油藏数值模拟基础培训(第二讲)ppt课件.ppt

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1、油藏数值模拟基础培训（第二讲）,张世明，2009年4月，职工大学,油藏数值模拟基础培训,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE软件介绍,ECLIPSE软件介绍,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,1 ECL软件产品介绍2 ECL软件功能特色3 ECL如何入门,ECLIPSE软件产品介绍,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE 100:黑油模拟器ECLIPSE 300:组分模拟器Flogrid:建模型PVTi:EOS分析VFPi:

2、垂直管流Schedule:动态数据SCAL:岩芯数据OFFICE:项目管理Frontsim:流线法Floviz:3维显示Simopt:历史拟合R2SL:地面管网与模拟模型偶合,ECLIPSE主要模块,ECLIPSE软件产品介绍,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE软件产品介绍,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE软件产品介绍,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE软件产品介绍,求实 创新 超越,REALITY，I

3、NNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE软件产品介绍,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,基本特点（ECLIPSE 100）自由的输入格式1，2或3相模拟方向渗透率端点平衡块中心/角点网格非相邻连接解析水体和数值水体双孔，双渗Pc&Kr滞后垂向平衡可动流体校正精细化网格平衡分子扩散API和示踪剂跟踪垂直井，水平井和斜井井筒内窜流和多相混合流动地面设施建设模拟钻井序列设计和修井措施IMPES和全隐式方法,扩展功能（E

4、CLIPSE 200）局部网格加密和粗化井筒摩阻多分支井流动边界选择地面管网气举优化气田操作聚合物驱油环境示踪剂溶剂驱模型聚合物驱模型油藏耦合煤层气选项并行LGR共享式存储并行运算Gi拟组分模型,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,能够模拟各种类型的油气藏，包括砂岩油气藏、裂缝性双孔双渗油气藏、凝析油气藏和低渗透油气藏。Eclipse100提供一个GI拟组份模型选项，用于模拟凝析油气藏。,能够模拟多种开采方式，包括一次、二次、三次采油。诸如衰竭开采、注水开采、注气开采和循环注气开采。在三次采油中有多种选项，其中包括聚合

5、物驱、混合相驱（包括气水交替混驱）、表面活性剂驱和泡沫驱等。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,Eclipse串行计算可在下列单处理器机器上运行：Sun,SGI,IBM,PCs(Win98/NT/2000,Linux)。Eclipse并行计算可在下列多处理器机器上运行：Sun,SGI,IBM SP,PC。具有全隐式解法,AIM和IMPES解法在线性代数方程组求解方面，除了直接解法外，还具有当前求解速度最快的迭代解法，如造巢分解预处理解法，正交加速共轭梯度解法。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALI

6、TY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,具有正交网格、径向网格、角点网格和非结构PEBI网格。Eclipse的PEBI网格既具有正交网格的正交性，又具有角点网格的灵活性，同时又独具自适应性，形成三角形或六边形等多面体网格。能够进行垂向和水平网格局部加密（笛卡尔、径向、PEBI）。局部加密部分与整体模型是分开并行计算，以提高整体模型的计算效率。在模型运行期间可以按需要取消或实施局部网格加密。各种网格都可以在某种数量或空间尺寸的约束下自动生成，并自动计算模型所需的各种参数场。网格可以通过符合POSC国际标准的公共数据库和地质建模软件一体化生成。网格生成模块FloGrid是个一体化的

7、产品，它支持三维油藏描述标准格式RESCUE（基于POSC标准）输入，也可以直接读入二维地质图件形成网格系统。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,三维粗化是由精细的地质模型转化计算机能力可以接受的网格模型所必需的技术。Eclipse有一套严格的粗化原则、多级粗化的参数计算方法和粗化结果的快速直观检验方法。Eclipse对于复杂非均匀油藏实行多级粗化，对单相、多相数据从岩心级（1-20cm）、岩相级（20cm-4m）、区段级（4-100m）到油田级（100m-N）做系统的粗化。粗化参数分为静态的物性参数（如孔、渗、饱等

8、）和动态参数（如毛细管力和相对渗透率）。粗化方法包括各种加权平均方法及其组合，还有更为精确的流动方程算法。粗化效果可以运用流线法快速直观地进行检验。eclipse还可以在用户不感兴趣的区域局部稀化，并可在运行中按需要取消或执行。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,模型层垂向平均和粗化的相关技术已经在三维粗化中叙述了，不再重复。这里重点介绍层合并技术。合适的层合并技术将会有效地降低粗化中对边界条件的依赖性。在使用均匀方法的同时，Eclipse还使用了非均匀方法，包括Durlotsky法和变率方法，以保持其地质统计学趋势

