毕业论文（设计）-油藏数值模拟技术.docx

毕业论文（设计）-油藏数值模拟技术.docx

《毕业论文（设计）-油藏数值模拟技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文（设计）-油藏数值模拟技术.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

油藏数值模拟技术

17

目录

一、关于“油藏数值模拟技术”

（一）基本概念及作用

（二）数据准备

（三）模型初始化

（四）生产史拟合

（五）生产动态预测

二、油藏数值模拟的主流软件系统简介三、油藏数值模拟技术的进展及发展方向

（一）进展

（二）发展方向

四、使用ECLIPSE软件进行油藏数值模拟的过程简介

一、 关于“油藏数值模拟技术”

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。

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。

油藏数值模拟是油田开发最优决策的有效工具。

油藏数值模拟技术从20世纪50年代开始研究至今，已发展成为一项较为成熟的技术，在油气藏特征研究、油气田开发方案的编制和确定、油气田开采中生产措施的调整和优化以及提高油气藏采收率方面，已逐渐成为一种不可欠缺的主要研究手段。

油藏数值模拟技术经过几十年的研究有了大的改进，越来越接近油气田开发和生产的实际情况。

油藏数值模拟技术随着在油气田开发和生产中的不断应用，并根据油藏工程研究和油藏工程师的需求，不断向高层次和多学科结合发展，将得到不断的发展和完善。

（一）基本概念及作用

（1）基本概念

油藏数值模拟：

从地下流体渗流过程中的本质特征出发，建立描述渗流过

程基本物理现象、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渗流数学模型，结合油藏地质学、油藏工程学重现油田开发的实际过程，用来解决实际问题。

油藏数学模型的分类，一般有四种方法：

1）按流体中相的数目，划分为：

单相流模型、两相流模型、三相流模型。

2）按空间维数，划分为：

零维模型、一维模型、二维模型、三维模型。

3）按油藏特性类型，划分为：

气藏模型、黑油模型、组分模型。

气藏模型按其组分的贫富，可以用黑油数值模型模拟，也可以用组分类型的数值模拟模型模拟。

所以，气藏模型也可以划进黑油或组分模型。

故数学模型一般分为黑油型和组分型两类模型。

4）按油藏结构特点、开采过程特征，分类为：

裂缝模型、热采模型、化学驱模型、混相驱模型、聚合物驱模型等。

其中：

数学模型：

通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过

程。

黑油模型：

描述油、气、水三相同时存在的油藏数学模型，一般认为，只有天然气可以溶于油中或从油中分离出来，油和水及气和水之间不发生质量交换。

组分模型：

描述油藏内碳氢化合物化学组分的数学模型。

（2）油藏数值模拟技术的主要内容

油藏数值模拟技术的主要内容包括以下四部分：

第一部分：

建立数学模型，也就是要建立一套描述油藏渗流的偏微分方程

组

解此方程组，还要有相应的辅助方程、初始条件和边界条件。

第二部分：

建立数值模型。

需要三个过程：

首先，通过离散化，将偏微分方程组转换成有限差分方程组；然后，将其非线性系数项线性化，从而得到线性代数方程组；再通过线性方程组解法，求得所需求的未知量（压力、饱和度、温度、组分等）的分布及变化。

第三部分：

建立计算机模型，也就是将各种数学模型的计算方法编制成计

算机程序，以便用计算机进行计算，得到所需要的各种结果。

第四部分：

油藏数值模拟应用研究。

有了计算机模型后，下一步就是对实际研究对象，根据不同的研究目的进行模拟计算。

简单地说，油藏模拟就是把油藏在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空间及一系列离散的时间步里的发展变化。

