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《油气藏数值模拟应用技术规范》

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油气藏 数值 模拟 应用技术 规范
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油 气 藏 数 值 模 拟应 用 技 术 规 范,2008年标准宣贯材料,中石化胜利油田分公司地质科学研究院,2008年9月,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,,,油藏数值模拟是以渗流力学、数学物理方程和计算方法为理论基础,集石油地质、油气储层、油层物理、油藏工程、计算机软件等多学科于一体的综合性工程应用学科。多年的应用证明,油藏数值模拟技术是一项将油田开发重大决策纳入严格科学管理轨道的关键性技术,在开发机理研究,优化开发方案及调整方案,地下剩余油分布研究和提高采收率方法研究方面发挥了重要作用,是一项少投入,多产出,可获的巨大经济效益的新技术。,前 言,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,,,本标准规定了常规砂岩黑油模型的数值模拟应用技术规范。本标准适用于常规砂岩黑油模型的数值模拟应用研究,其它类型油气藏可参考使用。本标准的应用范围广泛,内容全面。本标准的制定和贯彻实施,可规范油气藏数值模拟应用流程和方法,提高数值模拟研究的准确性和适用性,进一步推动油田开发项目研究的科学化、规范化。,1 适用范围,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,,(1)从油气田开发设计直至废弃的各个开发阶段,油气田的经营者,可以根据开发阶段,依据静、动态资料的拥有情况,结合技术经济条件,并针对开发面临的主要问题,进行适合不同研究目的的油气藏数值模拟研究。,(2)油气藏数值模拟技术是油气藏工程研究中重要的技术方法之一,具有考虑因素多、应用范围广、计算精确、快速、方便、经济等特点。,2 总 则,,,(3)油气藏数值模拟作为油气藏预测工具,具有比其它技术方法更多的数据量需求,其预测精度受到数据质量及数量的制约,同时也存在多解性和风险性。因此,对于油气藏数值模拟的研究精度要求,要立足于资料的完备性及准确性评价,对于模拟预测的结果,要尽可能地辅助其它的油藏工程计算方法综合论证。,2 总 则,,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,(1) 油藏数值模拟 numerical reservoir simulation 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。,(3)黑油模型 black oil model 在这种模型中,烃类系统可以用两种组分描述: a)非挥发组分(黑油); b)挥发组分,即天然气。黑油模型也称低挥发油双组分模型。,(4)网格 grid block 离散后的几何空间的最小单元。,(2)油藏数值模拟软件 reservoir simulator 求解油藏数值模型的计算机模型通常称为“油气藏数值模拟软件”。,3 术语和定义,,(5)局部网格加密 local grid refinement 在网格模型中,对于油气藏中饱和度和压力变化剧烈的区域及重点研究部分使用细网格,而其它部位使用粗网格的方法称局部网格加密。,3 术语和定义,,(7)历史拟合 history match 通过修改不确定性的参数(最先被修改的是难以确定的参数),使模拟计算的油气藏动态与实际观测值达到某种逼近(逼近程度由实际问题而定)的过程。,(6)初始化 initialization 根据给定的油藏地质、储层物性、流体性质和温压系统,计算油藏初始条件下压力和流体分布状况的过程。,,(8)网格粗化 grid upscaling 将地质家用来描述复杂地质现象的大规模细网格模型转换为油气藏数值模拟软件在预测精度和计算速度方面可以接受的小规模粗网格模型,而不失其地质及渗流特征的技术。