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油藏数值模拟与CMG操作简介

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油藏 数值 模拟 CMG 操作 简介
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么是油藏数值模拟 ?2 油藏数值模拟软件介绍3 油藏数值模拟能干些什么 ?4 油藏数值模拟研究步骤如何 ?5 相或组分 )渗流的偏微分方程组 。所谓数值方法是一种近似的解法 , 即用离散化的方法把连续函数转变成离散函数 , 用计算机来求解。 通常用的方法为有限差分法 , 也可用有限元法和谱分析方法 。油藏数值模拟的定义油藏模拟的概念及其所考虑到的因素• 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 , 系统遵循物质守恒原理 。• 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 )零维、一维、二维、三维单相、两相、 三相单组分、两组分、 … 、 砂岩 )、双重介质 (碳酸盐岩 )分 类… 、碳酸盐岩按空间维数来分按流体相数来分按流体组分来分按岩石类型来分按模型功能来分 黑油模型 状态方程的组分模型 双重介质模型 热采模型 聚合物驱模型 三元复合驱模型 水平井模型 ……1 什么是油藏数值模拟 ?2 油藏数值模拟软件介绍3 油藏数值模拟能干些什么 ?4 油藏数值模拟研究步骤如何 ?5 次采油 蒸汽驱目 点网格 一般 一般 成熟2 水平井 水平井井筒无压降 (线源法) 水平井井筒有压降 (离散井筒法) 水平井井筒有压降 (离散井筒法)3 裂缝描述 较方便 较方便 较方便4 区域划分 不允许交叉 不允许交叉 允许交叉5 流体追踪 石性质 压实 压实7 相对渗透率 方向相对 渗透率 方向相对 渗透率8 前处理 方便 一般 方便9 后处理 较强 一般 强10 三维图形 强 较强 强总体评价 优黑油模型的特殊功能角点网格技术各种类型的局部网格加密技术斜断层处理方法不同岩石类型划分方法不同类型 项建模技术三次采油软件序号 项目 液粘度依赖 聚合物浓度、盐 浓度剪切速度 聚合物浓度 聚合物浓度,盐 浓度2 吸附依赖 聚合物浓度、盐 浓度、渗透率 聚合物浓度 渗透率 聚合物浓度3 剪切降粘 可逆 可逆4 渗透率减小依赖 聚合物浓度、盐 浓度、渗透率 渗透率 聚合物浓度5 聚合物组分扩散 有 有6 复合驱 聚合物、表活剂7 阳离子交换 有总体评价 优么是油藏数值模拟 ?2 油藏数值模拟软件介绍3 油藏数值模拟能干些什么 ?4 油藏数值模拟研究步骤如何 ?5 评价开发方式;如:枯竭开采 、 注水开发等 。2) 开发层系 、 确定井位;3) 注采比;4)1)定基本的驱替机理(如:是天然驱,还是注水开发);2)))力所在区域 。1)评价提高采收率的方法(如:一次采油、注水、注气、化学驱等)3)再现生产历史动态4)专题和机理问题的研究油藏描述油藏描述是油田开发的基础,是一项系统工程,由多学科各种方法联合研究的结果。油藏数值模拟作为一种方法,在油藏描述中起了一定的作用。1) 孔隙结构研究 利用 核磁共振、图象分析仪、微观驱油机理、毛管压力实验等进行研究2)岩石物理性质研究 利用油层物理实验室进行 Ф 、 K、 S、 )测井研究 、 K、 )井间地震研究 1层厚度等研究。5) 井间监测 、 K、 )数值模拟网格 10 、 K、 )油藏数值模拟 1000、 )小井距生产试验区如大庆、孤东等小井距研究弹性驱、水驱和各种提高采收率的开发规律 。