油藏數(shù)值模擬實用技能培訓.ppt

1、青海油田公司勘探開發(fā)研究院 西南石油大學石油工程學院 油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室,中國石油天然氣股份有限公司青海油田公司,2009.05,油藏數(shù)值模擬實用技能培訓 Applied RESERVOIR NUMERICAL SIMULATION,一、什么是油氣藏數(shù)值模擬？ 二、為什么要做油藏數(shù)值模擬？ 三、怎么做油藏數(shù)值模擬,前 言,1 油氣田開發(fā)的任務,確定井位，優(yōu)化井網(wǎng) 確定開發(fā)方式 確定開采速度，保持長期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn) 尋找油氣田開發(fā)中后期剩余儲量的富集區(qū)域，確定調整方案 合理開發(fā)油氣藏，提高采收率,技術方法 類比 經(jīng)驗 油藏工程 數(shù)值模擬 物理模擬 開發(fā)實驗,2 油藏數(shù)值模擬的技術優(yōu)勢,

2、定義：“在數(shù)學模型（計算機軟件及數(shù)據(jù)體）上再現(xiàn)真實油田的生產(chǎn)動態(tài)” 技術原理：通過建立滲流力學方程，借用大型計算機，結合地震、地質、測井、油藏工程等方法，在建立的地層三維屬性參數(shù)場中，對數(shù)學方程進行求解，模擬油氣的復雜開發(fā)過程，再現(xiàn)油氣田的生產(chǎn)歷史，預測未來的開發(fā)動態(tài)，提高油氣藏的開發(fā)效益 技術關鍵：仿真、預測、可視,前 言,2 油藏數(shù)值模擬的技術優(yōu)勢,仿真：可多次“開發(fā)”油氣田，尋求最優(yōu)開發(fā)方案，避免決策失誤,前 言,2 油藏數(shù)值模擬的技術優(yōu)勢,預測：短期內(nèi)模擬開發(fā)油氣田，分析不同方案的動態(tài)，降低開發(fā)試驗成本,前 言,2 油藏數(shù)值模擬的技術優(yōu)勢,可視：通過可視化技術，深入到油藏內(nèi)部，觀察每個

3、參數(shù)隨時間的變化,前 言,3 發(fā)展歷程,30年代：開始研究地下流體的滲流規(guī)律，并將理論方法用于油田開發(fā) 50年代：在模似計算的方法上取得了較大進展 60年代：開始用計算機解決油氣田開發(fā)上的一些簡單間題，當時的計算機速度只有每秒幾萬-幾十萬次，只能做些簡單的科學運算 70年代：計算機快速升級，帶動了油藏數(shù)值模擬的迅猛發(fā)展，計算速度達到每秒100-500萬次，內(nèi)存增至16兆字節(jié)。黑油模型日趨成熟，已能解決中小型油藏的模擬問題 80年代：油藏數(shù)值模似技術飛躍進步，計算方法及軟件迅猛發(fā)展，超級向量機誕生，計算機速度達到億-幾十億次，內(nèi)存高達10-20億字節(jié) 90年代：油藏模似軟件的各模塊功能迅速發(fā)展，

4、體現(xiàn)為向一體化方面發(fā)展，出現(xiàn)了集地震、測井、鉆井工程、完井工程、油藏工程、采油工程、壓裂酸化措施工藝及地面集輸、經(jīng)濟評價等為一體的大型軟件,前 言,4 油藏數(shù)值模擬專業(yè)軟件,黑油模型：已被廣泛用于各種常規(guī)油氣藏的模擬 裂縫模型：用來模擬灰?guī)r、花崗巖、凝灰?guī)r和變質巖裂縫性油氣藏開發(fā) 組分模型：用于凝析氣藏、輕質油和揮發(fā)油藏的開發(fā)設計和混相驅 熱采模型：用于稠油油藏蒸氣吞吐、蒸汽驅和就地燃燒的設計 化學驅模型：用于在注入水中添加聚合物、表面活性劑、堿等各種化學劑進行三次采油提高采收率的計算和設計,前 言,5 最新進展,向量算法、預處理共軛梯度法，使模擬過程更快速、更有效（3天1小時） 不規(guī)則網(wǎng)格、

5、混合網(wǎng)格、自適應網(wǎng)格，更好地處理了復雜的幾何形狀 多重網(wǎng)格法、混合有限元法、流線法，正逐步完善和發(fā)展 并行處理技術，給大中型油氣田的數(shù)模工作帶來了生機,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,1 工作過程,實際油藏,數(shù)學模型,數(shù)值模型,計算機模型,數(shù)值模擬模型,連續(xù)性方程 假設條件 初始條件 邊界條件,離散化 線性化 迭代求解,程序化設計 編寫計算機代碼 誤差分析 零流量檢驗,滲流機理 開采機理 模擬目標,網(wǎng)格劃分 地質、流體、生產(chǎn)數(shù)據(jù)輸入 模擬計算,計算結果分析 編寫成果報告,成果輸出,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,2 典型的數(shù)學模型,2.1 三維單相,2.2 一維油水兩相,定解條件、輔助方程略,2.3 二維

6、氣水兩相,2.4 組分模型,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,2 典型的數(shù)學模型,2.5 黑油模型,定解條件、輔助方程略,氣組分,油組分,水組分,2.6 聚合物-表面活性劑驅模型,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,油氣藏數(shù)值模擬,滲流力學,數(shù)學物理方程,計算方法,石油地質,儲層描述,油層物理,油藏工程,計算機工程,鉆井工程,采油工程,風險概率,經(jīng)濟評價,軟件研發(fā),滲流機理,優(yōu)化方案,開發(fā)機理,工程運用,調整方案,提高采收率,剩余油分布,計算機軟件,計算機硬件,GUI設計,3 基礎與應用,知識集成,4.1 概念模擬 采用平均油藏參數(shù)，代表局部區(qū)域 常用于敏感性分析或機理研究，模擬結果具有普遍指導意義,4.2 實