,(9)动态预测 performance prediction 使用调整确定的油藏模型,遵照规定的开发政策,对油田未来开发或调整部署的生产动态各项指标进行预测的过程称动态预测。,3 术语和定义,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,,,4 油气藏数值模拟研究应用步骤,确定研究的目标和范围。,分析收集数据的完备程度、准确性、可靠性以及对模拟结果的影响。,针对研究的问题选择相应的模拟软件,设计并建立能够合理反映油藏地质特征及流体渗流特征的网格模型,完善动态模型,同时考虑模型规模、精度与效果的协调统一。,计算初始条件下油藏压力及流体的分布状况。,,,(1)问题定义,(2)数据检查,(3)模型建立,(4)初始化,(5)历史拟合,(6)动态预测,(7)报告编写,,,通过拟合产量、含水、压力等指标,进行模型计算与实际油藏动态的对比分析,反演油藏地质模型,认识油藏动态变化规律及油藏压力、剩余油分布状况。,在可接受的历史拟合精度基础上,预测开发部署(或调整措施方案)下的油藏未来生产动态。,根据研究的目的和要求,表述所使用的模型、计算的依据及得到的主要结果与结论。,,4 油气藏数值模拟研究应用步骤,(1)问题定义,(2)数据检查,(3)模型建立,(4)初始化,(5)历史拟合,(6)动态预测,(7)报告编写,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,5 研究目标确定,根据目标油田的开采阶段、井网控制程度及面临的主要问题、能够获取数据的数量和质量以及研究的时间周期要求等情况,综合确定研究目标。 主要考虑因素包括: 需要使用的油藏模型类型及范围、要使用的全部数据资源量、历史拟合所要求的质量、需要预测的内容。,●主要考虑的因素,〇目标油藏或区块的主要地质特征;〇目标油藏的流体及开发动态特征;〇油藏的开发阶段及其面临的主要矛盾;〇能够获得的资料数据的数量和质量;〇研究的时间周期要求;〇人为的目标要求及实现的可能性。,——制定有针对性的切实可行的研究目标。,巧妇难为无米之炊!(目标过高),5 研究目标确定,5 研究目标确定,油田开发的不同阶段需要制定不同的研究目标:,平湖油气田花港组油藏跟踪模拟目标方案,即时目标的专题研究是动态跟踪研究的主要内容。,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,6 模拟研究的资料处理,●主要包括四大类,(1)基础地质资料,,A、油藏描述研究所提供的油藏地质模型三维数据体或分层二维成果图及数据表,主要包括油藏构造骨架、储层孔隙度、渗透率、有效厚度(或净毛比)、隔夹层厚度、原始含油饱和度分布以及包含砂体边界和含油气边界信息的小层平面图等。,B、油气水系统划分、油气水界面、油气藏温度和压力特征、油气藏储量分布、储层及流体空间非均质分布特征、水体大小及分布等。,(一)资料内容,(4)生产动态资料,,目标油藏所有井的井位、轨迹、射孔作业历史及相关动态资料,包括日产油(水、气)产量、日注水(气)量及测压、产液、吸水剖面、试井、示踪剂、饱和度等动态监测资料。,(3)流体PVT资料,,油、气、水高压物性资料,油气水的地面密度,对于流体非匀质性强的油藏,应尽可能地提供具有代表性的多套相关数据。,(2)特殊岩性资料,,主要包括相渗曲线、毛管压力曲线及岩石的压缩系数等,对于储层非匀质性强的油藏,应尽可能地提供具有代表性的多套相关数据。,6 模拟研究的资料处理,(一)资料内容,●主要包括四大类,6 模拟研究的资料处理,(一)资料内容,●主要包括四大类,(二)资料评价处理,6 模拟研究的资料处理,根据研究目标收集、评价和处理资料。 主要内容包括:分析所采集数据的来源渠道、数据的质量、数据的有效性及数据的齐全程度。 对于被证实可靠的数据,必要时进行适当处理,以确保他们在技术上适合油藏模拟软件的需求。,(二)资料评价处理,6 模拟研究的资料处理,数据丰富但并不代表资料完备、充足,不同来源的同类数据要确定数据品质,全面、有效、充足!!,动态及监测数据尤其要确定其有效性,必要的数据要进行适合于模拟的转换,借用或推算的数据要论证其合理性,分析数据不确定性对模拟结果的影响,数据分析要集合不同专业人的智慧,,几条原则,(二)资料评价处理,●资料完备性检查,〇所获取的资料是否够用; 〇必要的补充资料有哪些。