油田开发动态分析方法之油藏数值模拟重点.ppt

油田开发动态分析方法之油藏数值模拟重点.ppt

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油田开发动态分析方法之油藏数值模拟,大庆石油学院石油工程学院,汇报人：

周志军,油藏数值模拟,三部分内容:

第一节结果输出,最基本的输出结果是油、气层中的几个“场”（或叫做“分布”）：

1、饱和度场：

含水饱和度、含油饱和度、含气饱和度；,图1-1含水饱和度分布图,2、压力场;,图1-2压力分布,3、温度场；4、注入油层中每一种物质（如聚合物、表活剂、碱等）的浓度分布。

图1-3聚合物浓度分布图,派生出的指标包括：

1、生产井的动态指标：

全井和分层的产液、产油、含水、压力，采出物浓度等。

图1-4单井日产液、累积产液曲线,图1-5单井日产油、累积产油曲线,图1-6单井含水率变化曲线,图1-7单井压力变化曲线,图1-8单井聚合物采出浓度曲线,2、注入井的动态指标：

全井和分层的注入量、注入压力、注入物浓度等。

3、分层或单元的动态指标。

4、区块动态指标。

5、加密调整、层系调整、注采系统调整以及压裂、堵水，调剖等增产工艺措施下上述指标随时间变化规律的预测。

图1-9单井注入量变化曲线,图1-10单井注入压力变化曲线,图1-11单井聚合物注入浓度变化曲线,第二节数据输入,要进行数值模拟，需要输入以下几方面的数据：

1、网格划分结果,图1-12采油五厂杏十三区模拟区块网格划分,2、静态数据每个网格的：

（1）深度；

（2）有效厚度；（3）砂岩厚度；（4）渗透率；（5）孔隙度；（6）裂缝渗透率；（7）裂缝、断层的发育情况。

资料的获取：

油藏描述或油藏精细描述结果。

3、原始油气分布和压力变化油水界面、油气界面位置，每个网格的：

原始地层压力、含油（气）饱和度、温度。

图1-13原始油水分布图,4、高压物性资料

（1）原油的高压物性资料：

粘度压力曲线、粘度温度曲线、密度压力曲线、压缩系数压力曲线、溶解油气比压力曲线；,图1-14油相PVT图,图1-15气相PVT图,

（2）天然气高压物性资料：

粘度压力曲线、粘度温度曲线、密度压力曲线、压缩系数压力曲线；（3）地层水高压物性资料：

粘度压力曲线、粘度温度曲线、密度压力曲线、压缩系数压力曲线；（4）岩石高压物性资料：

压缩系数压力曲线；（5）相对渗透率曲线。

5、注入、采出井动态资料注入、采出井井史。

6、分层测试、试油、试井资料（可用于历史拟合）7、措施记录投产井井位、井型，措施类型、层位、时间。

8、特殊驱油方式下所需要的资料如：

聚合物驱水溶液粘度浓度曲线、聚合物溶液流变曲线等,图1-16聚合物溶液浓-粘曲线,第三节运算,一、数学模型,图1-17模型建立过程,图1-18网格节点间的关系,如对于等温二维油、水两相单介质中的渗流，任意一个网格中要求的未知量是从n时间步到n+1时间步的：

Poi,j、Pwi,j、Soi,j、Swi,j，数值模拟模型则是：

上式中，i和j取不同值的时候，得到不同的方程，所以上式实际上是一个包括很多个方程在内的方程组。

公式中系数的取值有不同的方法，得到的结果也不一样。

下面需要对它们进行专门的介绍。

公式中的系数项实际上一部分是与输入数据、要求的未知量本身全部或部分有关的变量，一部分是与输入数据无关的常量。

它们之间的关系由达西定律来确定。

由于很多系数中包含了要求的未知量，如压力、饱和度等，所以上式是一个非线性的方程组，在数值模拟中求解时，往往把它们简化为线性方程组，而简化的方法不同则形成了不同的解法。

一般有以下几种处理方法：

1、显式处理方法系数中的未知量直接用上个时间步时的值，直接得到一个线性方程组。

2、半隐式（或部分隐式）处理方法

（1）系数中的未知量一部分直接用上个时间步时的值，另外一些用本步刚计算出来的值，也是得到一个线性方程组。

（2）系数做近似处理，如下图和公式所示。

图1-19系数处理方式,3、全隐式处理方法系数中的所有未知量都直接用本时间步的值，但采用迭代算法，迭代初值用上个时间步的值，而每一步迭代计算则是解一个线性方程组。

简化成线性方程组后，在计算机上只是求解线性方程的问题了。

以上处理方法，都是对准确方程的简化，存在一定的误差，在实际运用时，要进行选取。

显式处理方法，简单且速度快，但误差较大，有时计算时误差会越来越大，即所求的解不收敛，这时就不能用这种方法。

半隐式方法有时也有这种情况。

全隐式方法则不会出现解不收敛的问题，是一种最可靠的方法，但这种方法没计算一个时间步，都需要进行若干次的迭代计算，即要反复求解多次线性方程组。

二、计算机软件油藏数值模拟软件则是在计算机上实现上述过程的程序。

按着功能可分为：

黑油模型、组分模型、聚合物驱模型、化学驱模型、热力驱模型等。

并行算法：

把线性方程组分成若干组，分别在不同的计算机上计算。

三、前处理就是把需要输入的内容输入到计算机里，并形成数据库，比较好的前处理软件，则具有与地质建模一体化的功能，直接可以调出地质模型的数据体，并可以作出各种图形、曲线和数据表。

四、后处理把结果输出部分的数据形成数据库，并处理成需要的图形、曲线和表格等。

图1-21剩余油量场,图1-22输出表格控制,五、历史拟合由于输入数据、数学模型、解法和计算机程序不可避免地存在误差，所以，计算结果也必然有误差。

为了使预测结果更准确，要对输入数据进行修正，使预测的产量、含水率、压力等指标与实际值吻合，这就是历史拟合。

图1-23累积产油量拟合曲线,图1-24日产油量拟合曲线,图1-25含水拟合曲线,图1-26压力拟合曲线,第四节数值模拟的局限性,油藏数值模拟有以下优点：

1、方法是严密的。

有严格的数学推导和误差分析，目前使用的商业化软件也是完善的。

2、模型是完善的。

理论上可以考虑一切人们能够想到的问题，在数学模型中，可以加进所有能够考虑到的物理、力学和化学过程。

3、预测是万能的。

可以预测油藏和单井的所有动态指标。

油藏数值模拟的局限性：

1、输入数据的误差导致计算结果存在误差。

2、越是考虑因素全面、精细的模型，需要输入的数据就会越多，造成误差的可能性就会越大。

3、历史拟合存在多解性，不同操作人员得到的结果可能不一样。

有时为了拟合上动态指标，可能错误地修改地质模型。

4、历史拟合需要耗费操作人员大量的时间和精力。

因此而无法在一定的时间内利用更多的测试资料（如分层测试资料）进行精细拟合。

5、由于以上原因，数值模拟还难以用来制定分层措施方案，有些油藏问题尚无法准确计算，只能做机理性的描述。

请多提宝贵意见！

谢谢！