7、際模擬 特定某一個油藏或儲層單元、井組 非均質油藏參數(shù)，結果沒有普遍意義 用于具體某個油藏的開發(fā)方案優(yōu)選及其開發(fā)效果預測,概念模擬：韻律層對水錐的影響,實際模擬：某氣藏邊水推進動態(tài)研究,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,4 模擬類型,5.1 單井模擬 通常用r-z坐標系 評價各種完井措施、預測直井的錐進動態(tài)、數(shù)值試井,單井模型網(wǎng)格示意圖,5.2 剖面模擬 通常用x-z坐標系 研究與重力有關的問題，如：水驅、氣驅的縱向動態(tài),5.3 井組模擬 考慮一個典型的注采單元，二維或三維 跟蹤井組單元內(nèi)的驅替前緣、驅替效率研究,5.4 全油田模擬 考慮參與滲流的整個生產(chǎn)區(qū)域，包括油藏、井筒 模擬全油藏的整體開發(fā)規(guī)律

8、,利用井組概念模型，進行魚骨刺分支水平井注采井網(wǎng)開發(fā)效果研究,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,5 模擬范圍,6.1 零維模型 也叫物質平衡方程 不能區(qū)分任何方向的流動 計算原始地質儲量、預測全油田產(chǎn)量、估算水侵量及確定整個開采時間內(nèi)油藏平均壓力及平均飽和度變化等 6.2 一維模型 考慮流體在一個方向的流動 用于實驗室?guī)r芯驅替的模擬研究 6.3 二維模型 包括單井模型（r-）、剖面模型（x-z）和全油田模型(x-y) 用于研究開發(fā)機理,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,6 模型的維數(shù),零維模型,一維徑向模型（R,二維徑向模型（R,二維剖面模型（X-Z,二維平面模型（X-Y,6.4 多層二維模型 - 由幾個平面

9、二維模型組成 各層在整個油藏中處于不連通狀態(tài)，但由于合采或合注而在井筒中連通 用于模擬各種合采措施、修井、二次完井 6.5 三維模型 - R-Z用于單井動態(tài)的模擬研究 - X-Y-Z三維模型用于全油藏的模擬研究,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,6 模型的維數(shù),三維徑向模型（R-Z,三維全油藏模型（X-Y-Z,多層二維模型（X-Y-Z,7.1 常規(guī)網(wǎng)格系統(tǒng),一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,7 網(wǎng)格系統(tǒng),直角坐標網(wǎng)格系統(tǒng),徑向坐標網(wǎng)格系統(tǒng),7.2 非常規(guī)網(wǎng)格系統(tǒng),局部加密網(wǎng)格系統(tǒng),混合網(wǎng)格系統(tǒng),8.1 根據(jù)流體分類,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,8 模型的類型,1）黑油模型,8.2 根據(jù)儲集-流動介質分類 - 單

10、孔單滲（基巖孔隙存儲，基巖內(nèi)滲流） 雙孔單滲（基巖孔隙和裂縫存儲，從基巖流向裂縫，從裂縫流向井） 雙孔雙滲（基巖孔隙和裂縫存儲，基巖和裂縫都參與滲流,2）組分模型,3）熱采模型,簡單的相態(tài)（油-氣-水），溫度的變化可以忽略 - 用于一次采油、注水、干氣注入、聚合物注入,復雜的相態(tài)，溫度的變化可以忽略 - 凝析氣藏的開發(fā)及循環(huán)注氣 - CO2或富氣注入 - 揮發(fā)油,任何相態(tài)變化，溫度的變化不能忽略 - 熱力采油，如：蒸汽驅、火燒,9.1 定義,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,9 黑油模型,黑油：由甲烷及重質碳氫化合物組分所組成的低揮發(fā)油 黑油模型：描述黑油系統(tǒng)的數(shù)學模型 黑油的烴組分：氣組分（甲烷）+

11、油組分（重質碳氫化合物） 黑油系統(tǒng)的相：油相、氣相、水相,9.2 特點,黑油模型是目前油藏模擬中發(fā)展最完善，最成熟的模型 所有常規(guī)油氣田的開發(fā)問題，都可以用黑油模型來進行模擬 也是目前全球應用最為廣泛的數(shù)值模擬模型,9.3 基本假設,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,9 黑油模型,等溫滲流過程 考慮油氣水三相，每一相的滲流均遵守達西定律 油藏烴類中含有油氣兩個組分 油組分：大氣壓下差異分離殘存下來的液體 氣組分：全部分離出來的天然氣 油藏烴類中含有油氣兩相 油相：包括油組分和以溶解氣方式存在的氣組分 氣相：以自由氣方式存在的氣組分 油藏中氣體的溶解和逸出是瞬間完成的 油水兩相不互溶，氣水兩相不互溶 巖

12、石微可壓縮，滲透率各向異性 流體可壓縮，考慮滲流過程中重力、毛管力的影響,10.1 定義,一、什么是油藏數(shù)值模擬 ,10 組分模型,以烴類體系的自然組分為基礎，建立各個組分的質量守恒方程，而形成的數(shù)學模型,10.2 特點,數(shù)學模型中，對烴類體系的每個自然組分的PVT性質、相態(tài)特征和相平衡計算，都是分別用狀態(tài)方程來完成的 描述各種凝析氣藏（帶油環(huán)、不帶油環(huán)、有邊底水等）的開發(fā)全過程 描述油氣兩相中各個組分的瞬間變化 計算井流物中重質組分含量的變化 計算在給定的分離條件下可以獲得的凝析油量等 模擬循環(huán)注氣、注干氣、注氮、注CO2、混相驅的工作機理和開采效果,10.3 基本假設,一、什么是油藏數(shù)值模