,●资料一致性检查,6 模拟研究的资料处理,——资料检查,●资料一致性检查,东辛某块S26与S27层构造交叉图,江苏某油田S1-4-9微构造与油水关系矛盾,下层,,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料检查,●资料有效性检查,〇动态资料的有效性(如人工劈产、无效注水、作业水、产出气计量错误、作业措施效果等)检查; 〇实验资料的有效性(如取样过程、实验过程不规范等)检查。,观察到的液体饱和度曲线出现“凹”型,一般是实验时没有给定充足时间使凝析液析出。,实验不彻底,没有达到残余油饱和度点。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料检查,●岩心分析数据处理,〇常规岩心分析孔、渗、饱数据的放大(从岩心尺寸到油藏尺寸),,,平均孔隙度,平均水平渗透率,平均垂向渗透率,平均饱和度,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩心分析数据处理,〇常规岩心分析孔、渗、饱数据的放大(从岩心尺寸到油藏尺寸),需要说明的是,注意数据极值对生产动态的控制。对于岩心从倾斜油藏中垂直钻取(或取自水平油藏中的斜井)情况,在正确计算平均值之前必须对有关数据进行校正。对于模拟中垂直渗透率与水平渗透率之间的关系确定,纯产层可以利用以上岩心分析后的平均处理方法计算得到,当存在不连续的页岩层时,垂直渗透率就需要做进一步调整。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩心分析数据处理,〇特殊岩心分析岩石压缩系数转换,静水力学加载,单轴加载,水力压缩系数Ch:适合深部油层单轴压缩系数Cu:适合浅层或构造活跃地区,转换关系式:,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩心分析数据处理,〇特殊岩心分析端点流体饱和度转换到油藏,根据微观驱替效率相等的原则,结合测井所得的束缚水饱和度,将岩心测量得到的端点流体饱和度放大到油藏。,,,,,,利用岩心分析端点饱和度计算驱替效率:,,,,,利用测井束缚水饱和度结合驱替效率计算端点饱和度:,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩石流体实验数据处理,〇相对渗透率曲线的处理,1、确保相渗基本渗透率与模型使用的储层渗透率相一致,不一致需要转换。,,,,,,,,根据行业标准,模拟应用时要将试验数据乘以油相有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值以还原。否则影响计算压差。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩石流体实验数据处理,〇相对渗透率曲线的处理,2、为获取不同区块典型的相渗曲线,需要对多个实验样品进行分类、筛选、平均、还原处理。,,,,,,,,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,相对渗透率曲线的处理,1、相渗曲线复原,,开发实验按照行业标准将实测的相渗曲线进行了标准化,即用测得的相渗透率除以最大油相渗透率,使得油相曲线的左端点的相渗为1。因此,在作模拟之前用户应将实验提供的数据乘以一个常数Ko/K,其中Ko为最大油相渗透率,K为岩样的绝对渗透率。这叫做相渗曲线的复原。如果不复原,对计算含水无任何影响,但计算出的生产压差、注水压差会偏小。,6 模拟研究的资料处理,2、相渗曲线分类,相似的储层物性具有相近的相对渗透率曲线。通过建立储层物性指数(K/φ)1/2与相对渗透率曲线饱和度端点(束缚水饱和度或残余油饱和度)之间的关系,根据关系曲线进行相对渗透率曲线的分类处理。,第一,根据储集层孔隙度、渗透率参数计算形成储层物性指数(K/φ)1/2的三维空间分布;第二,建立物性指数(K/φ)1/2与束缚水饱和度(或残余油饱和度)之间的关系曲线,并且根据对物性指数的分段确定各段所对应的束缚水饱和度;第三,利用分段的束缚水饱和度区间对所有的相对渗透率曲线进行分类。