数值模拟基础及技术方法课件.ppt
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1、.油藏数值模拟基础及技术方法培训汇报人:刘高波汇报人:刘高波2015年年6月月. 提提 纲纲 第一部分第一部分 概述概述 第二部分第二部分 地质模型地质模型 第三部分第三部分 数学模型数学模型 第四部分第四部分 流体属性流体属性 第五部分第五部分 水体水体 第六部分第六部分 模型初始化模型初始化 第七部分第七部分 动态模型动态模型 第八部分第八部分 模型有效性模型有效性 第九部分第九部分 历史拟合历史拟合 第十部分第十部分 剩余油潜力分剩余油潜力分 第十一部分第十一部分 方案预测分析方案预测分析 .第一部分第一部分 概述概述 .一、油藏数值模拟的概念一、油藏数值模拟的概念求实 创新 超越REA
2、LITY,INNOVATION,TRANSCENDENCY 标准定义标准定义:应用已有规律,采用数值方法求解描述油藏内流体流动问应用已有规律,采用数值方法求解描述油藏内流体流动问题,并利用计算机研究油藏开发及动态规律的一门技术。题,并利用计算机研究油藏开发及动态规律的一门技术。工程定义工程定义:从地下流体渗流过程中的特征出发,建立描述渗流过程的从地下流体渗流过程中的特征出发,建立描述渗流过程的基本物理现象,并能描述油藏边界条件和原始状况的数学模型,借助基本物理现象,并能描述油藏边界条件和原始状况的数学模型,借助计算机计算求解描述油气藏渗流数学模型,并结合油藏地质学、油藏计算机计算求解描述油气藏
3、渗流数学模型,并结合油藏地质学、油藏工程学等学科知识重现油田开发的全过程,工程学等学科知识重现油田开发的全过程, 主要用于解决油田开发实主要用于解决油田开发实际问题。简单地说就是在电子计算机上开发油藏。际问题。简单地说就是在电子计算机上开发油藏。油藏数值模拟是一种运用较复杂的数学方法预测油藏动态油藏数值模拟是一种运用较复杂的数学方法预测油藏动态的一门特殊的油藏工程研究方法,本身赋予较重比例的数的一门特殊的油藏工程研究方法,本身赋予较重比例的数学元素,但应用领域属于油藏工程。学元素,但应用领域属于油藏工程。.50 年代, 理论奠基时代, 主要是针对基本的数值模拟数学方法.60年代开始用计算机解决
4、油田开发上的简单基本问题.70年代, 黑油模型黑油模型理论及方法趋于成熟,并开始在国外广泛应用. K. Aziz and A. Settari 及 D.W. Peaceman 等. 受计算机内存及速度限制,还只能解决中小型油藏的模拟应用问题, 使用的方法仅限于IMPES.80年代,数值模拟获得巨大发展: (A)软件模块化、集成化、商业化; 并开发了裂缝油藏模型, 组分模型, 热采模型, 化学驱模型等一些解决复杂问题的软件;模型解法开始采用全隐式方法和自适应隐式方法, (B)工作站广泛应用, (C) 向量算法的出现和应用, 等. 80年代末到90年代末: (A)数值模拟前后处理模块得到巨大发展,
5、 (B)非规则的网格模型理论及方法研究趋于成熟90年代末至今: (A)大的油藏数值模拟软件包在微机上得到推广应用, (B) 非规则网格模型, 更适应水平井,多分支井开发问题.并行算法技术的应用, 提高运算速度.二、油藏数值模拟发展历史二、油藏数值模拟发展历史国内从国内从2000年年至今,主要是国外大型软件推广应用至今,主要是国外大型软件推广应用.油气田开发任务油气田开发任务: : 地质储量、可采储量、产量地质储量、可采储量、产量1 1、油气田开发特点、油气田开发特点s复杂性复杂性s未知性未知性s间接性间接性s一次性一次性s战略地位战略地位s不确定性不确定性s资金密集资金密集高高效效益益仿真工具
6、仿真工具高高风风险险高高技技术术三、开展数值模拟意义三、开展数值模拟意义. 仿真工具仿真工具矿矿 场场 试试 验验数数 值值 模模 拟拟 室室 内内 实实 验验周周期期相相似似性性费费用用重重复复性性代代表表性性短短短短长长好好好好好好低低高高低低一一次次一一次次无无限限差差中中好好2 2、各种仿真工具优缺点、各种仿真工具优缺点.油气藏数值模拟技术优势:可以实现预测风险最小化。油气藏数值模拟技术优势:可以实现预测风险最小化。3 3、数值模拟的技术优势、数值模拟的技术优势 能考虑油气藏的复杂几何形状、非均质性、岩石和流体性质变化、井网方能考虑油气藏的复杂几何形状、非均质性、岩石和流体性质变化、井