13、擬 ,等溫滲流過程 儲層內(nèi)的油氣水三相流動均服從達西定律 油氣體系存在N個組分 各個組分在滲流過程中會發(fā)生相間傳質，但相平衡是瞬間完成的 水組分為獨立相，不參與油氣相間傳質 考慮巖石的壓縮性和滲透率的各向異性 考慮重力、毛管力的影響,10 組分模型,二、為什么要做油藏數(shù)值模擬,地質特征復雜：裂縫、斷層、尖滅、非均質、隔夾層、多層 油氣水關系復雜：多個壓力系統(tǒng)、多個油氣水界面、油氣水間互 流體特征復雜：三維三相、三維四相、復雜的相態(tài)變化、多組分,1 油氣藏的復雜性,通過各種措施增加產(chǎn)量和利潤，是一個復雜的多因素決策過程 存在地質和工程的不確定性，需要進行完備的風險評估 剩余油以及開發(fā)潛力的分析是

14、一個基于時間和空間的過程 油氣藏開發(fā)是具有高成本的不可逆過程,2 油氣藏開發(fā)的復雜性,二、為什么要做油藏數(shù)值模擬,油藏工程方法：物質平衡法、遞減分析法、水驅特征曲線法 無法考慮復雜儲層的地質特征與流體變化特征 無法考慮井史的時間效應 無法考慮多層、多井、復雜流體分布的綜合效應 概率分析方法：不確定性大 不穩(wěn)定試井：具有多解性 物理模擬實驗：時間長 小區(qū)塊現(xiàn)場試驗：投資大,3 常規(guī)方法的局限性,油藏數(shù)值模擬可以考慮微觀到宏觀的各種復雜情況,對于初期開發(fā)方案的模擬 -選擇合理的開發(fā)方式；如：枯竭開采、注水開發(fā)等 - 選擇合理的井網(wǎng)、開發(fā)層系、確定井位 選擇合理的注采方式、注采比 對油藏和流體性質的

15、敏感性進行研究,二、為什么要做油藏數(shù)值模擬,4 油藏數(shù)值模擬的功能,對于已開發(fā)的油田 核實地質儲量，確定主要驅替機理（天然氣驅、注水開發(fā)） 落實油藏和流體特性中不確定的因素 - 提出問題、潛力所在區(qū)域 剩余油飽和度分布規(guī)律的研究 提出調整加密井的設想,二、為什么要做油藏數(shù)值模擬,4 油藏數(shù)值模擬的功能,能提供時間上和空間上都更加詳盡的計算及預測結果 能考慮各種微觀和宏觀的地質及工程影響因素 小到一段巖芯，大到數(shù)百平方公里的大型油氣藏都能模擬 能更加直觀、快速地告訴開發(fā)決策者各種方案的開發(fā)效果 比其他工程技術方法需要更多的輸入數(shù)據(jù) 計算精度受數(shù)據(jù)數(shù)量及質量控制，結果具有多解性和風險性,二、為什么

16、要做油藏數(shù)值模擬,5 油藏數(shù)值模擬的技術特點,輸入數(shù)據(jù)的誤差將導致計算結果的誤差甚至是嚴重錯誤 考慮因素越是全面、模型越精細，需要輸入的數(shù)據(jù)就會越多，造成誤差的可能性就會越大。 歷史擬合存在多解性、人為性、任意性，過多地依賴于經(jīng)驗；有時為了擬合上動態(tài)指標，可能錯誤地修改地質模型 歷史擬合耗費大量的時間和精力，因此而無法在一定的時間內(nèi)利用更多的測試資料（如分層測試資料）進行精細擬合 有些油藏過于復雜，無法準確計算，只能做機理性的描述,二、為什么要做油藏數(shù)值模擬,6 油藏數(shù)值模擬的技術局限性,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,

17、7)報告編寫,根據(jù)油田的開發(fā)問題，明確油藏數(shù)值模擬的目的和要求 - 根據(jù)目標和資料豐富程度，確定研究的空間和時間范圍,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,7)報告編寫,分析所收集數(shù)據(jù)的完整度、準確性、可靠性、一致性 - 評價數(shù)據(jù)質量及其對模擬結果的影響 - 數(shù)據(jù)的校正或等效處理 - 提出數(shù)據(jù)補充、完善計劃,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,7)報告編寫,針對所研究的問題（流體、空間）選擇相應的模擬軟件 - 設計并建立能夠合理反映油藏地質特征及流體滲流特征的網(wǎng)格模型（矩形、徑向、

18、混合、動態(tài)、粗細） - 完善動態(tài)模型（井位、射孔歷史、生產(chǎn)措施歷史） - 考慮模型規(guī)模、精度與效果的協(xié)調統(tǒng)一,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,7)報告編寫,計算初始條件下油藏壓力及流體的分布狀況 - 原始地質儲量的擬合 - 零流量物質平衡檢驗（初始P、S不變，平衡區(qū)間無交換,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,7)報告編寫,從投產(chǎn)開始，計算歷史生產(chǎn)時間的產(chǎn)量、含水、壓力 - 對比分析模型計算的生產(chǎn)指標與實際油藏動態(tài)的產(chǎn)別 - 根據(jù)擬合情況和參數(shù)的不確定