9、。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,复杂油气藏能够做三维三相的任意组合，Eclipse Office中提供一个交互界面，用户可以根据模拟问题的需要对模型空间维数和流体相进行选择。能够模拟多平衡区，多套油气系统。油藏耦合选项能把多个独立的数值模拟运算联系在一起求解，求解过程中可设定产量或注入量作为约束条件。这种油藏模拟可用于油气田共用合同产量生产或不同油藏共用同一地面管网。如有并行系统，每个模型可以分配到独立的处理器运行。关于边界方式，首先在FloGrid中通过角点网格或PEBI网格能逼真地再现各种复杂的边界形状。其

10、次根据问题的实际情况，把油藏边界处理成封闭边界和油水边界。水区模型有五种：网格水区、数值水区、浸入边界水区和两种分析解水区。非邻点连接技术可以处理含水层处理中的相关计算问题。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,对于复杂的断层，角点网格或PEBI网络系统精确模拟垂直，倾斜或旋转的断层系统。断层可以处理或连通的，或不连通的，或部分连通的。可以通过修改传导率改变断层的连通状况。非邻点连接技术可以处理断层处理中的相关计算问题。连通在模型中是自动确定的,FloGrid能根据地质模型提供的参数自动计算连通层间的传导率,用户也可以

11、根据判断进行修改。排除夹层的办法有三种:一种是处理为两个渗透层之间的空隔,通过定义上下层的深度和厚度实现,另一种办法是通过净毛厚度比或净厚度来描述夹层,第三种办法是将其做为一单独层处理，他们可以通过前处理模块实现。在水平和垂直方向对各向异性流体分别定义相对渗透率，即相对渗透率在（+x,-x,+y,-y,+z,-z）六个方向上是不一样的。同时，考虑了相对渗透率和毛细管力的湿润滞后现象。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,可以模拟孔隙体积随时间的变化。岩石压实选项把孔隙度和渗透率处理为压力的函数,压实过程有可逆,不可逆和

12、滞后三种情况。油藏局部区域的流动边界的重新定义也是Eclipse的选项,它能把油田的某个局部的模拟运算结果应用到整个油田的研究,流过这一局部边界的流体写入Flux文件,局部模型再次运算时要读数Flux文件,以保持与整个油田模型的一致性。,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,流体可以模拟油、气、水三相流体及其任意组合。备有聚合物驱选项。备有混相驱选项,混相流体可以是高压干气,液化石油气,二氧化碳气,乙醇等。备有示踪剂选项,可以确定一种流体的运动情况,并可以观测化学剂在水中的浓度变化。示踪剂追踪选项还可以模拟环境问题,可以

13、同时计算50个示踪剂，每个示踪剂都有各自的吸附、衰变和分子扩散模型。可以模拟惰性气体注入，如氮气等。通过高压注气，实现混相驱,ECLIPSE软件特色功能,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,化学驱模型的特殊要求 适用于聚合物驱，混相驱，表面活性剂驱，泡沫驱等 聚合物模型是全隐式5组分模型：油/水/气/聚合物/盐水。模型考虑了聚合物溶解后水相粘度的增加，以及高速流动时非牛顿剪切应力造成的水相粘度的降低。模型中可以定义岩石对聚合物的吸附和对水相相渗透率的影响。混相驱是全隐式4组分模型：油/水/气/溶剂。溶剂相用来混相驱替相，利用Todd-Longst

14、aff技术处理混相组分的物理弥散现象。表面活性剂可以降低油水相之间的毛细管力。表面活性剂模型可以模拟残余油饱和度的降低和对视为毛细管数的相对渗透率的修正。泡沫模型可用于筛选适合注泡沫的油田。泡沫可视为气相中的示踪剂，并能降低气相流度。可以进行段塞注入，聚合物驱、泡沫驱具有调剂功能 物化现象输入参数都能从试验中取得，部分有缺省值,ECLIPSE软件入门,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,第一步，熟悉ECL软件模块功能。,1、前处理,为主模拟器做数据准备的模块（Flogrid,PVTi,SCAL,Schedule,VFPi等）。比如准备油田的构造模

15、型，属性模型，流体的PVT参数，岩石的相渗曲线和毛管压力参数，油田的生产数据等。,Flogrid用于为数值模拟建立模拟模型，包括油田构造模型和属性模型；PVTi用于为模拟准备流体的PVT参数,对于黑油模型，主要是流体的属性随地层压力的变化关系表，对于组分模型是状态方程；SCAL为模型准备岩石的相渗曲线和毛管压力输入参数；Schedule处理油田的生产数据，输出ECLIPSE需要的数据格式（关键字）；VFPi是生成井的垂直管流曲线表，用于模拟井筒管流。,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,第一步，熟悉ECL软件模块功能。,2、主模型,主模型是数模的