驱油机理研究层内油水运动机理研究油水运动的作用力Pk c o 毛管力控制地质储量、井间连通状况水体大小、驱动能量 、产能 ,为方案研究提供依据层系、井网、井距、开发方式等优化敏感性分析方案指标预测驱替机理、合理注入条件及参数 、动态预测剩余油分布研究优化调整部署早期评价模拟新油田开发方案模拟老油田调整方案模拟提高采收率模拟开发前期开发初期开发中期开发后期油藏动态预测1 什么是油藏数值模拟 ?2 油藏数值模拟软件介绍3 油藏数值模拟能干些什么 ?4 油藏数值模拟研究步骤如何 ?5 藏模拟计划的拟订数值模拟软件选取数值模拟研究所需数据准备建立数值模拟数据文件历史拟合动态预测开发报告编写每一步的目的? 确定油藏工程问题 制定模拟策略 工作量估计和经费概算1 油藏模拟计划的拟订2 模拟器的选取进行数值模拟研究之前,需要对研究对象、目的、油藏情况进行分析,从而 确定应用什么软件 进行此项目的数值模拟研究。·天然裂缝油气藏的模拟应用双重介质的裂缝模型;·凝析油气田开发以及注气油田开采应用组份模型;·视油、气田含富气或平气大小可采用组份或黑油模型;·稠油开发用热采注蒸汽模型;·注各种化学剂的三次采油应用化学模型;·而对一般油藏,模拟可选用常规油气田开发的黑油模型。3 体性质。·油气 压物性分析);·水及岩石 压物性分析);·油水相对渗透曲线;·毛管压力曲线(岩心压汞实验)等;·井筒流动数据。藏顶面海拔深度;·砂层厚度(有效);·孔、渗、饱参数岩石类型等。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、平均油气比和含水比等;·压力数据:井底流压、网格压力等。·动态监测资料(分层测试、吸水、产液剖面等)入输出控制、油水井约束界限、油井定压定产等参数。各砂岩组个数及名称小层名称沉积类型连通情况油层分层数据 断层 数据断层方向断点深度断距密封情况小层平面图顶部深度等值图有效厚度等值图渗透率等值图孔隙度等值图地质构架属性数据小层静态数据静态资料基本数据资料• 油层流体性质数据油、气、水的高压物性资料岩石的压缩系数注意:输入时最好将 保证输入模型中的 油的 此外还有原油的地下密度 , 地面密度 , 饱和压力 ,地面粘度 , 压缩系数等 。气体的 地下地面密度及压缩系数地层水的粘度 , 矿化度 , 体积系数和压缩系数 。油藏数值模拟地层水体积系数与压力、温度关系地层水物性油藏数值模拟地层压力原油体积系数 。。。[表格 ]。。。油藏数值模拟地层油粘度随压力变化关系原油物性油藏数值模拟典型地层油溶解气油比曲线原油物性• 岩石和流体的流动性质数据 油水相渗曲线 油气相渗曲线 毛管力曲线注意:油气相渗曲线资料少,可借用相渗曲线和毛管力曲线饱和度端点值应匹配毛管力曲线对纯油区可以忽略,但对过渡带必须考虑初始( t=0) 的压力、含油饱和度分布力平衡化算法接赋值• 初始数据动态资料1. 射孔完井报告2. 井史报告 、 压裂等措施3. 系统测压资料4. 试油 、 试井和试采资料 ( 压力恢复曲线 )5. 油水井别 , 调整井位示意图基本数据资料动态资料6. 油井生产数据报表:日产油 、 日产液 、 日产气 、 日产水综合含水压力累积产油 、 累积产气 、 累积产水 、 累积产液7. 注水井生产数据报表:日注水量累积注水量基本数据资料动态资料8. 区块综合生产数据统计报表:日产油 、 日产液 、 日产气 、 日产水综合含水采出程度压力累积产油、累积产气、累积产水、累积产液日注水量累积注水量基本数据资料输入各生产阶段每口井的生产动态数据生产动态数据指各生产井及注水井在各个开发时刻的日油量,日水量,含水率,油气比,井底压力,井口压力,日注量等数据,并将这些数据按一定时间步长整理,做成一系列时间卡,按定产条件进行输入,若有的井与其它层位进行合采合注的,应视具体情况进行劈产劈注。对各井进行的措施也应给以考虑,各井射孔位置、日期,补孔记录,压裂堵水记录,大修记录等各项措施记录。• 测压资料• 出油剖面 、 吸水剖面• 见水日期 、 层位 、 来水方向等•其它有关数据供历史拟合时参考1 什么是油藏数值模拟 ?2 油藏数值模拟软件介绍3 油藏数值模拟能干些什么 ?4 油藏数值模拟研究步骤如何 ?5 值模拟数据文件 (前处理建模)历史拟合结果分析 (后处理)动态预测开发报告编写每一步的目的?