19、性，調整地質模型參數(shù) - 分析油藏動態(tài)變化規(guī)律及油藏壓力、剩余油分布狀況,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,7)報告編寫,在歷史擬合滿足工程精度條件下，預測未來生產(chǎn)動態(tài) - 評價各種開發(fā)方案和調整方案 - 評價各種地質不確定性對開發(fā)效果的影響 - 評價油氣藏的極限開采效果,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,1)問題定義,2)數(shù)據(jù)檢查,3)模型建立,4)初始化,5)歷史擬合,6)動態(tài)預測,7)報告編寫,陳述模型選擇的理由，評價輸入數(shù)據(jù)的質量 - 各種因素對開發(fā)效果影響的對比分析 - 詳細分析推薦方案的各項預測指標 - 主要結果與結論

20、- 評價研究的目的是否達到,三、怎樣做油藏數(shù)值模擬,四、什么時候做油藏數(shù)值模擬,4.1 根據(jù)任務目標確定數(shù)值模擬工作的時機,巖芯試驗模擬 儲層內(nèi)的滲流機理、開發(fā)機理 單井模擬 連井剖面模擬 開采單元（注采單元、典型井組） 典型開發(fā)層組模擬 油藏全區(qū)域范圍的模擬,4.2 根據(jù)數(shù)據(jù)質量及精度要求確定數(shù)模的時機,4.3 根據(jù)軟件及硬件條件確定數(shù)模的時機,數(shù)據(jù)量增加,解決問題能力增加,復雜程度增加,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.1 模型/軟件選擇原則,在滿足目標任務和工程精度的前提下，盡量簡單 軟件及其供應商在行業(yè)內(nèi)的口碑 軟件界面的可操作性，操作步驟簡潔、符合傳統(tǒng)習慣 軟件的售后服務、技術培訓、產(chǎn)品升

21、級、技術支持人員的素質 購置軟件的經(jīng)費,5.2 搜集數(shù)據(jù),根據(jù)研究的目標，制定數(shù)據(jù)采集計劃 落實數(shù)據(jù)采集的時間、頻率、責任人、采集順序 收集、整理和預處理數(shù)據(jù)資料 分析所采集到數(shù)據(jù)的來源渠道、準確度、一致性及數(shù)據(jù)的齊全程度 列出補充數(shù)據(jù)的清單及完備數(shù)據(jù)的期限,基礎地質資料,地震資料解釋成果 測井二次解釋成果數(shù)據(jù)表 油藏描述所提供地質模型的三維數(shù)據(jù)體和分層二維成果圖及數(shù)據(jù)表： 油藏構造（頂部海拔）、斷層、裂縫分布 儲層孔、滲、飽、有效厚度的分布 隔、夾層厚度 油氣水系統(tǒng)劃分、油氣水界面 油氣藏溫度和壓力特征 油氣藏儲量分布 儲層及流體的非均質特征 水體大小及分布,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.2

22、常規(guī)數(shù)據(jù)采集清單,巖心分析資料,相對滲透率曲線（驅替和吸吮過程） 毛管壓力曲線 巖石的壓縮系數(shù)等 對于非勻質性強的油藏，盡可能提供具有代表性的多套數(shù)據(jù),五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.2 常規(guī)數(shù)據(jù)采集清單,流體PVT資料,油相組成分析 產(chǎn)出氣組成分析 Pob P - Bo、Co、Rs、o、o P - Bw、w、w P - Bg、g、g,生產(chǎn)動態(tài)資料,模擬工區(qū)所有井的井位、井眼軌跡 射孔歷史 試采動態(tài) 產(chǎn)能測試、不穩(wěn)定試井資料 日產(chǎn)油、水、氣 日注水、氣 測壓（地層靜壓、井底流壓、井口油套壓） 產(chǎn)液、吸水剖面 示蹤劑,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.2 常規(guī)數(shù)據(jù)采集清單,地震資料,儲層構造、圈閉大小、形

23、狀、走向以及構造的連續(xù)性 油藏的總厚度 斷層和不連續(xù)性 裂縫的密度和走向,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.3 主要數(shù)據(jù)源,巖芯分析 地質,地層巖性（砂巖、石灰?guī)r、白云巖等） 沉積結構（層狀、交錯層理等） 孔隙類型（反映了儲存能力） 滲透率（反映流動能力） 有油或無油（通過熒光分析） 地層的層序、年代 巖相 沉積環(huán)境（有助于分析成藏環(huán)境） 裂縫情況 成巖環(huán)境,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.3 主要數(shù)據(jù)源,巖芯分析 工程,孔隙度 滲透率及其非均質性 孔隙度與滲透率的關系圖 油層含水飽和度（油基泥漿取芯分析） 油層剩余油飽和度（保壓取芯） 測井解釋的標定和修正 相對滲透率及地層潤濕性 毛管壓力 孔隙壓縮系

24、數(shù) 注入流體的配伍性,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.3 主要數(shù)據(jù)源,測井解釋,構造頂部 總厚度 - 有效厚度 孔隙度與深度的關系 原始含水飽和度與深度的關系 泥巖隔夾層信息 氣-油界面和油-水界面深度 根據(jù)井間對比情況，分析儲層的連續(xù)性，確定垂向分層 確定巖性,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.3 主要數(shù)據(jù)源,不穩(wěn)定試井資料,地層壓力 KH值 采油指數(shù)、注水指數(shù)、完井效率、地層損害表皮系數(shù) 井離邊界（斷層或非滲透層）的距離 油藏的大小（井控儲量） 儲集系統(tǒng)是單孔隙還是雙孔隙介質 井間連通性、干擾情況 有無裂縫或有無高滲透條帶存在,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.3 主要數(shù)據(jù)源,首先應根據(jù)目標任務，制定數(shù)據(jù)