与物质平衡方法一样的是，系统遵循物质守横原理。

建立油藏模拟软件，一般需要基于流体渗流力学原理等，如：

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）

（3）油藏数值模拟的作用

油藏模型分黑油模型和组分模型。

它在石油工业中有着广泛的应用领域，

可解决油田开发中的许多问题。

由于模型不同，则侧重面不相同。

现以黑油模型为例，阐述油藏数值模拟的用途。

A、模拟初期开发方案。

1）实施方案的可行性评价。

2）选择井网、开发层系、井数和井位。

3）选择注水方式。

4）对比不同的产量效果。

5）对油藏和流体性质的敏感性进行研究。

B、对已开发油田的历史进行模拟。

1）确定产液量和生产周期。

2）确定油藏和流体特性，拟合全油田和单井的压力、含水率（气油比）等历史动态。

3）指出问题及潜力所在区域。

C、动态预测。

动态预测包括枯竭开采、注水开发、钻加密井等，首先要确定限定条件，比如：

生产井最大采出量和注水井最小注水量、最小井口压力、井底流压或生产井最大压降、注入井最大井底压力。

根据预测情况来确定最佳方案，以达到最大采收率。

1）评价提高采收率的方法。

①一次采油；

②注水；

③注气。

④注聚合物；

⑤注表面活性剂；

⑥注C02和其他混相驱；

⑦注蒸汽；

⑧火烧；

⑨几种方法的混合。

2）研究较高的剩余油饱和度分布。

①研究剩余油饱和度的分布范围和类型；

②单井进行调正，改变液流方向，改变注采井别

③扩大水驱油波及系数；改变注水层位；

④回答油田开发中所遇到的问题并提出解决问题的方法

3）评价潜力和提高采收率的方向。

①确定井位、加密井的位置；

②确定产量、开采方式； ，

③确定地面和井的设备；

④各种调整开发方案指标对比及经济评价。

D、专题和机理问题的研究。

．

1）对比注水、注气和天然枯竭开采动态；

2）研究各种注水方式的效果；

3）研究井距、井网对油藏动态的影响；

4）研究不同开发层系对油藏动态的影响；

5）研究不同开发方案的各种指标； ，

6）研究单井产量对采收率的影响；

7）研究注水速度对产油量和采收率的影响；

8）研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态的影响；

9）验证油藏的面积和地质储量；

10）检验油藏数据；

（二）数据准备

（1）数模所需的数据类型

1）网格数据。

网格数据包括网格步长、油藏顶面海拔、每个油层的总厚度、有效厚度、渗透率、孔隙度、初始饱和度、初始压力和岩石类型，除网格步长、岩石类型和初始压力外，其他数据都来自测井解释，不同的岩石类型提供不同的相对渗透率和毛管压力数据。

2）表格数据。

包括油气pVT数据表（来自高压物性分析）；水和岩石性质（也可借用标准参考值）；油水相对渗透率曲线也来自室内实验；毛管压力曲线来自室内的岩心实验；井筒流动数据来自井筒参数计算。

对于一个黑油油藏，pVT数据是非常重要的。

pVT数据是由地层体积系数、溶解油气比和粘度作为压力的函数表所组成的。

各项表格数据可以不止一组，关键是变量与自变量之间的关系要光滑。

3）动态数据。

动态数据是一切与时间有关的数据，包括：

完井数据：

射孔、补孔、压裂、堵水、解堵日期、层位、井指数等。

生产数据：

平均日产油、日产水、日产气、平均气油比和含水比等。

压力数据：

井底流压、井网格压力等。

还有累积时间和输出控制等参数。

4）其他参数。

这些参数包括算法选择和使用，输入输出控制，油水井约束界限，油井的

定压、定产参数等。

模型中油井数据是由产量、井底压力和附加于每口井的约束条件所组成的，如果规定油井产量，则产水量和产气量将根据井节点的相对渗透率曲线算出，如果规定了井底压力，那么产量可以根据所维持的压力来计算。

（2）数据准备要点

1）建立网格参数场。

各大数值模拟软件（如：

WorkBench、DESKTOP—VIP、CMG等）都有前后处理软件，可用它们自身的前处理模块建立各种油藏性质的网格参数场，也可以用油藏描述结果来建立网格参数场。

