油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)在動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用課件

油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)簡介及其在動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用油藏工程室1、油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)簡介2、為什么要進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬3、油藏?cái)?shù)值模擬所需要的資料4、怎么做油藏?cái)?shù)值模擬前言1油氣田開發(fā)的任務(wù)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(chǔ)量的富集區(qū)域，確定調(diào)整方案

合理開發(fā)油氣藏，提高采收率技術(shù)方法類比經(jīng)驗(yàn)油藏工程數(shù)值模擬物理模擬開發(fā)實(shí)驗(yàn)流入流出流入物質(zhì)-流出物質(zhì)=積累的物質(zhì)油藏模擬模型1、沒有考慮空間差異；2、油藏和流體性質(zhì)，以及流體流動(dòng)，都是整個(gè)油藏內(nèi)進(jìn)行平均。1、油藏?cái)?shù)值模型可以看成多個(gè)物質(zhì)平衡模型的結(jié)合體；2、在三維空間上把整個(gè)油藏劃分為多個(gè)離散單元，而且在一些列離散的時(shí)間和空間步上模擬油藏和流體性質(zhì)的變化。前言物質(zhì)平衡模型定義：“在數(shù)學(xué)模型（計(jì)算機(jī)軟件及數(shù)據(jù)體）上再現(xiàn)真實(shí)油田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)”技術(shù)原理：通過建立滲流力學(xué)方程，借用大型計(jì)算機(jī)，結(jié)合地震、地質(zhì)、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(xué)方程進(jìn)行求解，模擬油氣的復(fù)雜開發(fā)過程，再現(xiàn)油氣田的生產(chǎn)歷史，預(yù)測未來的開發(fā)動(dòng)態(tài)，提高油氣藏的開發(fā)效益。技術(shù)關(guān)鍵：仿真、預(yù)測、可視。一、油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)簡介仿真：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；預(yù)測：短期內(nèi)模擬開發(fā)油氣田，分析不同方案的動(dòng)態(tài)，降低開發(fā)試驗(yàn)成本；可視：通過可視化技術(shù)，深入到油藏內(nèi)部，觀察每個(gè)參數(shù)隨時(shí)間的變化。一、油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)簡介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(jī)理研究，模擬結(jié)果具有普遍指導(dǎo)意義2實(shí)際模擬特定某一個(gè)油藏或儲(chǔ)層單元、井組非均質(zhì)油藏參數(shù)，結(jié)果沒有普遍意義用于具體某個(gè)油藏的開發(fā)方案優(yōu)選及其開發(fā)效果預(yù)測概念模擬：韻律層對水錐的影響實(shí)際模擬：某氣藏邊水推進(jìn)動(dòng)態(tài)研究一、油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)簡介模擬類型二、為什么要做油藏?cái)?shù)值模擬地質(zhì)特征復(fù)雜：裂縫、斷層、尖滅、非均質(zhì)、隔夾層、多層油氣水關(guān)系復(fù)雜：多個(gè)壓力系統(tǒng)、多個(gè)油氣水界面、油氣水間互溶流體特征復(fù)雜：三維三相、復(fù)雜的相態(tài)變化、多組分1油氣藏的復(fù)雜性通過各種措施增加產(chǎn)量和利潤，是一個(gè)復(fù)雜的多因素決策過程存在地質(zhì)和工程的不確定性，需要進(jìn)行完備的風(fēng)險(xiǎn)評估剩余油以及開發(fā)潛力的分析是一個(gè)基于時(shí)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(fù)雜性二、為什么要做油藏?cái)?shù)值模擬油藏工程方法：物質(zhì)平衡法、遞減分析法、水驅(qū)特征曲線法無法考慮復(fù)雜儲(chǔ)層的地質(zhì)特征與流體變化特征無法考慮井史的時(shí)間效應(yīng)無法考慮多層、多井、復(fù)雜流體分布的綜合效應(yīng)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