25、采集計劃 數(shù)據(jù)豐富，但并不代表資料的完備和充足，需要進行數(shù)據(jù)篩選 不同來源的同類數(shù)據(jù)，要確定數(shù)據(jù)的品質，以滿足一致性原則 動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)要確定有效性，消除誤差（如井口、井底轉換） 個別數(shù)據(jù)，要進行適合于模擬的轉換（如分層產(chǎn)量劈分） 借用或推算的數(shù)據(jù)，要充分論證其合理性 必須分析數(shù)據(jù)的不確定性對模擬結果的影響 數(shù)據(jù)分析要集合不同專業(yè)組的人,五、如何選擇模型和數(shù)據(jù),5.4 數(shù)據(jù)采集的注意事項,六、數(shù)據(jù)處理,6.1 資料一致性檢查的常見問題,同一數(shù)據(jù)不同來源的唯一性 同一層的頂面深度應小于或等于底面深度 上一層的底面深度應小于或等于下一層的頂面深度 有效厚度應小于或等于砂面厚度 小層數(shù)據(jù)表與小層頂面構

26、造圖要一致 孔、滲、飽奇異點的控制 生產(chǎn)日報中，產(chǎn)量、生產(chǎn)時間與日產(chǎn)量的一致性,下層超越上層深度,常見錯誤1：構造交叉,常見錯誤2：微構造與油水界面矛盾,油水界面應與構造基本一致,六、數(shù)據(jù)處理,6.2 資料有效性檢查的常見問題,動態(tài)資料的有效性檢查 人工劈分產(chǎn)量的合理性 作業(yè)水返排 計量誤差 未考慮到的儲層滲流條件的改變（儲層污染、污染解除） 未考慮到的井筒流體狀態(tài)變化，影響了井底-井口數(shù)據(jù)轉換 實驗資料的有效性檢查 取樣過程的不規(guī)范，樣品受到不可逆該表，試驗結果不代表地下狀態(tài) 實驗過程的不規(guī)范，壓力、溫度、測試時間為達到要求,六、數(shù)據(jù)處理,6.3 巖芯試驗數(shù)據(jù)的處理,巖芯測試數(shù)據(jù)的平均處理,

27、平均孔隙度（有效厚度加權,平均水平滲透率（有效厚度加權,平均垂直滲透率（有效厚度倒數(shù)加權,平均飽和度（孔隙體積加權,六、數(shù)據(jù)處理,6.3巖芯試驗數(shù)據(jù)的處理,相對滲透率曲線的處理 回歸處理：巖芯實驗只能得到相對滲透率曲線的一些測試點，由于試驗誤差或偶然因素，數(shù)據(jù)點的波動性很大，連續(xù)性很差，需要通過回歸的方法得到連續(xù)變化的理想相對滲透率曲線 平均處理：同一層段不同取芯巖樣具有不同的滲透率和孔隙度，測得的相對滲透率曲線是不同的。利用歸一化統(tǒng)計計算方法獲得平均相對滲透率曲線，作為代表整個油藏或某個區(qū)域的平均參數(shù)而用于油藏數(shù)值模擬,六、數(shù)據(jù)處理,6.3 巖芯試驗數(shù)據(jù)的處理,端點數(shù)據(jù)的處理 油、氣的相對滲

28、透率曲線端點值代表了其最大采出程度 測試條件和時間的限制，導致巖芯測試的端點值差異較大,I、利用巖芯分析的束縛水和殘余油飽和度，計算驅替效率,II、計算各巖芯的平均驅替效率,III、根據(jù)測井解釋，計算各個層段的束縛水飽和度,IV、根據(jù)測井束縛水飽和度及驅替效率，計算各個層段的端點飽和度,六、數(shù)據(jù)處理,滲透率的方向性問題 對于直井徑向流，全直徑巖芯打孔取芯的軸向滲透率可代表油藏平面滲透率 對于傾斜油藏中垂直井的取芯滲透率，須進行方向校正 對于水平油藏中斜井的取芯滲透率，須進行方向校正,6.3 巖芯試驗數(shù)據(jù)的處理,垂直滲透率的處理 對于水平井產(chǎn)能評價、層間竄流、底水錐進，垂直滲透率非常重要 純產(chǎn)層

29、可以利用巖心分析加權平均處理方法計算得到 當存在不連續(xù)的頁巖夾層時，垂直滲透率需要做進一步調整,微裂縫的問題 對于非裂縫性油藏，巖芯觀察也常見到微裂縫 結合其他資料分析裂縫的分布、產(chǎn)狀及連通性，校正巖芯分析滲透率 利用動態(tài)監(jiān)測資料復核滲透率的微裂縫校正是否滿足要求,六、數(shù)據(jù)處理,巖石壓縮系數(shù)的校正 通常實驗室測定單軸壓縮系數(shù) 油藏中三維受壓，應轉換為水力壓縮系數(shù) 需要將實驗室數(shù)據(jù)轉換到油藏中,6.3 巖芯試驗數(shù)據(jù)的處理,實際油藏的三維受壓,六、數(shù)據(jù)處理,儲層參數(shù) 有效厚度加權，根據(jù)孔隙度剖面（1/8）計算小層平均孔隙度 有效厚度加權，根據(jù)滲透率剖面（1/8）計算小層平均滲透率 體積加權，根據(jù)飽