16、模拟器（ECLIPSE100,ECLIPSE300和FrontSim），即计算部分。这部分是最重要的部分也是最难掌握的部分。它可以细分为黑油模拟器，组分模拟气，热采模拟器，流线法模拟器等。,ECLISPE100是对黑油模型进行计算；ECLISPE300是对组分模型和热采模拟进行计算；FrontSim是流线法模拟器。,ECLIPSE软件入门,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,数模后处理（OFFICE、FLOVIZ等）是显示模拟计算结果以及进行结果分析。,第一步，熟悉ECL软件模块功能。,3、后处理,ECLIPSE OFFICE和FLOVIZ是后处

17、理模块，进行计算曲线和三维场数据显示和分析；ECLIPSE OFFICE同时也是ECLIPSE的集成平台。,ECLIPSE软件入门,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,第二步，掌握学习方法。,对于ECLISPE的初学者，应该先从ECLISPE OFFICE学起，把ECLISPE OFFICE的安装练习做完。然后再去学Flogrid，Schedule和SCAL。PVTi主要用于组分模型，做黑油模型可以不用。,软件应用与手册学习相结合，二者相互补充。,ECLIPSE软件入门,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDE

18、NCY,第四步，明确所需参数。（略）,静态地质参数：构造骨架、储层孔隙度、渗透率、有效厚度（或净毛比）、原始含油饱和度,渗流物理参数：相渗曲线及毛压曲线,实验流体参数：流体PVT,水体参数：各种水体描述,油藏特征参数：压力系统、平衡系统、流体界面,参数赋值,网格构架,地质模型,ECLIPSE软件入门,求实 创新 超越,REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY,第五步，学会准备参数。,1、油藏模型参数,方式一：地质建模软件直接粗化输出，注意粗化方法与网格设计的合理性；方式二：利用二维数据成果，通过FLOGRID/GRID建立。,第一步，应用一体化软件，将图片文件插入矢量化

19、模块Drawev.exe,第二步，通过矢量化处理，产生GRID模块可以接受的散点数据文件。,第三步，应用GRID模块读入散点数据文件，插值产生数据场。,ECLIPSE软件入门,第五步，学会准备参数。,1、油藏模型参数,截断值、搜索半径、插值边界范围等参数。,不同形式的参数场对截断值的要求及搜索半径的适应性不同，插值时应区别对待。,固定搜索半径插值结果,变化搜索半径插值结果,约束参数插值技术：,ECLIPSE软件入门,第五步，学会准备参数。,1、油藏模型参数,约束参数插值技术：,约束前,约束后,沉积相控制下的物性插值；尖灭线控制下的厚度插值；有效厚度零线约束条件下的物性插值；不同属性参数的合理界

20、限控制下的插值；,ECLIPSE软件入门,第五步，学会准备参数。,1、油藏模型参数,a)每层的顶面深度b)每层的厚度c)每层的孔隙度分布d)每层的渗透率分布e)每层的净厚度或净毛比分布f)断层数据,数据转换,FLOGRID/GRID建模,ECLIPSE软件入门,第五步，学会准备参数。,2、流体PVT参数（黑油模型）,a)油，气，水的地面密度或重度。b)油的体积系数，粘度，溶解油气比随压力的变化。c)气的体积系数，粘度随压力的变化。d)参考压力下水的粘度，压缩系数，体积系数。e)参考压力下岩石的压缩系数。,数据转换,关键字表,ECLIPSE软件入门,第五步，学会准备参数。,2、流体PVT参数（黑

21、油模型）,死油油藏：油藏在整个开发阶段压力一直保持在泡点压力以上，在油藏中不会发生脱气。生产油气比是常数（脱气发生在井筒或地面）。活油油藏：油藏在开发阶段压力会降到泡点压力以下，在油藏中发生脱气，溶解油气比降低，生产油气比增加（自由气会生产出来）。干气藏：气藏压力在生产过程中不会穿过露点线，气藏中没有挥发油产生。湿气藏：气藏压力在生产过程中会穿过露点线，气藏中产生挥发油。,不同的黑油流体，PVT的关键字描述不同，应注意区别。,ECLIPSE软件入门,第五步，学会准备参数。,2、流体PVT参数（黑油模型）,ECLIPSE软件入门,体积系数的校正公式：,溶解油气比的校正公式：,实验室差异分离实验结