块数据文件建立模块黑油模型模块组分模型模块三维立体显示模块自定义平面图显示模块自定义表表输出模块热采和化学驱模块相态及流体性质计算模块转换模块、输入输出单位、各控制参数等。2 格数目、井口半径、深度、孔隙度、效厚度等。3 气水三相密度、粘度、体积系数)、油气水岩石的压缩系数等4 水、气水相对渗透率曲线5 和度、泡点压力、参考压力、参考深度、油水、气水界面深度 。6 值模式选择、最大最小生产时间。7 的类别、生产流体、最大产量、最小井底流压、表皮系数、射孔位置、射孔时间。细介绍总体结构数据文件讲解石和流体的流动性质藏初始条件等岩石属性:*拟区域的选择明确数模所研究的区域,确定模拟的 范围,井数、层位和数模的时间 长短•模拟层的划分纵向上进行网格划分,也就是 确定数模的层位和层数 ,数模时所考虑的层位与生产层位有较大区别,在划分时应考虑以下几点:① 在能够说明问题的前提下, 尽量少用纵向网格 ,因为纵向层数对网格节点数影响较大② 对层间 有较厚隔层 ,分隔状况良好的生产层位,应适当进行分开划分,以准确描述其层内流体分布;对有一定隔层,但 分隔不明显 ,且大面积连通的层位可考虑将两层合并处理;对 分布较小的小砂体 ,且与其它层位储量差别比较大的小层,可考虑将其平加到其相邻层位上去,这样对结果影响不大③ 对 层位较厚的大层 ,由于韵律性不同,层内流体分布不同,应将其分开。上下层之间的联系靠垂向渗透率来控制,一般取平面渗透率的 1/5到 1/网格方向及网格尺寸 。① 因为一般模型都考虑的封闭边界,所以 网格边界应尽量与封闭的天然边界一致 ,如断层、尖灭、油水边界、井排方向等,这样做可以减少无效网格的数目,同时也可以较精确地描述边界形态。② 网格的定向应尽量 包含全部井位及将来可能进行的加密井 ,须取全取准。网格方向应注意考虑以下几点:③ 网格取向还应考虑: 流体流动的方向和油藏内天然势梯度的方向 ,对于不同的网格系统,其动态可能会不同,尤其在流度比不利的情况下,更应注意网格所造成的影响,也可用数学上的方法来解决。④ 应考虑 网格方向与渗透率主轴相平行⑤ 应 尽量减少无效网格数目网格尺寸应考虑:① 考虑 机器能力,选取网格尺寸 。网格越小,节点数越多, 用、时间也就越多,同时还应考虑模型节点所能承受的能力② 精细油藏模拟时, 应使用足够多的网格, 使其能准确反映油藏结构和参数在空间中的变化规律,不能以大网格掩盖了其间的变化,如小尖灭、小构造和小砂体③ 在 研究流体运动规律时,必须使用较多的网格 ,以便能够控制和跟踪流体界面的流动。若采用的网格太粗,就会使网格饱和度变化平均化,不能刻划出流体的变化趋势• 避免尺寸大小突变 ,相邻网格尺寸比小于 2则会带来很大的截断误差• 网格尺寸应与井位相适应 ,保证一个网格内只能有一口井。两口井之间至少有一个空网格• 井 密集区和主要模拟区应该适当增加网格数目 ,井周围通常用密网格,其他地区可用稀网格模拟层的划分模拟小层油砂体 地质储量( 104t)1 2 23 24 26 27 6纵向江苏油田真 12断块 25× 25m,网格个数: 66 × 22平面三维图值模拟数据文件(前处理建模)历史拟合结果分析(后处理)动态预测开发报告编写每一步的目的?油田、单井压力油田、单井产量地质储量油田、单井含水率等模拟计算 开发动态预测打下基础。历史拟合方法• 直接求解• 试凑法• 自动历史拟合历史拟合指标历史拟合包括全油藏的拟合和单井的拟合 , 拟合的指标有:储量 、 压力 、 产量 、 含水率等参数调整原则不同参数的不同组合会得到相同的计算结果 。 为了避免参数修改的任意性 , 在历史拟合开始前必须 确定各参数的可调范围 , 判断参数来源是否可靠 , 确定的参数一般不修改 , 或只在较小范围内修改;不确定的参数允许修改 ,可在较大范围内修改 。不仅是由于测井解释的渗透率值与岩心分析值误差较大,而且井间的渗透率分布也是不确定的,因此渗透率的修改允许范围较大,可以放大或缩小 2- 3倍或更多 。