,相对渗透率曲线的处理,6 模拟研究的资料处理,3、相渗曲线标准化,检验数据确保曲线能够代表所属类型的特征,要求对同类曲线进行标准化,以消除端点饱和度(临界流动饱和度)的影响,同时排除不具备该类型代表性的任何曲线。,,通过以上标准化处理之后,观察同类相对渗透率曲线的一致性变化。对于存在显著差异的曲线,分析产生差异的原因(测定条件、测定方法、取心条件等),决定曲线的取舍。,相对渗透率曲线的处理,6 模拟研究的资料处理,4、标准化相渗曲线的平均化,方法1:大量同类相渗曲线散点值得多项式回归,根据回归公式,再按照饱和度从0-1之间的等分进行计算求取平均的标准化相对渗透率曲线。,方法2:在标准化曲线上,将饱和度从0-1等分,并按照如下公式分别求取各饱和度点处的油、水相对渗透率值。,n表示同类的相渗曲线数,k表示饱和度划分的段。,相对渗透率曲线的处理,6 模拟研究的资料处理,5、平均相渗曲线的特征值求取,方法1:对同类不同条相渗曲线的束缚水饱和度、最大水饱和度、最大油相渗透率、最大水相渗透率进行算术平均或KH加权平均处理。,方法2:对同类不同条相渗曲线的束缚水饱和度、最大水饱和度、最大油相渗透率、最大水相渗透率等特征值建立特征值与渗透率或储层物性指数之间的关系式,然后利用同类样品平均的渗透率或储层物性指数,结合回归关系式求取平均相渗曲线的特征值。。,相对渗透率曲线的处理,6 模拟研究的资料处理,6、实际油藏饱和度端点值的转换,通过特殊岩心分析可以获得端点流体饱和度Siw、Sorw、Sorg、Sgc,但要进行适合于油藏条件下的转换。由于测井所得的Siw是在油藏尺度下得到的,当没有Sorw、Sorg、Sgc在油藏尺度下的可靠值时,可以根据微观驱替效率相等的原则,结合测井所得的Siw,将岩心测量得到的端点流体饱和度放大到油藏。,假设油藏尺度下得微观驱替效率与岩心尺度下得微观驱替效率相同,可以利用岩心测量得到的Siw、Sorw、Sorg计算微观驱替效率Edw和Edg,计算公式如下:,,,利用以上Edw和Edg,结合在油藏尺度下计算得到的Siw,可以利用以下公式计算得到油藏尺度下得Sorw和Sorg:,,,以上计算结果只能是近似值,在油藏尺度下的测量值要更准确。,相对渗透率曲线的处理,6 模拟研究的资料处理,7、相渗曲线的还原,利用求得的油藏条件下相渗曲线的平均特征值,按照标准化相反的思路,对平均标准化相对渗透率曲线进行非标准化处理,形成油藏条件下的相对渗透率曲线。,相对渗透率曲线的处理,6 模拟研究的资料处理,●岩石流体实验数据处理,〇毛管压力曲线的处理,1、为获取不同区块典型的毛压曲线,需要对多个实验样品进行分类、筛选、平均、还原处理(与相渗处理方法类似)。,,,,,,,,,,,毛管压力标准化公式(取试验参数),毛管压力还原公式(取油藏参数),6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩石流体实验数据处理,〇毛管压力曲线的处理,2、不同实验方法毛管压力转换(压汞法和半渗隔板法),,,,,,,,,,,3、实验条件向地层条件毛管压力转换,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩石流体实验数据处理,〇毛管压力曲线的处理,有代表性的测试参数:,空间 系统 θ   σ(达因/厘米) 空气/水 0 72室内 油/水 30 48 空气/汞 140 480 空气/油 0 24油藏 水/油 30 30 水/气 0 50,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●岩石流体实验数据处理,〇毛管压力曲线的处理,4、毛细管过渡带厚度向油藏条件下转换,,,,,,,,,,,5、由测井过渡带饱和度求取油藏毛细管压力,,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,通过闪蒸膨胀与差异分离过程中的泡点性质比来调整差异分离数据 :,,,,,,,,,,,,,,,〇考虑分离器对实验数据的影响,如果大部分油藏衰竭过程发生在达到气体临界饱和度之前,则闪蒸膨胀中的流体性质更适合于油藏模拟。如大部分衰竭过程发生在达到气体临界饱和度之后,则差异分离中测得的流体性质更适合于油藏模拟。