(shí)驗(yàn)：時(shí)間長小區(qū)塊現(xiàn)場試驗(yàn)：投資大3常規(guī)方法的局限性油藏?cái)?shù)值模擬可以考慮微觀到宏觀的各種復(fù)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(zhì)的敏感性進(jìn)行研究二、為什么要做油藏?cái)?shù)值模擬4油藏?cái)?shù)值模擬的功能對于已開發(fā)的油田核實(shí)地質(zhì)儲(chǔ)量，確定主要驅(qū)替機(jī)理（天然氣驅(qū)、注水開發(fā)）落實(shí)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(diào)整加密井的設(shè)想二、為什么要做油藏?cái)?shù)值模擬4油藏?cái)?shù)值模擬的功能輸入數(shù)據(jù)的誤差將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的誤差甚至是嚴(yán)重錯(cuò)誤;考慮因素越是全面、模型越精細(xì)，需要輸入的數(shù)據(jù)就會(huì)越多，造成誤差的可能性就會(huì)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(yàn)；有時(shí)為了擬合上動(dòng)態(tài)指標(biāo)，可能錯(cuò)誤地修改地質(zhì)模型;歷史擬合耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，因此而無法在一定的時(shí)間內(nèi)利用更多的測試資料（如分層測試資料）進(jìn)行精細(xì)擬合;有些油藏過于復(fù)雜，無法準(zhǔn)確計(jì)算，只能做機(jī)理性的描述。二、為什么要做油藏?cái)?shù)值模擬5油藏?cái)?shù)值模擬的技術(shù)局限性三、怎樣做油藏?cái)?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(dòng)態(tài)預(yù)測(7)報(bào)告編寫-根據(jù)油田的開發(fā)問題，明確油藏?cái)?shù)值模擬的目的和要求-根據(jù)目標(biāo)和資料豐富程度，確定研究的空間和時(shí)間范圍-分析所收集數(shù)據(jù)的完整度、準(zhǔn)確性、可靠性、一致性-評價(jià)數(shù)據(jù)質(zhì)量及其對模擬結(jié)果的影響-數(shù)據(jù)的校正或等效處理-提出數(shù)據(jù)補(bǔ)充、完善計(jì)劃-針對所研究的問題（流體、空間）選擇相應(yīng)的模擬軟件-設(shè)計(jì)并建立能夠合理反映油藏地質(zhì)特征及流體滲流特征的網(wǎng)格模型（矩形、徑向、混合、動(dòng)態(tài)、粗細(xì)）-完善動(dòng)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(diào)統(tǒng)一-計(jì)算初始條件下油藏壓力及流體的分布狀況-原始地質(zhì)儲(chǔ)量的擬合-零流量物質(zhì)平衡檢驗(yàn)（初始P、S不變，平衡區(qū)間無交換）(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(dòng)態(tài)預(yù)測(7)報(bào)告編寫-從投產(chǎn)開始，計(jì)算歷史生產(chǎn)時(shí)間的產(chǎn)量、含水、壓力-對比分析模型計(jì)算的生產(chǎn)指標(biāo)與實(shí)際油藏動(dòng)態(tài)的產(chǎn)別-根據(jù)擬合情況和參數(shù)的不確定性，調(diào)整地質(zhì)模型參數(shù)-分析油藏動(dòng)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?cái)?shù)值模擬？-在歷史擬合滿足工程精度條件下，預(yù)測未來生產(chǎn)動(dòng)態(tài)-評價(jià)各種開發(fā)方案和調(diào)整方案-評價(jià)各種地質(zhì)不確定性對開發(fā)效果的影響-評價(jià)油氣藏的極限開采效果-陳述模型選擇的理由，評價(jià)輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量-各種因素對開發(fā)效果影響的對比分析-詳細(xì)分析推薦方案的各項(xiàng)預(yù)測指標(biāo)-主要結(jié)果與結(jié)論-評價(jià)研究的目的是否達(dá)到基礎(chǔ)地質(zhì)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(zhì)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(gòu)造（頂部海拔）、斷層、裂縫分布儲(chǔ)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(chǔ)量分布儲(