22、果需要进行分离器校正才能用于模拟模型。,第五步，学会准备参数。,3、相渗和毛管压力,ECLIPSE软件入门,参数作用：1）模型应用你提供的油水，油气相对渗透率和毛管压力曲线进行初始化，计算模型初始的油，水，气饱和度和压力分布。2）应用于流动计算。,毛压曲线的转换,第五步，学会准备参数。,3、相渗和毛管压力,ECLIPSE软件入门,相渗曲线的处理,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。,（1）基础渗透率一致性处理,第五步，学会准备参数。,3、相渗和毛管压力,ECLIPSE软件入门,相渗曲线的处理,（2）端点饱和度处理,根据微观驱替效

23、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：,第五步，学会准备参数。,3、相渗和毛管压力,ECLIPSE软件入门,相渗曲线的处理,（3）端点一致性处理,束缚水饱和度：最小含水饱和度临界含水饱和度：水开始流动是的含水饱和度最大含水饱和度：曲线中含水饱和度的最大值束缚气饱和度：最小含气饱和度临界含气饱和度：水开始流动是的含气饱和度最大含气饱和度：曲线中含气饱和度的最大值油水两相残余油饱和度：油水两相曲线中的含油饱和度最小值油气两相残余油饱和度：油气两相曲线中的含油饱和度最

24、小值,a)束缚水饱和度处对应的水相相对渗透率为0b)最大含水饱和度对应的油相相对渗透率为0c)束缚气饱和度处对应的气相相对渗透率为0d)最大含气饱和度对应的油相相对渗透率为0e)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f)最大含气饱和度应该等于1束缚水饱和度g)束缚气饱和度通常为0,第五步，学会准备参数。,3、相渗和毛管压力,ECLIPSE软件入门,相渗曲线的处理,（4）模型输入处理,油气相对渗透率曲线,油水相对渗透率曲线,用于过渡带的流动计算,第五步，学会准备参数。,4、分区设置,ECLIPSE软件入门,储量分区：如果你想输出模型不同部位的储量，你需要设置储量分区。流体分区：如果你

25、的模型不同部位流体PVT属性不同，你需要设置流体分区。岩性分区：如果你的模型不同部位岩性不同，需要用不同的相渗曲线和毛管压力曲线，你需要设置岩性分区。平衡区分区：如果你的模型有不同的油水或油气界面，你需要设平衡区分区。,第五步，学会准备参数。,5、模型初始化,ECLIPSE软件入门,模型初始化就是建立在初始状态（油田还未投入开发）下油田压力和饱和度的分布，原始溶解油气比分布，以及初始泡点压力或露点压力分布。,参考点的深度在此参考点对应的压力油水界面、油气界面油水界面和油气界面处的毛管压力饱和压力（泡点压力或露点压力）随深度变化或溶解油气比随深度变化,数据转换,关键字表,第五步，学会准备参数。,

26、5、模型初始化,ECLIPSE软件入门,参考点深度和对应压力你可以由RFT，DST，MDT测试结果得到。油气界面和油水界面通常由地质人员提供，数据来源于测井分析。油水界面和油气界面处的毛管压力是指你提供的界面是自由水面还是油水界面，如果是自由水面，界面处毛管压力为0。如果你的油藏有多个油水或油气界面，或多个压力系统，则需要进行平衡区分区。饱和压力（泡点压力或露点压力）随深度变化或溶解油气比随深度变化由流体实验得到。,第五步，学会准备参数。,6、生产历史拟合,ECLIPSE软件入门,生产井和注水井的井口坐标生产井和注水井的井轨迹生产井和注水井的完井数据（井半径，射孔深度，污染系数，D因子等）生产

27、井的生产历史（油，气，水产量，井口压力，井底压力）注入井的注入历史（气，水注入量，井口压力，井底压力）修井数据（压裂，酸化等）井的垂直管流表（用于计算井筒内的流动）,整理成文件（可接受的格式）,第五步，学会准备参数。,6、生产历史拟合,ECLIPSE软件入门,井轨迹文件,井动态文件,井射孔文件,初始化网格文件,初始化属性文件,输入,输出,动态模型文件,建立井管理模式建立时间步长,SCHEDULE模块,第六步，熟悉关键字及数据文件。,ECLIPSE软件入门,第七步，应用算例熟悉流程。,第八步，自己根据实例建模运算。,六、七、八是本次培训的重点！,作业练习,简单的数据处理练习，主要包括：,1、流体PVT性质2、相对渗透率曲线处理3、相渗与毛管压力曲线合并,THANKS,谢 谢!,作业练习解答,已知条件：岩心测试的束缚水饱和度Swi=0.27，残余油饱和度Sorw=0.25，油藏束缚水饱和度Swi=0.22，油水相渗曲线如下。,相对渗透率曲线的端点校正,