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,在连续生产过程中取样或生产很长一段时间后取样流体实验结果与实际 PVT关系是有区别的,需要校正:,,,,,,,,〇考虑流体动态非平衡的影响,通过与油田投产后的观测值来拟合校正,尤其是通过现场使用的分离器来监测生产气油比数据,收集枯竭式开采油田发生的油藏压力通过饱和压力的依据。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,,,,,,,,,,,〇考虑流体动态非平衡的影响,确定油藏压力是否在饱和压力一下的其它方法:,1、原油API重度的提高;2、油井生产能力突然下降。,通过直接观测油藏动态,如果发现原始气油比比PVT分析确定的气油比不同,那么就必须修正实验室的PVT数据。如果饱和压力没有直接观测到,就可以运用标准关系式来确定。PVT函数随地面分离条件的变化是可能变化的。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,单相油的未饱和油藏弹性开采,当其压力降至泡点压力Pb以下时再注水保持或恢复压力,这时除去采出部分脱出的溶解气之外,另一部分脱出的气又重新溶解于油内,由于溶解气油比的减小而导致泡点压力的下降。对单相油的未饱和油藏,注气采油因溶解气油比的增大会导致泡点压力的上升。,,,,,,,,,,,,,,,〇变泡点压力,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,溶解油气比 泡点压力 体积系数 粘度0.275 400 1.13 1.17 /0.938 2000 1.162 1.11 /1.5 3600 1.243 0.95 4000 1.238 0.95 4400 1.233 0.95 4800 1.228 0.95 5200 1.223 0.95 5600 1.218 0.95 / 1.72 4400 1.254 0.94 4800 1.266 0.92 5200 1.26 0.92 5600 1.25 0.92 /,●流体PVT数据处理,〇变泡点压力,其实这比较好理解,油藏开发过程类似于实验室的差异分离实验,你把这个表用差异分离实验来理解。在开发过程中,当压力低于泡点压力后,有溶解气释放出来,RS降低,油藏由未饱和状态进入饱和状态。这时在饱和状态下油气分离(相当于差异分离实验中将气排出),此时的油应该理解为与原始的油已经不同,如果此时发生压力增加,由于没有气可以溶进去(油气已经分离),油会进入此时(RS)下的未饱和状态。以上表为例,如果油藏的泡点压力为4400,对应的RS为1.72. 当压力由5600下降到4400过程中,油藏在未饱和状态,没有气的析出,RS不变。当压力低于4400以后,有气体析出,RS降低,假设当RS降到1.5时压力增加,由于此时油气已经分离,没有气能够溶解到油中,在RS=1.5出的油的泡点压力为3600,PVT变化会沿着RS=1.5的曲线变化。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,溶解油气比 泡点压力 体积系数 粘度0.275 400 1.13 1.17 /0.938 2000 1.162 1.11 /1.5 3600 1.243 0.95 4000 1.238 0.95 4400 1.233 0.95 4800 1.228 0.95 5200 1.223 0.95 5600 1.218 0.95 / 1.72 4400 1.254 0.94 4800 1.266 0.92 5200 1.26 0.92 5600 1.25 0.92 /,●流体PVT数据处理,〇变泡点压力,那么在这个表中究竟那个是我们通常意义上的泡点压力?是不是最后一个?答案是不是。ECLIPSE软件泡点压力在初始化部分用RSVD或RBVD定义。(各个软件不同)。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,〇挥发性油藏PVT资料,对于易挥发原油,饱和压力点以下时溶解气在油藏中释放,在地面冷凝时产生大量的凝析油,并流入出口油流中,则有:,黑油产量,提高的包括凝析油的产量,测定的总气油比,原油溶解气油比,凝析油产量,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,〇流体取样影响,评价井最常用的取样技术有: 1、用重复地层测试器(RFT)或模块式地层动态测试器(MDT)工具井下取样;(应用不广泛) 2、在DST测试期间井下取样;(未饱和油藏) 3、原油在井口还处入未饱和时,直接从地面取样;(未饱和油藏) 4、在地面分离器后,重新配置油气样品。