮效应 b. 井底流动压力。井底流动压力。 在历史拟合过程中,由于模型参数数量多,在历史拟合过程中,由于模型参数数量多,可调的自由度很大。为了避免或减少修改参数的可调的自由度很大。为了避免或减少修改参数的随意性,在历史拟合开始时,必须确定模型参数随意性,在历史拟合开始时,必须确定模型参数的可调范围,使模型参数的修改在合理的、可接的可调范围,使模型参数的修改在合理的、可接受的范围内,这是历史拟合的原则。受的范围内,这是历史拟合的原则。 确定参数的可调范围是一项
22、重要而细致的确定参数的可调范围是一项重要而细致的工作,需要油藏工程师和地质师共同努力,需要工作,需要油藏工程师和地质师共同努力,需要收集和分析一切可以利用的资料。首先分清哪些收集和分析一切可以利用的资料。首先分清哪些参数是确定的,即准确可靠的,哪些参数是不确参数是确定的,即准确可靠的,哪些参数是不确定的,即不准确、不可靠的,然后根据情况,确定的,即不准确、不可靠的,然后根据情况,确定可调范围。通常只修改不确定的参数,而确定定可调范围。通常只修改不确定的参数,而确定的参数一般不允许修改。的参数一般不允许修改。 一般情况下,认为:一般情况下,认为: (1 1)孔隙度:)孔隙度: 如果油层大量岩心分
23、析资料表明,油层部分孔隙度如果油层大量岩心分析资料表明,油层部分孔隙度在在1919到到2121之间,平均为之间,平均为2020,变化范围不大。则,变化范围不大。则把孔隙度视为确定参数,不做修改,或允许改动范围在把孔隙度视为确定参数,不做修改,或允许改动范围在3 3。 (2 2)渗透率:渗透率: 渗透度在任何油田都是不定参数。这不仅是由于测渗透度在任何油田都是不定参数。这不仅是由于测井解释的渗透率值和岩心分析值误差较大,而且根据渗井解释的渗透率值和岩心分析值误差较大,而且根据渗透率的特点,井间的渗透率分布也是不确定的。因此对透率的特点,井间的渗透率分布也是不确定的。因此对渗透率的修改,允许范围较
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