30、和度剖面（1/8）計算小層平均流體飽和度,6.4 測井解釋資料的處理,垂向壓力梯度 通過電纜式地層測試器測得垂向壓力梯度 利用地層原始壓力梯度判斷流體界面（油氣和油水）位置 判斷多層油藏各個小層的水動力連通狀態(tài)，并進行非油藏巖層的分析 利用開發(fā)中期垂向壓力梯度的不連續(xù)性分析垂向流動屏障或獨立油層單元的存在,隔夾層的處理 隔層，分布穩(wěn)定，處理成無效網(wǎng)格層或滲透率極低的非儲層網(wǎng)格 延續(xù)較好的夾層，用模擬網(wǎng)格層之間的局部零傳導率或低傳導率等效 局部小夾層，定義夾層所在網(wǎng)格的等效垂向滲透率,六、數(shù)據(jù)處理,滲透率 不穩(wěn)定試井解釋的滲透率綜合反映了儲層巖石的絕對滲透率、流體的影響以及微裂縫和斷層的影響，用

31、于數(shù)值模擬更加可靠 不穩(wěn)定試井解釋的KH值比較可靠，但由于有效厚度數(shù)值上受多層合采和孔眼間流動狀態(tài)的相互干擾，具有不確定性，因此解釋的滲透率具有一定的不確定性,6.5 不穩(wěn)定試井解釋資料的處理,地層壓力 通過壓力恢復試井測算地層靜壓，用于地層壓力的歷史擬合 各種方式測量或測算的壓力，都需要校正到相同的深度 對于多層合采井，其關井恢復壓力代表的是垂向平均壓力 電纜式地層測試器測得的壓力是在一定的目標深度下測量的，無需校正,六、數(shù)據(jù)處理,多層合采油井產(chǎn)量的劈分 最理想的情況，分層產(chǎn)量的求取應當用生產(chǎn)測井工具來測量 也可通過各層的KH值和各層的生產(chǎn)壓差來分配,6.6 生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)的處理,日產(chǎn)量數(shù)據(jù)處

32、理 數(shù)值模擬中基本上定義為連續(xù)生產(chǎn)，但實際上由于修井、作業(yè)、措施、實施動態(tài)監(jiān)測，特定時期不能連續(xù)開井，存在每天的開井時間，需要按照當日總產(chǎn)量折算到平均日產(chǎn)量。例如：某天開井12小時，日產(chǎn)量100噸，折算為50噸/日,出水量的校正 由于鉆井和完井過程中泥漿濾液侵入油層，導致多數(shù)采油井一開井就產(chǎn)水，在擬合含水和產(chǎn)水量時這部分的誤差應予校正 清水壓井作業(yè)也會引起單井含水的上升,生產(chǎn)氣油比的校正 高含水后，溶解在水內(nèi)的氣量使生產(chǎn)氣油比隨含水的上升而上升，表現(xiàn)為油層壓力高于原始泡點壓力，但生產(chǎn)氣油比卻明顯大于原始溶解氣油比 考慮溶解水氣比對生產(chǎn)氣油比的影響,六、數(shù)據(jù)處理,油藏溫度 所有流體的PVT特性以

33、及相對滲透率都與溫度有關 將測量的油藏溫度作為流體性質的實驗室測定的環(huán)境溫度,6.7 生產(chǎn)測井數(shù)據(jù)的處理,固井質量 若水泥環(huán)或油管-環(huán)空通道發(fā)生竄流，將引起水、油、氣產(chǎn)量數(shù)據(jù)的異常 歷史擬合中尤其需要檢查油藏動態(tài)趨勢出現(xiàn)的異常，尋求合理解釋 例如：若一口井先于低部位鄰井出水或先于高部位鄰井出氣，則要檢測套管、水泥環(huán)和油管之間機械組合的完整性 固井質量檢測方法：水泥膠結測井、水泥評價測井、熱測井和聲波測井,六、數(shù)據(jù)處理,典型數(shù)據(jù)矛盾 測井數(shù)據(jù)與巖芯分析數(shù)據(jù)得到不同的飽和度分布 測井、巖芯分析與不穩(wěn)定試井滲透率解釋的差異 排驅和吸入毛管曲線及相滲曲線的差異 閃蒸分離與差異分離PVT特性的差異,6.

34、8 異源數(shù)據(jù)矛盾的處理,數(shù)據(jù)評價 由測井數(shù)據(jù)得到的飽和度分布較為合理 不穩(wěn)定試井解釋的滲透率更可靠 吸入毛管力曲線及相滲曲線比排驅實驗的合理 差異分離PVT數(shù)據(jù)比閃蒸分離更合理,按照最能反映油藏條件下的滲流過程為優(yōu)的原則,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,7.1 網(wǎng)格設計,研究目標,模擬精度,運算效率,硬件配置,模型規(guī)模,網(wǎng)格設計基礎,網(wǎng)格類型,網(wǎng)格尺寸,網(wǎng)格方向,網(wǎng)格分層,網(wǎng)格邊界,網(wǎng)格設計內(nèi)容,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,7.2 網(wǎng)格類型,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,7.2 網(wǎng)格類型,不規(guī)則網(wǎng)格邊界,不規(guī)則油藏幾何形態(tài),角點細網(wǎng)格，更能體現(xiàn)油藏的不規(guī)則形態(tài),正交網(wǎng)格，對不規(guī)則邊界的近似程度較低,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設

35、計,7.3 網(wǎng)格方向,網(wǎng)格區(qū)域的邊界要與天然的非流邊界相一致 網(wǎng)格區(qū)域應包含所有有效井的井位 網(wǎng)格的定向必須考慮： 成藏過程的流動沉積方向 儲層內(nèi)流體流動的主要方向 油藏內(nèi)天然勢能的梯度方向,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,7.4 網(wǎng)格尺寸,網(wǎng)格尺寸設計原則 精確反映目標區(qū)域微構造形態(tài)及儲層非均質性特征 準確反映工區(qū)內(nèi)壓力及飽和度的空間變化 正確模擬流體在油藏中的流動機理 確保流動方程的求解精確 確保模擬計算過程的快速高效,提高網(wǎng)格系統(tǒng)效率的方法 目標:在滿足預測精度要求的基礎上，減小網(wǎng)格規(guī)模 方法一：網(wǎng)格分段處理 方法二：變網(wǎng)格尺寸 方法三：局部網(wǎng)格加密,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,7.5 提高網(wǎng)格系統(tǒng)效率