渗透率孔隙度有效厚度油层测井解释的有效厚度与取芯资料对比 ,一般偏高 30% 左右 , 主要是钙质层和泥质夹层没有完全扣除 , 因此可调范围为 0% 。油层孔隙度变化范围不大。因此孔隙度视为确定参数,不做修改,或允许改动范围在± 3% 。岩石和流体的压缩系数流体压缩系数 是实验测定的,变化范围较小,认为是确定的。而 岩石压缩系数 虽然也是实验测定的,但受岩石内饱和流体和应力状态等的影响,有一定的变化范围,而且与有效厚度相连的非有效部分也有一定弹性作用,考虑这部分的影响,允许岩石的压缩系数可以 扩大一倍 。油气 具体情况下也允许作适当修改,应根据具体情况而定。初始流体饱和度一般认为是确定参数,必要时允许小范围修改。相对渗透率曲线由于油藏模拟模型的网格粗,网格内部存在严重的非均质性,其影响不可忽视,这与均质岩心的情况不同,因此 相对渗透率曲线应看做不定参数。 即使在拟曲线的研究中,给出了较好的初值,但仍允许做适当的修改。历史拟合的一般操作方法数值模拟的 第一步是对油藏的地质储量作出拟合 ,因为地质储量是一个比较敏感的参数,一般上报储量会并确定下来,以后的各种开发指标均以此地质储量为准。当地质储量有差别时, 应先对输入的参数做检查,看是否存在较大误差。地质储量相关参数:饱和度、有效厚度、孔隙度、压缩系数等模拟层 油砂体 实际储量( 104t)计算储量( 104t)误差(%)1 2 23 24 26 27 6 在进行全区压力拟合时,首先着重拟合压力水平,兼顾拟合压力变化形状。当拟合压力的变化形状与实测基本一致时,只是压力水平不同时, 主要调整压缩系数和孔隙体积。• 当分析发现注采关系不正确时,可根据注采平衡的原则对边界井劈分系数 进行调整或 修改注水井指数。• 当油水井的压差过大时,表明全区渗虑能力过低,可适当提高相对渗透率的端点值 。压力拟合• 当压力与时间的计算变化形状与实际的不一致时,则普遍地 修改模型的渗透率, 也包括边界流入函数的渗透率,因为油藏中产生压力分布是由于流体流动的结果,这个结果由达西定律所确定,它包含着总以乘积出现的 l= o、 w、 g; 某项相对渗透率)因此同时也可修改相对渗透率,在拟合全区压力形状时,着重调整对全区压力影响大的单井的压力形状。从上图中可以看出 , 从整个变化趋势上看 , 拟合压力低于观察压力 , 但两条曲线几乎平行 , 这是典型的油藏渗透率给低了的情况 , 若将油藏 渗透率增加为原来的 可以实现最终拟合 。从上图中可以看出 , 计算压力值低于观察值且继续发散 , 这是典型的由于远离井区的渗透率和孔隙度给定的过低造成的结果 , 在此情况下可保持 油藏渗透率不变 , 将 水层的渗透率提高到原来的 就可以实现拟合 。• 单井的压力拟合主要 调整表皮效应 达到对单井压力动态的拟合,有时也可调整 井周围地区的渗透率或方向渗透率 。• 全区压力拟合与单井压力拟合不是截然分开的 ,在进行全局压力拟合时也考虑单井情况,附带做局部修改,并着重那些对全区压力影响很明显的单井的压力拟合。同时还应注意在调整井与井之间平面关系的同时,也考虑单井本身的层间关系,这时还可以修改射开的 层系数)。• 含水率拟合最常用的方法是 修改相对渗透率曲线, 有时也调整 油水界面和油气界面的位置,同时 原油的粘度 对含水率也有一定的影响。• 与压力拟合类似,含水率拟合也要分为全区拟合和单井拟合。含水率拟合• 例如位于油区的油井开井 初期见水 , 而实际情况并没有见水 , 有时出现 见水滞后 , 其主要原因可能是:相渗关系的端点值与初始流体饱和度不匹配 , 需要进行调整和修正 。见水过早见水滞后水相相对渗透率曲线调整• 调整渗透率的分布或原油粘度后 , 压力分布和单井压力都发生变化 , 当调整相对渗透率曲线时 , 由于该相流量也随之发生相应的改变 , 必然导致压力变化 , 例如当水的相对渗透率曲线下移时 , 由于水相的流量减少 , 必然导致流动时压力值减少 , 所以在 含水率拟合好后 , 必须再对压力进行必要的调整 。• 压力 、 含水率 、 气油比等都已经拟合好后就可以进行动态预测了 。