7、网方式和产量等因素,是迄今为止油气藏动态研究中考虑因素最多的一种方法。式和产量等因素,是迄今为止油气藏动态研究中考虑因素最多的一种方法。.四、数值模拟应用四、数值模拟应用求实 创新 超越在理论上:探索多孔介质中各种复杂渗流问题的规律;在理论上:探索多孔介质中各种复杂渗流问题的规律; 在工程上:作为开发方案设计、动态监测、开发调整、反求参数、提高在工程上:作为开发方案设计、动态监测、开发调整、反求参数、提高 采收率的有效手段,能为油气田开发中的各种技术措施的制采收率的有效手段,能为油气田开发中的各种技术措施的制 定提供理论依据。定提供理论依据。有效的气田开发科学决策工具!有效的气田开发科学决策工
8、具!渗流机理研究渗流机理研究开发可行性评价开发可行性评价参数敏感性分析参数敏感性分析开发方案优化开发方案优化剩余气分布研究剩余气分布研究提高采收率研究提高采收率研究动态跟踪研究动态跟踪研究反演气藏地质模型反演气藏地质模型.求实 创新 超越REALITY,INNOVATION,TRANSCENDENCY 1 1、模拟初期开发方案、模拟初期开发方案1 1)实施方案的可行性评价;实施方案的可行性评价;2 2)选择井网、开发层系、井数和井位;)选择井网、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)对比不同产量效果;)对比不同产量效果;5 5)对油藏和流体性质的敏感性研究。)对油
9、藏和流体性质的敏感性研究。.求实 创新 超越REALITY,INNOVATION,TRANSCENDENCY 2 2、对已开发油田历史模拟、对已开发油田历史模拟1 1)证明地质储量,确定基本的驱替机理及驱替类型(是溶)证明地质储量,确定基本的驱替机理及驱替类型(是溶解气驱、注水驱、蒸汽驱或是重力驱?)解气驱、注水驱、蒸汽驱或是重力驱?)2 2)确定产液量和生产周期;)确定产液量和生产周期;3 3)确定油藏和流体特性,拟合全油田和单井的压力、含水)确定油藏和流体特性,拟合全油田和单井的压力、含水(气油比)动态历史;(气油比)动态历史;4 4)指出开发中存在的问题(开发矛盾)、潜力所在区域。)指出
10、开发中存在的问题(开发矛盾)、潜力所在区域。.求实 创新 超越REALITY,INNOVATION,TRANSCENDENCY 3 3、动态预测、动态预测1 1)评价提高采收率的方法(一次采油、注水、注气、注聚等)评价提高采收率的方法(一次采油、注水、注气、注聚等)2 2)研究剩余油饱和度分布规律)研究剩余油饱和度分布规律 研究剩余油饱和度分布的范围和类型研究剩余油饱和度分布的范围和类型 单井进行调整,改变液流方向、改变注采井别、改变注水层位的效果;单井进行调整,改变液流方向、改变注采井别、改变注水层位的效果; 扩大水驱效率和波及系数的方法;扩大水驱效率和波及系数的方法; 回答油田开发中所遇到
11、的问题并致力解决问题的方法。回答油田开发中所遇到的问题并致力解决问题的方法。3 3)评价潜力和提高采收率方向)评价潜力和提高采收率方向 确定井位和加密井的位置;确定井位和加密井的位置; 确定产量、开采方式;确定产量、开采方式; 确定地面和井的设备;确定地面和井的设备; 各种调整开发方案和开发指标对比及经济评价。各种调整开发方案和开发指标对比及经济评价。.求实 创新 超越REALITY,INNOVATION,TRANSCENDENCY 4 4、专题和机理问题的研究、专题和机理问题的研究1 1)对比注水、注气和天然枯竭开采动态;)对比注水、注气和天然枯竭开采动态;2 2)研究各钟注水方式的效果;)
12、研究各钟注水方式的效果;3 3)研究井距、井网对油藏动态的影响;)研究井距、井网对油藏动态的影响;4 4)研究不同开发层系对油藏动态的影响;)研究不同开发层系对油藏动态的影响;5 5)研究不同开发方案的各种指标;)研究不同开发方案的各种指标;6 6)研究单井产量对采收率的影响;)研究单井产量对采收率的影响;7 7)研究注水速度对产油量和采收率的影响;)研究注水速度对产油量和采收率的影响;8 8)研究油藏平面和层间非均质性对油藏动态的影响;)研究油藏平面和层间非均质性对油藏动态的影响;9 9)验证油藏的面积和地质储量;)验证油藏的面积和地质储量;1010)检验油藏数据资料;)检验油藏数据资料;1