36、,網(wǎng)格分段處理 將模擬工區(qū)劃分為不同的區(qū)域，在不同的區(qū)域按照不同的要求，定義不同的網(wǎng)格尺寸，既滿足模擬精度，又減少了網(wǎng)格的總數(shù),七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,變網(wǎng)格尺寸 油區(qū)到水區(qū)的網(wǎng)格尺寸逐漸增大 避免鄰近網(wǎng)格之間的孔隙體積差異過大，既降低了網(wǎng)格總數(shù)，又提高了運算收斂性,7.5 提高網(wǎng)格系統(tǒng)效率,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,局部加密網(wǎng)格系統(tǒng) 在保證目標區(qū)域網(wǎng)格尺寸不變的情況下，對非目標區(qū)域實施網(wǎng)格局部粗化 有效減少網(wǎng)格數(shù)量，又不影響對目標區(qū)域的精細模擬,對驅替前緣實施動態(tài)加密,7.5 提高網(wǎng)格系統(tǒng)效率,正韻律厚油層細分后的剩余油分布,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,下列情況需要細分縱向網(wǎng)格 具有明顯韻律特征的厚油層

37、 層內(nèi)含有薄的高滲層或低滲透夾層 底水油藏的過渡層（描述水錐） 需要擬合縱向飽和度剖面 部分完井和射孔情況 水平井設計,7.6 縱向網(wǎng)格的劃分,七、數(shù)值模擬網(wǎng)格設計,新鉆水平井9P511，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油23.7t，含水31.7,7.6 縱向網(wǎng)格的劃分,八、儲層地質建模,復核各種靜態(tài)參數(shù) 儲層：構造、孔隙度、滲透率、有效厚度（或凈毛比）、原始飽和度 巖芯實驗：相對滲透率曲線、毛管壓力曲線、巖石壓縮系數(shù) 流體PVT：油、氣、水PVT 水體：各種水體描述 根據(jù)微構造研究，建立網(wǎng)格構架模型 各個網(wǎng)格賦值，建立儲層定量地質模型 - 地質圖件：通過數(shù)值化軟件，轉化成等值線或散點形式，然后賦值到網(wǎng)格單元 -

38、 數(shù)據(jù)表：通過平面插值，然后賦值到網(wǎng)格單元,8.1 構造模型,物性參數(shù)插值：沉積相控制 有效厚度零線約束 有效厚度插值：尖滅線控制,約束前,約束后,八、儲層地質建模,8.2 數(shù)值化過程中的參數(shù)插值技術,相控參數(shù)插值,八、儲層地質建模,8.2 數(shù)值化過程中的參數(shù)插值技術,相帶圖,滲透率,有效厚度,孔隙度,定量地質模型 網(wǎng)格數(shù)量上億，超過數(shù)值模擬的計算機處理能力,8.3 網(wǎng)格粗化技術,儲層描述定量地質模型,數(shù)值模擬網(wǎng)格模型,3億個網(wǎng)格,3000個網(wǎng)格,數(shù)值模擬模型 根據(jù)儲層描述、滲流規(guī)律和研究目標，建立合理的網(wǎng)格系統(tǒng) 合理 = 計算效率 + 模擬精度,網(wǎng)格粗化,八、儲層地質建模,技術關鍵,減少網(wǎng)格

39、數(shù)量，提高計算效率 同時必須保留油藏的主要特征，反映出主要滲流特征，確保模擬的精度 如果計算條件允許，應直接使用精細地質模型的三維數(shù)據(jù)體,儲層描述定量地質模型,數(shù)值模擬網(wǎng)格模型，采用非均勻網(wǎng)格，保留局部主要的地質特征,八、儲層地質建模,8.3 網(wǎng)格粗化技術,根據(jù)對邊底水的認識程度及模擬任務目標，選擇水體模型,數(shù)字水體 - 網(wǎng)格水體：調整邊水所在網(wǎng)格的孔隙體積來描述水體大小，適用于有限水體 - 數(shù)值水體：調整水體位置、長度、面積、孔、滲、飽、壓力，適用于封閉水體,解析水體 - 擬穩(wěn)態(tài)水體：調整水體體積、水侵指數(shù)來描述水體性質 - 穩(wěn)態(tài)水體：根據(jù)動態(tài)分析的認識，直接給定水侵量,八、儲層地質建模,8

40、.4 設置水體,平衡初始化 - 根據(jù)壓力系數(shù)和深度，建立油藏的原始壓力分布 - 根據(jù)油水及油氣界面位置，考慮重力及毛管壓力，建立原始流體飽和度分布 - 對于復雜的流體平衡系統(tǒng)，可劃分多個平衡區(qū)，建立非均質的初始飽和度分布,平衡初始化的飽和度分布,含有多個平衡區(qū)的復雜油氣水分布,非平衡初始化 - 根據(jù)對油藏的認識，直接給定某時刻油藏的壓力及飽和度三維空間分布場,地質儲量的擬合,八、儲層地質建模,8.5 初始化,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.1 目的 驗證地質模型的可靠性 調整、完善油藏地質模型 加深對油藏靜、動態(tài)的認識 提高模擬預測的準確性 使模擬計算的油（氣）藏及油氣井生產(chǎn)動態(tài)更接近實際觀測值,9.2

