油藏数值模拟与CMG操作简介分解ppt课件.ppt

B611工作室2009.3.23,史树彬,油藏数值模拟和CMG操作简介,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 CMG操作简介,油藏数值模拟和CMG操作简介,油藏数值模拟就是用数值的方法来解油藏中流体(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、N组分 单重介质(砂岩)、双重介质(碳酸盐岩),分 类,零维、一维、二维、三维 单相、两相、 三相 单组分、两组分、N组分 单重介质(砂岩)、双重介质(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 CMG操作简介,油藏数值模拟和CMG操作简介,油藏数值模拟软件对比,三大应用软件系列,水驱,三次采油,蒸汽驱,EclipseVIPWorkBench,VIP,Utchem,CMGSSI-THERM,黑油模型软件,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PVT参数划分方法饱和度标定技术储层物性时变处理技术天然裂缝和人工压裂裂缝模型描述技术。,八项建模技术,三次采油软件,CMG软件界面,CMG公司,ECLIPSE软件界面,Schlumberger公司,VIP软件界面,Landmark公司,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 CMG操作简介,油藏数值模拟和CMG操作简介,油藏模拟的目的,1.初期开发方案的模拟2.对已开发油田历史模拟 3.动态预测,1). 评价开发方式；如：枯竭开采、注水开发等。 2).选择合理井网、开发层系、确定井位； 3).选择合理的注采方式、注采比；4).对油藏和流体性质敏感性研究。,1).核实地质储量，确定基本的驱替机理（如：是天然驱，还是注水开发）； 2).确定产液量和生产周期；3).确定油藏和流体特性；4).提出问题、潜力所在区域。,1).开发指标预测及经济评价2).评价提高采收率的方法（如：一次采油、注水、注气、化学驱等）3).剩余油饱和度分布规律的研究，再现生产历史动态4).潜力评价和提高采收率的方向5).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 -10m级 利用CT 、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 -cm 级 利用油层物理实验室进行、K、S、kr等研究。 3)测井研究 -m级 利用测井方法进行、K、S等研究。 4)井间地震研究 1-100m级 利用井间地震进行油层连续性、油层厚度等研究。 5) 井间监测 m-1000m 利用试井和示踪剂等方法来研究主力油层的、K、S等。 6)数值模拟网格 10m-1000m 将上述研究的、K、S等参数填入数值模拟网格。 7)油藏数值模拟 1000m-10000m 利用油藏数值方法研究油藏静态参数和P、S分布。 8)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,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 CMG操作简介,油藏数值模拟和CMG操作简介,油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 数据准备,1.表格数据 主要指岩石物性、流体性质。 油气PVT数据表（高压物性分析）； 水及岩石PVT性质（高压物性分析）； 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。 2.网格数据 油藏顶面海拔深度； 砂层厚度（有效）； 孔、渗、饱参数岩石类型等。 3.动态数据 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） 4.其它数据 主要包括算法选择、输入输出控制、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PVT数据绘成曲线，以保证输入模型中的PVT曲线光滑,包括：原油的Bo-p曲线，Uo-p曲线，Rso-p曲线，Uo-T曲线，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Bg-p曲线， Ug-p曲线，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,原油体积系数与地层压力关系曲线,原油物性,P Rs Uo Bo,。,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,.初始压力，压力平衡化算法.初始含油饱和度，直接赋值,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,油藏数值模拟和CMG操作简介,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 CMG操作简介,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？,CMG主界面,CMG所包括模块,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,Input Data File 详细介绍,总体结构,数据文件讲解,INPUT/OUTPUT CONTROL,GRID AND RESERVOIR DEFINITION,FLUID DEFINITIONS,模型输入输出控制,网格划分及油藏参数特征,流体特征,ROCK-FLUID PROPERTIES,岩石和流体的流动性质,INITIAL CONDITIONS,油藏初始条件,NUMERICAL CONTROL,RECURRENT DATA,动态数据,总体结构,数据文件讲解,数值计算控制,INPUT/OUTPUT CONTROL的基本数据,数据文件讲解,1.模型标题2.单位： SI Field Modsi Lab3.输入输出参数设定,GRID AND RESERVOIR DEFINITION的基本数据,数据文件讲解,1.网格划分2.网格大小3.孔、渗等岩石属性： *CON *KVAR *ALL4.属性修改5.分区性质6.岩石压缩性,网格及模拟层的划分,模拟区域的选择 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：,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1/10.,网格划分原则,网格划分包括两个方面：网格方向及网格尺寸。,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。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：,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。应考虑网格方向与渗透率主轴相平行应尽量减少无效网格数目,网格尺寸应考虑：,考虑机器能力，选取网格尺寸。网格越小，节点数越多，CPU所需量越高，费用、时间也就越多，同时还应考虑模型节点所能承受的能力精细油藏模拟时，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,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2-3，否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,纵向,江苏油田真12断块E2d23,网格大小：2525m，网格个数：66 22,平面,三维图,FLUID DEFINITIONS的基本数据,数据文件讲解,1.组分定义2.粘温曲线,FLUID DEFINITIONS的基本数据,数据文件讲解,1.相渗曲线2.吸附数据,INITIAL CONDITIONS的基本数据,数据文件讲解,1.平衡计算2.直接赋值 Temp Pres So、Sw、Sg,NUMERICAL CONTROL的基本数据,数据文件讲解,1.迭代控制2.时间步长控制3.参数最大变化,RECURRENT DATA的基本数据,数据文件讲解,1.井的定义2.射孔数据3.动态数据,动态数据,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？,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,与实测数据是否一致,动态预测,Yes,对原始参数调整,No,已有油藏参数,渗透率,孔隙度,各种动态数据等,饱和度,历史拟合,1.历史拟合的概念,历史拟合目的,历史拟合的目的是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。,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。,具体应用时应根据实际情况而定,2.可调参数及调参范围,它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23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-30%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PVT性质,一般认为是确定参数，在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,储量,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KKrl（lo、w、g；K为渗透率；Krl 为某项相对渗透率）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1.5，则可以实现最终拟合。,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1.5倍，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KH（地层系数）。,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。,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。,开发指标,区块日产油,区块累产油,区块日注水,区块累注水,区块含水率,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, 油组原始含油饱和度分布等值线图, 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。,动 态 预 测,方案制定,继续生产打新井合理采油速度合理井网合理注水时机,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,水驱与优化方案预测的累产油对比,结果分析,油藏数值模拟培训教程,结果分析,油藏数值模拟培训教程,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 X,实例,将Input data file（*.dat）“拖曳” 拉至IMEX的图标上,Result 3D,将*.irf拖曳至 Result 3D中产生3D图象,Results Graph,将*.irf文件拖曳至 Results Graph中产生曲线,进入界面，增加曲线,选择要增加什么曲线,绘制曲线,将数据输出到EXCEL表,Thank you!,