chǔ)層及流體的非均質(zhì)特征水體大小及分布四、數(shù)值模擬需要的數(shù)據(jù)巖心分析資料相對滲透率曲線（驅(qū)替和滲吸過程）毛管壓力曲線巖石的壓縮系數(shù)等對于非勻質(zhì)性強(qiáng)的油藏，盡可能提供具有代表性的多套數(shù)據(jù)四、數(shù)值模擬需要的數(shù)據(jù)流體PVT資料油相組成分析產(chǎn)出氣組成分析PobP-Bo、Co、Rs、o、oP-Bw、w、wP-Bg、g、g生產(chǎn)動(dòng)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(dòng)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、吸水剖面示蹤劑四、數(shù)值模擬需要的數(shù)據(jù)五、數(shù)據(jù)處理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(yīng)小于或等于底面深度；上一層的底面深度應(yīng)小于或等于下一層的頂面深度；有效厚度應(yīng)小于或等于砂面厚度；小層數(shù)據(jù)表與小層頂面構(gòu)造圖要一致；孔、滲、飽奇異點(diǎn)的控制；生產(chǎn)日報(bào)中，產(chǎn)量、生產(chǎn)時(shí)間與日產(chǎn)量的一致性。下層超越上層深度常見錯(cuò)誤1：構(gòu)造交叉常見錯(cuò)誤2：微構(gòu)造與油水界面矛盾油水界面應(yīng)與構(gòu)造基本一致五、數(shù)據(jù)處理2資料有效性檢查的常見問題動(dòng)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(jì)量誤差未考慮到的儲(chǔ)層滲流條件的改變（儲(chǔ)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(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)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(yàn)結(jié)果不代表地下狀態(tài)實(shí)驗(yàn)過程的不規(guī)范，壓力、溫度、測試時(shí)間為達(dá)到要求五、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(yīng)當(dāng)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3生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)的處理日產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理數(shù)值模擬中基本上定義為連續(xù)生產(chǎn)，但實(shí)際上由于修井、作業(yè)、措施、實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測，特定時(shí)期不能連續(xù)開井，存在每天的開井時(shí)間，需要按照當(dāng)日總產(chǎn)量折算到平均日產(chǎn)量。例如：某天開井12小時(shí)，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(dǎo)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(shí)這部分的誤差應(yīng)予校正清水壓井作業(yè)也會(huì)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(diǎn)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)氣油比的影響五、數(shù)據(jù)處理典型數(shù)據(jù)矛盾測井?dāng)?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(qū)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4異源數(shù)據(jù)矛盾的處理數(shù)據(jù)評價(jià)由測井?dāng)?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(qū)實(shí)驗(yàn)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)的原則六、儲(chǔ)層地質(zhì)建模復(fù)核各種靜態(tài)參數(shù)儲(chǔ)層：構(gòu)造、孔隙度、滲透率、有效厚度（或凈毛比）、原始飽和度…巖芯實(shí)驗(yàn)：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(gòu)造研究，建立網(wǎng)格構(gòu)架模型各個(gè)網(wǎng)格賦值，建立儲(chǔ)層定量地質(zhì)模型-