如何用这两种方式来建立网格参数场，将在后面详细介绍。

但无论用哪种方式，首先都要建立合理的网格系统，建立网格系统。

建立网格必须考虑以下几个方面的问题：

①选择合理的网格系统。

在前面已叙述了网格的发展状况。

如何选择网格系统，一是要根据实际油藏的几何形态和地质特征，如果油藏的几何形态和地质结构都很复杂，则选用垂直平分网格；如果油藏的几何形态和地质特征都很简单，则选用直角坐标。

二是要根据研究的问题及目的，对于大的油藏模拟问题，仅仅在油藏中饱和度或压力变化剧烈的区域需要细网格，使用标准的均匀网格将导致油藏某些部位不希望出现的小网格，在这种情况下，使用局部网格加密；对于研究锥进问题或井周围要获得精确计算等，可用局部网格加密，也可用混合网格。

②网格定向。

网格的边界要与天然的非流动边界相符合；应包含有效的井位；考虑液体流动的主要方向和油藏内的天然势能梯度；考虑油藏性质的方向；尽量减少死网格节点数。

③网格尺寸。

选择网格尺寸，要根据实际模拟对象、目的及本单位计算机的情况而定。

若只是进行一些机理性研究，可选择较大尺寸的网格；若要作精细油藏数值模拟，提供加密井井位等研究时，就要用较小的网格尺寸，尤其是加密井周围，要用较小的网格；若要作非常大的油藏数值模拟研究，考虑到计算机的内存及计算速度，一般用较粗的网格。

2）建立网格属性参数场。

根据各小层在参数井点处的属性参数值，内插出各节点处的属性值（如孔隙度、渗透率、油藏顶部深度、有效厚度、砂岩厚度、初始饱和度、初始压力等），插值方式有最近井插值、确定性距离反比加权平均插值、统计性加权平均插值、克利金插值等。

3）建立表格数据。

用油藏数值模拟软件的前处理模型建立各种表格数据（如平衡区、相对渗透率、毛管压力、油气水的高压物性、输出区域等）

4）建立动态模型。

可用数模软件的前处理模型或手工编辑等方式建立动态模型，如Eclipse软件可用Schedule软件建立动态模型；WorkBench软件可用“生产数据分析”软件建立动态模型；DESKTOP—VIP软件用Prexec建立动态模型。

网格数据、表

格数据和动态模型就构成了模拟模型。

（三）模型初始化

在这一阶段，主要是对输入数据进行检查，并对油藏储量进行拟合，其步骤是：

1.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。

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。

2.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。

4.在初始化时，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。

5.储量拟合。

（四）生产史拟合

用已知的地质、流体性质和特殊岩心分析资料和实测的生产历史（产量或井底压力随时间变化），输入计算机程序中，将计算结果与实际观测和测定的开发指标（油层压力和综合含水率等）相比较。

若发现两者间有相当大的差异，则说明所用的资料与实际油田资料差异很大，逐步修改输入数据，使计算结果与实测结果一致。

（1）基本概念。

所谓历史拟合，就是用已有的油藏参数（如渗透率、有效厚度、孔隙度、饱和度等）去计算油田的开发历史，并将计算的开发指标（如压力、产量、含水率等）.

与油田开发实际动态相对比。

若计算结果与实测不一致，则说明对油田的认识还不清楚，输人参数与地下情况不符，必须作适当调整，修改后再进行计算，直到计算结果与实际动态相吻合或在允许的误差范围内为止。

通过历史拟合，可以比较客观地认识油田的过去和现状，为开发动态预测打下基础。

（2）历史拟合的步骤。

历史拟合是个复杂的、消耗人力和机时的工作，如不遵循一定步骤，可能陷入难以解脱的矛盾之中。

一般认为，同时拟合全区和单井的压力、含水和气油比是没有希望的。

必须将历史拟合过程分解为相对比较容易处理的步骤。

历史拟合采取以下五个步骤：

1）确定模型参数的可调范围，

2）对