(饱和油藏),6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●流体PVT数据处理,〇流体取样影响,获得油气混合比例达到要求的样品存在的困难在于: 1、低渗透油藏:井眼附近脱气,且存在临界气饱和度的影响,这样使得采集的气量偏小(之前)或偏大(之后); 2、油藏有气顶或原始压力接近饱和压力:油气界面处的压力为饱和压力。如果测试过程中存在原油逸出的自由气,则井筒采集样品的气油比不可靠。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●裸眼测井资料的处理,层状测井段的平均孔隙度可以通过厚度加权平均获得。,〇油藏孔隙度,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●裸眼测井资料的处理,〇初始饱和度,层状测井段的平均初始饱和度及束缚水饱和度可以用体积加权平均(公式4)计算得到。,平均饱和度,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●裸眼测井资料的处理,〇垂向压力梯度,垂向压力梯度可以通过电缆式地层测试器测得。垂向压力梯度能够为模拟研究提供很多有用的信息,利于油藏模型的建立及历史拟合的调整。如:利用原始压力梯度判断流体界面(油气和油水)位置、多储层油层水动力连通状态判断、非油藏岩层分析等;利用开发中期的垂向压力梯度的不连续性分析垂向流动屏障或独立油层单元的存在等。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●压力瞬变数据,〇油藏水平渗透率,使用从压力瞬变分析获得的渗透率数据时,必须和模拟研究中的相对渗透率数据的油藏基本渗透率一致。因为压力瞬变分析获得的渗透率是油或气的有效渗透率而不是绝对渗透率。如果相对渗透率数据的基本渗透率是绝对渗透率,那么绝对渗透率必须用压力瞬变渗透率来反求,计算公式如下:,式中,ka为绝对渗透率;ko(Siw)为由压力瞬变分析得到的有效渗透率;kro(Siw)为端点相对渗透率。,如果相对渗透率数据的基本渗透率是束缚水存在时的油相渗透率,则从压力瞬变分析获得的渗透率不需要校正。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●压力瞬变数据,〇井的流入动态,,油藏模拟中所用的井流入动态方程的常数部分(井的几何因子)取决于模型总平面网格的大小。因此,现场测量的数据必须通过换算来反映有效数值网格的大小。现场测量数据与油藏模拟中的几何因子之间的关系式如下:,,式中,l=o,w;Jwl为相l的现场测量采油指数;Bl,μl,krl为试井时的值,分别为相l的体积系数、粘度及相对渗透率;ss是油藏模拟中表皮系数;st是总表皮系数;re是泄油半径;rw是井筒半径;kx,ky是x及y方向的水平渗透率;Δx,Δy是网格尺寸;对稳态流,F=0.5;对拟稳态流,F=0.75。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●压力瞬变数据,〇关井压力,,,,,从压力恢复数据中得到的用于历史拟合的关井压力(静态压力)取决于模型中有效数值网格在平面上的分布及其分层情况,因此,现场测量数据必须通过仔细选择来反映网格的分布和分层。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,这是因为:全油田模拟同源/汇来表示井;模拟模型中所用的时间步长与压力恢复测试时间不同;全油田模型中井得历史拟合运行期间不会关闭和重新打开来模仿8~24h的压力恢复测试过程。因此,油藏模拟拟合所用的校正项采用特定关井时间的压力形式:,●压力瞬变数据,〇关井压力,,,式中指数分母的总和是对油井的所有开放层进行的。因此,利用模拟模型进行静压拟合需要Δtws关井时间。