41、 手段 確定擬合的關鍵井：數(shù)據(jù)完整可靠、生產(chǎn)時間長、能夠反映油藏主要動態(tài)規(guī)律 修改油藏參數(shù)，對比生產(chǎn)動態(tài)指標,壓力擬合指標 - 平均地層壓力 - 井底靜壓 - 井底流動壓力 - 井口壓力,產(chǎn)量擬合指標 - 單井產(chǎn)水動態(tài) 單井產(chǎn)油量（定液生產(chǎn)）或產(chǎn)液量（定油產(chǎn)量） 單井油氣比 單井氣水比,9.3 擬合的指標,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.5 歷史擬合的階段 根據(jù)油藏的開發(fā)階段，結合影響油藏動態(tài)的參數(shù)敏感性分析，劃分歷史擬合的階段 彈性開采階段、注水補充能量階段、綜合調整階段、提高采收率階段 突出不同階段擬合指標的特殊性及參數(shù)調整的針對性，避免多參數(shù)與多指標之間的交叉影響，加快擬合速度和效率,9.4 調參

42、原則 以油藏的地質認識為調參幅度的依據(jù) 以生產(chǎn)指標的動態(tài)變化規(guī)律為調參方向的依據(jù) 歷史擬合的質量取決于研究人員的經(jīng)驗和人員之間的專業(yè)協(xié)作,9.6 歷史擬合的層次 儲量擬合：調整靜態(tài)儲集參數(shù) 趨勢擬合：整體調整 精確擬合：局部調整,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.7 可調參數(shù) 根據(jù)數(shù)據(jù)來源，分析參數(shù)的確定性及可調范圍 孔隙度：根據(jù)油藏描述成果，確定孔隙度分布范圍與平均值之間的偏差幅度，作為孔隙度調整的允許范圍 滲透率：不確定性最強，尤其是井間，考慮低滲隔斷或微裂縫，可調整幅度較大 有效厚度：受鈣質層和泥巖夾層的影響，有效厚度的可調范圍為-30%0% 流體壓縮系數(shù)：比較確定，一般不修改 巖石壓縮系數(shù)：考慮到

43、實驗測試誤差及非儲層的彈性作用，允許2倍之內(nèi)的調整 初始流體飽和度與初始壓力：比較確定，必要時允許小范圍的修改 相對滲透率曲線: 不確定性較強，可較大幅度修改 油氣PVT數(shù)據(jù)：確定，不宜修改 油氣水界面：允許一定范圍的修改,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.8 壓力擬合的步驟 分析影響壓力的地質參數(shù)及其可能的變化范圍 利用簡化模型，開展影響壓力水平的地質參數(shù)敏感性分析 油藏平均壓力的擬合，調整以下參數(shù)： 水體性質 地層壓縮系數(shù) 地層孔隙度 有效厚度 流體飽和 外部邊界條件，如氣頂、斷層、不封閉邊界等的影響 地層壓力分布的擬合：修改局部區(qū)域的滲透率 單井壓力的擬合 根據(jù)單井投產(chǎn)及投注后壓力不匹配的時間，調整

44、井的表皮系數(shù) 調整井區(qū)的局部滲透率或方向滲透率及相對滲透率曲線來擬合 合采與合注井要考慮分層產(chǎn)（注）量的分配不合理對單井壓力的影響,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.9 產(chǎn)量擬合的步驟 分析影響流動的油藏或水層主要特征參數(shù)，估算這些參數(shù)的大致變化范圍 分析油藏開采過程，錐進和指進對油氣比和油水比變化的影響 油藏全區(qū)油氣比及水油比擬合，整體調整： 網(wǎng)格劃分方式 分層滲透率 部分選定區(qū)域的滲透率及垂向滲透率分布 相對滲透率曲線 單井油氣比及水油比擬合，調整： 局部區(qū)域滲透率 方向滲透率 相對滲透率曲線 油氣或油水界面 油藏內(nèi)部斷層、裂縫、隔夾層等滲流屏障 再次檢查單井壓力的擬合情況，防止飽和度擬合對壓力擬合的

45、影響 檢查油藏產(chǎn)量，確保整個油藏累積產(chǎn)量與實際情況的一致性,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.10 實例分析,某注水開發(fā)油田，模擬計算的壓力與含水遠遠高于實際值,模擬含水,模擬壓力,實際含水,實際壓力,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.10 實例分析,物質平衡分析認為，截止目前，油藏外溢水總量4000多萬方 但數(shù)值模擬中沒有體現(xiàn)出注入水的外溢，導致模擬的壓力和含水比實際高 數(shù)值模擬工作目標：調整模型，模擬外溢水,工作步驟 區(qū)域地質研究水體 動態(tài)監(jiān)測評價水體 確定數(shù)模研究思路 調整模擬,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.10 實例分析,1 區(qū)域地質研究水體,地層存在露頭，注入水會沿露頭溢出,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.10 實例分析,2 動態(tài)監(jiān)測評價水體,注水一定階段后，三口水體觀測井的壓力上升，說明注入水對外部水體產(chǎn)生了補充,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.10 實例分析,3 確定數(shù)模研究思路,確定單井外溢量,確定油田外溢量初始值,油田壓力擬合,單井壓力擬合,微調油田外溢量,不滿意,擬合精度,結束,滿意,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.10 實例分析,4 調整 模擬,含水擬合,壓力擬合,九、生產(chǎn)歷史擬合,9.11 歷史擬合的質量要求 區(qū)塊擬合精度應高于單井 歷史末期擬合精度應高于初期和中期 產(chǎn)量擬合精度應高于壓力 關鍵井擬合精度應高于一般井 主力層的擬合精度應高于非主力層 模擬模型必須要體現(xiàn)控制油田生產(chǎn)的主要機理 牽強的擬合雖然擬合率