指标 实际值 计算值 相对误差累产油 (104t) 注水 (104合含水 (%) 出程度 (%) 层压力 ( 10 15 20 25 30ʱ¼ä £¨a £©ÈÕ°úÓÍ£¨m^3/d£©Êµ ¼Ê Öµ¼Æ Ëã Öµ05101520250 5 10 15 20 25 30ʱ¼ä £¨a£ ©ÀÛ°úÓÍ£¨10^4t£©Êµ ¼Ê Öµ¼Æ Ëã Öµ区块累产油0501001502002503000 5 10 15 20 25 30ʱ¼ä £¨a£ ©ÈÕ³¢Ë®£¨m^3/d£©Êµ ¼Ê Öµ¼Æ Ëã Öµ区块日注水区块累注水0102030405060700 5 10 15 20 25 30ʱ¼ä £¨a £©ÀÛ³¢Ë®£¨10^4m^3£©¼Æ Ëã ֵʵ ¼Ê Öµ区块含水率01020304050607080901000 5 10 15 20 25 30ʱ¼ä £¨a £©º¬Ë®ÂÊ£¨£¤£©Êµ ¼Ê Öµ¼Æ Ëã ä £¨a£ ©º¬Ë®ÂÊ£¨£¤£©¼Æ Ëã ֵʵ ¼Ê Öµ单井含水真 6数值模拟数据文件(前处理建模)历史拟合结果分析(后处理)动态预测开发报告编写每一步的目的?只有通过对拟合结果的分析,才能确定出需要进行调整的方案。其分析的主要内容是,根据 剩余油饱和度 分布,分析剩余油的控制状况及所在位置,由 层间开发指标 分析各层动用状况,对层内剩余油饱和度进行研究,寻找水淹规律,由 剩余储量分布,水淹分布 提供新的井点,提出各种提高采收率方案。历史拟合结果分析结果分析油藏数值模拟培训教程对于结果的分析主要从以下几方面来分析 :1、 采出程度对比 ( 或累积采油量 )2、 含水率对比3、 地层平均压力对比4、 剩余油饱和度 、 储量等分布图5、 年产油量对比Ⅰ 油组原始含油饱和度分布等值线图Ⅰ 油组剩余油饱和度分布等值线图不难看出:剩余油主要集中在以下四个地区 ——•非主力油砂体•断层附近及岩性尖灭线附近•局部低渗部位•注采对应率低的地方找出剩余油所在数值模拟数据文件(前处理建模)历史拟合结果分析(后处理)动态预测开发报告编写每一步的目的?进行数值模拟研究的最终目的都是为了对油田未来的动态进行预测 。 历史拟合结束之后通过分析油层综合开采状况 、 压力与流体饱和度分布状况等 , 总结以往开发的经验 ,发现今后的开发潜力 , 并 制定出油田的开发调整方案 。方案制定1. 继续生产2. 打新井3. 合理采油速度4. 合理井网5. 合理注水时机方案预测维持地层压力如何进行注采调整 , 保持多大注采比 , 采用何种注采井网 , 确定合理的注入采出量 。加密井方案提供新井的井位 , 射开层数 , 产量含水估计 , 生产压差估计调整方案补孔 , 压裂 , 酸化等单井措施封堵 , 工作制度细分层系 , 不稳定注水强化采油方案综合调整 , 预测最终采收率 ( = 98% ) , 经济评价 , 提高效果水驱与优化方案预测的含水率对比8085909510025 30 35 40 45ʱ¼ä £¨Äê £©º¬Ë®ÂÊ£¨%£©Ë® Çý ²½ °·ÓÅ »¯ ²½ °·0 35 40 45ʱ¼ä £¨Äê £©ÀÛ°úÓÍ£¨Íò¶Ö£©ÓÅ »¯ ²½ °·Ë® Çý ²½ °·结果分析图 13 000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000时间(d )采出程度(%)五点井网菱形井网1 : 1 . 5菱形井网1 : 2 . 0反九点井网矩形井网油藏数值模拟培训教程结果分析油藏数值模拟培训教程图 12 % )含水率(%)五点井网菱形井网1 : 1 . 5菱形井网1 : 2 . 0反九点井网矩形井网数值模拟数据文件(前处理建模)历史拟合结果分析(后处理)动态预测开发报告编写每一步的目的?I M E *“ 拖曳 ”拉至 标 上3曳至 加曲线选择要增加什么曲线绘制曲线将数据输出到
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