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●压力瞬变数据,〇关井压力,,,如果油井的每个网格单元在整个厚度Δz上射孔,则(20)式简化为:,另外,需要考虑的是确保两种压力都要校正到相同的深度。一般将模拟模型压力校准到测量深度后再进行对比。需要注意的是,对于多层合采油井,其关井恢复压力代表的是垂向平均压力。电缆式地层测试器测得的压力是在一定的目标深度下测量的,且与生产没有关系,因此无需校正,通过对比一定深度下的测量压力和相应的网格块压力即可。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●生产历史数据,,,生产历史数据中需要处理的情况是合采油井的劈产问题。在理想情况下,分层产量的求取应当用生产测井工具(PLT)来测量。在分层产量数据无法求取的情况下,可以通过各井的产能指数Jwk来分配。即,n井的第k层产量可以用下式确定:,,需要强调的是,测量数据通常比计算数据可靠。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●生产测井数据,,,,〇油藏温度,所有流体的PVT特性都与温度有关,若测量的PVT数据直接输入模拟模型,则需要准确的温度测量使得流体性质的测量在正确的油藏温度下进行。此外,相对渗透率数据也应该在油藏温度和压力下测定。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●生产测井数据,,,,〇套管/水泥环/油管组合情况,由于水泥环或油管-环空通道发生窜流而引起的水、油、气产量数据的质量问题值得重视。历史拟合中需要检查油藏动态趋势的实际意义,若一口井先于下倾部位的领井出现水淹(或先于邻近上倾部位的井除先气窜),就要检测套管、水泥环和油管之间机械组合的完整性。检测方法包括水泥胶结测井、水泥评价测井、热测井和声波测井等。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●生产测井数据,,,,〇非油藏岩石描述数据,页岩的存在对油藏动态有着显著的影响,因此需要反映到模拟模型中。若页岩屏障是连续的,则页岩屏障能够代表模拟网格层之间的零传导率或低传到率隔层。若页岩不连续且比网格尺寸小,则需要定义不连续页岩存在下的等效垂向渗透率。可以利用统计的方法定义垂向有效渗透率,其计算公式如下 :,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●生产测井数据,,,,〇非油藏岩石描述数据,对于二维问题,有:,,对于三维问题,有:,,式中,kv-纯砂岩层的垂向渗透率;kve-存在不连续页岩时的垂向有效渗透率;nsk-储层段每单位长度的页岩单位数;fsh-页岩占总厚度的分数;lsh-页岩层的长度。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●拟合目标数据,〇静压点校正,油田绝大部分采油井为抽油井,抽油井在测压前根据动液面的高低决定是否清水压井,而后再起油管、泵和再下压力计,因而测得的是不完整的压降曲线或恢复曲线,人们称之为静压点。因关井的时间较短,压井的静压点高于静压,不压井的静压点低于静压。(不过抽油机井测恢复曲线的情况十分稀少,因为起下作业太麻烦了),6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●拟合目标数据,〇含水大小校正,由于钻井和完井过程中泥浆滤液侵入油层,几乎全部采油井一开井就产水,在拟合含水和产水量时这部分的误差应予校正。清水压井作业也可能暂时引起单井含水的虚假上升。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●拟合目标数据,〇生产气油比校正,采油井在高含水后产油少,产水多,溶解在水内的气量使生产气油比随含水的上升而上升,表现为油层压力高于原始泡点压力,但生产气油比却明显大于原始溶解气油比。因此,应该考虑溶解水气比对生产气油比的影响。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●拟合目标数据,〇不吸水的层,因为水质较差引起低渗透层堵塞不吸水,而按测井解释提供的渗透率计算的井层吸水量却很大。