13、111)为谈判和开发提供必要的数据资料。)为谈判和开发提供必要的数据资料。.第二部分第二部分 地质模型地质模型 .河河道道宽宽度度W厚度厚度储层三维储层三维地质模型地质模型地层对比测井解释微相划分储层地质知识库储层地质知识库地震资料解释时深转换波阻抗反演地质建模流程图地质建模流程图构造模型相模型属性模型一、地质模型来源.孔隙度平均模型孔隙度平均模型.渗透率建模渗透率建模.含油饱和度建模含油饱和度建模含油饱和度含油饱和度由于受构造由于受构造影响较大,影响较大,因此饱和度因此饱和度建模除用地建模除用地震属性约束震属性约束外,还用构外,还用构造面作趋势,造面作趋势,两者共同约两者共同约束,同时还束,
14、同时还考虑含油边考虑含油边界。界。.泥质含量建模泥质含量建模.腰滩油田孔隙度、渗透率、泥质含量、含油饱模型北东南西向剖面三维属性剖面模型三维属性剖面模型.腰滩油田孔隙度、渗透率、泥质含量、含油饱模型北西南东向剖面三维属性剖面模型三维属性剖面模型.二、网格类型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(TOPS)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).1、块中心网格、块中心网格.2、角点网格、角点网格1 81 61 41 21 08642642inj1pro d 1p ro d 2.求实 创
15、新 超越Cell data isread I cyclingfastest, followed byJ then K三、网格三、网格.求实 创新 超越.求实 创新 超越REALITY,INNOVATION,TRANSCENDENCY .四、网格模型格块属性四、网格模型格块属性.求实 创新 超越I or XK or ZHorizontal permeability is 10, 5,100, 2000, 200, 2000, 100, 50,2000, 50 from top to bottom.The model is 20*1*10 in I, J, K,respectively.EQUAL
16、S-ArrayValI1I2J1J2K1K2PERMX 2000/PERMX 101201111/PERMX 51201122/PERMX 1001201133/PERMX 2001201155/PERMX 1001201177/PERMX 501201188/PERMX 50120111010/如何为每个网格指定网格属性的方式为( Petrel等建模软件输出的就是这种格式).求实 创新 超越.求实 创新 超越l 注意与砂地比的区别,由于不是所注意与砂地比的区别,由于不是所有砂岩都能形成产能的,因此,有砂岩都能形成产能的,因此,eclipseeclipse中的净毛比是储层有效厚度中的净毛比是储
17、层有效厚度/ /地层总厚度地层总厚度l 岩层是否为有效厚度,除了具备一岩层是否为有效厚度,除了具备一定的孔隙度和含油饱和度外,渗透定的孔隙度和含油饱和度外,渗透率(天然的或改造后的)也必须达率(天然的或改造后的)也必须达到一定的数值,这些下限值就是油到一定的数值,这些下限值就是油气层有效厚度的标准气层有效厚度的标准.求实 创新 超越l 主要作用主要作用PLKA1QLNTGAKTXNTGZKTXXY.l块中心网格描述倾斜构造在块中心网格系统,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。五、三种网格的差别五、三种网格的差别.l角点网格描述倾斜构造.l块中心、角点网格的
18、例子.l 三种网格实际模拟时对比.直角网格直角网格PEBIPEBI网格技术网格技术- -PEBI网格与角点网格对比.Prod1Prod2Inj1.l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.求实 创新 超越FaultsRadialModelsAnalyticalAquifersLGRs &LGCsExplicitNNCsNNCsDual Poro &PermModelsPinchouts& erosionsurf
19、acesNumericalAquifers六、非相邻连接六、非相邻连接NNCNNC.求实 创新 超越.求实 创新 超越.求实 创新 超越.MINPV5000/ Cell with PV 0.1I or JDirect connections (not shown) are created across this gap between layersKpost-98a:Pinchout data can be specified on aregional basis: PI NCHREG,PINCHNUM/ 孔隙体积Pb时,为油相; P=Swi。 含油饱和度未达到含油饱和度未达到100%时,其相