地質(zhì)圖件：通過數(shù)值化軟件，轉(zhuǎn)化成等值線或散點(diǎn)形式，然后賦值到網(wǎng)格單元-

數(shù)據(jù)表：通過平面插值，然后賦值到網(wǎng)格單元網(wǎng)格構(gòu)架模型儲(chǔ)層地質(zhì)模型1構(gòu)造模型技術(shù)關(guān)鍵減少網(wǎng)格數(shù)量，提高計(jì)算效率同時(shí)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(jì)算條件允許，應(yīng)直接使用精細(xì)地質(zhì)模型的三維數(shù)據(jù)體儲(chǔ)層描述定量地質(zhì)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(zhì)特征六、儲(chǔ)層地質(zhì)建模2網(wǎng)格粗化技術(shù)根據(jù)對邊底水的認(rèn)識(shí)程度及模擬任務(wù)目標(biāo)，選擇水體模型數(shù)字水體

-

網(wǎng)格水體：調(diào)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(diào)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(diào)整水體體積、水侵指數(shù)來描述水體性質(zhì)

-

穩(wěn)態(tài)水體：根據(jù)動(dòng)態(tài)分析的認(rèn)識(shí)，直接給定水侵量六、儲(chǔ)層地質(zhì)建模3設(shè)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(fù)雜的流體平衡系統(tǒng)，可劃分多個(gè)平衡區(qū)，建立非均質(zhì)的初始飽和度分布非平衡初始化-

根據(jù)對油藏的認(rèn)識(shí)，直接給定某時(shí)刻油藏的壓力及飽和度三維空間分布場地質(zhì)儲(chǔ)量的擬合六、儲(chǔ)層地質(zhì)建模4初始化六、儲(chǔ)層地質(zhì)建模簡單建模過程等值線的生成網(wǎng)格賦值地質(zhì)模型七、生產(chǎn)歷史擬合1目的驗(yàn)證地質(zhì)模型的可靠性調(diào)整、完善油藏地質(zhì)模型加深對油藏靜、動(dòng)態(tài)的認(rèn)識(shí)提高模擬預(yù)測的準(zhǔn)確性使模擬計(jì)算的油（氣）藏及油氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)更接近實(shí)際觀測值2手段確定擬合的關(guān)鍵井：數(shù)據(jù)完整可靠、生產(chǎn)時(shí)間長、能夠反映油藏主要?jiǎng)討B(tài)規(guī)律修改油藏參數(shù)，對比生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)壓力擬合指標(biāo)-

平均地層壓力-

井底靜壓-

井底流動(dòng)壓力-

井口壓力產(chǎn)量擬合指標(biāo)-

單井產(chǎn)水動(dòng)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3擬合的指標(biāo)七、生產(chǎn)歷史擬合5歷史擬合的階段根據(jù)油藏的開發(fā)階段，結(jié)合影響油藏動(dòng)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(bǔ)充能量階段、綜合調(diào)整階段、提高采收率階段突出不同階段擬合指標(biāo)的特殊性及參數(shù)調(diào)整的針對性，避免多參數(shù)與多指標(biāo)之間的交叉影響，加快擬合速度和效率4調(diào)參原則以油藏的地質(zhì)認(rèn)識(shí)為調(diào)參幅度的依據(jù)以生產(chǎn)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律為調(diào)參方向的依據(jù)歷史擬合的質(zhì)量取決于研究人員的經(jīng)驗(yàn)和人員之間的專業(yè)協(xié)作6歷史擬合的層次儲(chǔ)量擬合：調(diào)整靜態(tài)儲(chǔ)集參數(shù)趨勢擬合：整體調(diào)整精確擬合：局部調(diào)整七、生產(chǎn)歷史擬合7可調(diào)參數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)來源，分析參數(shù)的確定性及可調(diào)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(diào)整的允許范圍滲透率：不確定性最強(qiáng)，尤其是井間，考慮低滲隔斷或微裂縫，可調(diào)整幅度較大有效厚度：受鈣質(zhì)層和泥巖夾層的影響，有效厚度的可調(diào)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)：考慮到實(shí)驗(yàn)測試誤差及非儲(chǔ)層的彈性作用，允許2倍之內(nèi)的調(diào)整初始流體飽和度與初始壓力：比較確定，必要時(shí)允許小范圍的修改相對滲透率曲線:不確定性較強(qiáng)，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七、生產(chǎn)歷史擬合8壓力擬合的步驟分析影響壓力的地質(zhì)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(zhì)參數(shù)敏感性分析油藏平均壓力的擬合，調(diào)整以下參數(shù)：水體性質(zhì)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(shí)間，調(diào)整井的表皮系數(shù)調(diào)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七、生產(chǎn)歷史擬合9產(chǎn)量擬合的步驟分析影響流動(dòng)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(jìn)和指進(jìn)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(diào)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(diào)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影響檢查油藏產(chǎn)量，確保整個(gè)油藏