为此,在作模拟时应将吸水剖面上那些不吸水的层卡封。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●拟合目标数据,〇输差,如果联合站的产油率低于各油井井口分离器的产油率之和,我们称之为负输差,相反为正输差。通常,正输差几乎不存在。,目前原油产量任务分配到采油厂,采油厂再分配到各矿、队及油井。由于油井是否完成配产目标要与当月奖金挂钩,因而输差猛增,可高达-30%。,人为因素是造成原油负输差的主要原因。此外,井口脱水不如联合站干净也是造成负输差的次要原因。,一年中,负输差随月份有规律的变化,年底大年初小。,分离器采用重量量油,与原油脱气不干净无关,因为气特别轻。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,●不同来源数据之间矛盾的处理,,,,,,,,,,,,,,,〇测井数据与岩心数据得到不同的过渡层厚度〇排驱和吸入毛管曲线及相渗曲线的差异〇闪蒸分离与差异分离PVT特性的差异… … … …,〇由测井数据得到的过渡层厚度合理〇吸入毛管曲线及相渗曲线比排驱可取〇差异分离PVT数据比闪蒸分离合适… … … …,,按照最能反映油藏条件下的渗流过程为优的原则。,6 模拟研究的资料处理,(二)资料评价处理,——资料处理,,前言1 适用范围2 总则 3 术语和定义4 油气藏数值模拟 应用步骤 5 研究目标确定6 资料处理,,目 录,7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容 及要求,7 模拟研究模型的建立,(1)模拟方法,(2)模型范围,(3)模型维数,,确定研究模型类型,,(一) 模型的选择,,,,,,,,,,——模拟方法选择,〇理论(概念)模拟(模型):平均油藏参数,局部代表区域。常用 于敏感性分析或机理研究。〇实际模拟(模型):非均质油藏参数,结果没有普遍性。,正韵律油层水锥半径较小,反韵律油层水锥半径较大,均质油层和复合韵律油层介于两者之间。,7 模拟研究模型的建立,根据研究的目的,确定选择理论(概念)模拟或实际模拟。,(一) 模型的选择,,,,,,,,,,——模型范围选择,〇单井模型:(通常用r-z坐标系)该模型主要用于评价各种完井措施、预测锥进动态、分析复杂的压力瞬变数据及产生拟函数等。〇剖面模型:(通常用x-z坐标系)该模型主要用于研究所有与粘度、重力和毛细管力之间相互作用有关的问题,主要有:确定边缘水侵或气顶膨胀的影响及产生块间拟函数等。,单井径向模型立体示意图,利用单井径向模型确定提液参数来确定埕岛油田馆陶组地层压力水平、生产压差与单井产液量的关系。,7 模拟研究模型的建立,模型范围是指所模拟的油藏区域大小及其与主要油藏区域的连通性。根据油藏模拟研究所要达到的目标选择模型范围。主要包括:,(一) 模型的选择,〇井组模型:考虑一个典型的井网。井组模型既可以是二维也可以是三维,该模型主要用于跟踪井网中的驱替前缘、确定油田某部位的新钻加密井位置、检测气顶膨胀或水侵过程等; 〇全油田模型:考虑整个生产区域中所有形式的水力连通情况。全油藏研究中连通类型包括:油藏连通、井筒连通和整个地面设施的连通。全油藏模型能够实现大多数而非全部的研究目标。,7 模拟研究模型的建立,井组概念模型示意图,利用井组概念模型进行鱼骨状分支水平井的不同注采井网开发效果。,——模型范围选择,(一) 模型的选择,,,,,,,,,,——模型维数选择,〇零维模型:也叫物质平衡方程,仅考虑了油藏能量而不能区分任何方向的流动。该模型主要用于确定原始地层流体、预测全油田产量、估算水侵情况及确定整个开采时间内油藏平均压力及饱和度等。〇一维模型:考虑流体在一个方向的流动。该模型主要用于实验室研究 。〇二维模型:包括单井模型(r-θ)、剖面模型(x-z)和全油田模型(x-y),该模型主要用于研究有关油藏动态的许多问题,具有广泛的用途 。,
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本文标题:《油气藏数值模拟应用技术规范》
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