20、对渗透率几乎可以达到时,其相对渗透率几乎可以达到100%,而含水饱和度必,而含水饱和度必须达到须达到100%时,其相渗才能达到时,其相渗才能达到100%。相渗曲线的端点相渗曲线的端点 端点一致性处理端点一致性处理. 束缚水饱和度束缚水饱和度: 最小含水饱和度最小含水饱和度临界含水饱和度临界含水饱和度:水开始流动是的含水饱和度:水开始流动是的含水饱和度最大含水饱和度最大含水饱和度:曲线中含水饱和度的最大值:曲线中含水饱和度的最大值束缚气饱和度束缚气饱和度: 最小含气饱和度最小含气饱和度临界含气饱和度临界含气饱和度:水开始流动是的含气饱和度:水开始流动是的含气饱和度最大含气饱和度最大含气饱和度:曲
21、线中含气饱和度的最大值:曲线中含气饱和度的最大值油水两相残余油饱和度油水两相残余油饱和度:油水两相曲线中的含:油水两相曲线中的含油饱和度最小值油饱和度最小值油气两相残余油饱和度油气两相残余油饱和度:油气两相曲线中的含:油气两相曲线中的含油饱和度最小值油饱和度最小值a) a) 束缚水饱和度处对应的水相相对渗透率为束缚水饱和度处对应的水相相对渗透率为0 0b) b) 最大含水饱和度对应的油相相对渗透率为最大含水饱和度对应的油相相对渗透率为0 0c) c) 束缚气饱和度处对应的气相相对渗透率为束缚气饱和度处对应的气相相对渗透率为0 0d) d) 最大含气饱和度对应的油相相对渗透率为最大含气饱和度对应
22、的油相相对渗透率为0 0e) e) 束缚水饱和度和束缚气饱和度对应的油相相束缚水饱和度和束缚气饱和度对应的油相相对渗透率相等对渗透率相等f) f) 最大含气饱和度应该等于最大含气饱和度应该等于1 1束缚水饱和度束缚水饱和度g) g) 束缚气饱和度通常为束缚气饱和度通常为0 0. 模型输入处理模型输入处理 krgokrogSwcSorSgcSl=(So+Swc)油气相对渗透率曲线油气相对渗透率曲线krowkrwoSwcSorSw油水相对渗透率曲线油水相对渗透率曲线用于过渡带用于过渡带的流动计算的流动计算. 多条相渗曲线平均化多条相渗曲线平均化.n渗流特征渗流特征评价评价:按开发单元分类按开发单元
23、分类,差异较大,差异较大,按砂层组分类按砂层组分类,差异变小,差异变小,再按再按渗透率分类渗透率分类,差异进一步变小。,差异进一步变小。中区中区南区南区1+2砂组砂组3砂组砂组端点值与渗透率相关性端点值与渗透率相关性SK1000k3000(5砂层组砂层组) 相渗曲线分类处理相渗曲线分类处理.THANKS谢 谢!第一组饱和度功能关键字:第一组饱和度功能关键字:SWOF如果是油、水两相。如果是油、水两相。SGOF or SLGOF如果是气、油两相。如果是气、油两相。第二组饱和度功能关键字:第二组饱和度功能关键字:SOF3用于用于3相中的油相。相中的油相。SOF2用于用于2相中的油相。相中的油相。S
24、GFN如果是气。如果是气。SWFN如果是水。如果是水。 饱和度表选择:饱和度表选择:说明:除了第二组必须用在气水二相以及混相驱或混相溶解选择的情况下,说明:除了第二组必须用在气水二相以及混相驱或混相溶解选择的情况下,用户可根据原始数据选择一组最合适的关键字。用户可根据原始数据选择一组最合适的关键字。两组关键字不能混用。两组关键字不能混用。 (二)饱和度表(关键字)(二)饱和度表(关键字).THANKS临界水饱和度临界水饱和度SwcrSwcr:水相相对渗透率为:水相相对渗透率为0 0时的最大含水饱和度,即上例时的最大含水饱和度,即上例0.220.22;束缚水饱和度束缚水饱和度SwcoSwco:饱
25、和度函数表中的最小含水饱和度,也是网格平衡后的水界面:饱和度函数表中的最小含水饱和度,也是网格平衡后的水界面 以上油区内的含水饱和度,满足以上油区内的含水饱和度,满足Swco=SwcrSwco=Swcr;如;如Swco=0.2Swco=0.2,则:,则: SWOFSWOF 0.2 0 1.0 7.0 0.2 0 1.0 7.0 0.22 0 1.0 7.0 0.22 0 1.0 7.0 0.3 0.07 0.4 4.0 0.3 0.07 0.4 4.0 谢 谢!补充数据补充数据实验数据实验数据标准化数据水饱和度函数:水饱和度函数:SWOF.THANKS谢 谢!最大水饱和度最大水饱和度Swmax
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