油藏数值模拟

1、杨承林杨承林 勘探开发科学研究院勘探开发科学研究院4823153482315313721745389 3:122主讲提纲：主讲提纲： 第一节第一节 油藏数值模拟概述油藏数值模拟概述第第二二节节 油藏数值模拟基本原理油藏数值模拟基本原理第三节第三节 油藏地质模型的建立油藏地质模型的建立 第四节第四节 动态历史拟合方法动态历史拟合方法 第五节第五节 动态预测及方案优化动态预测及方案优化 第六节第六节 应用实例分析应用实例分析 3:123第一节第一节 油藏数值模拟概述油藏数值模拟概述 一、油藏数值模拟的发展一、油藏数值模拟的发展 油藏数值模拟是指从地下流体渗流过程中的油藏数

2、值模拟是指从地下流体渗流过程中的本质特征出发，建立描述渗流过程基本物理现象、本质特征出发，建立描述渗流过程基本物理现象、并能描述油藏边界条件和原始状况的数学模型，并能描述油藏边界条件和原始状况的数学模型，借助计算机计算求解渗流数学模型，结合油藏地借助计算机计算求解渗流数学模型，结合油藏地质学、油藏工程学通过计算机系统重现油田开发质学、油藏工程学通过计算机系统重现油田开发的实际过程，用来解决实际问题的一种技术和手的实际过程，用来解决实际问题的一种技术和手段。段。 3:124年代年代主要技术成果主要技术成果最大网格最大网格结点数结点数模拟器性能模拟器性能1950Aronofsky和和Jenkins

3、气体径向流模型气体径向流模型交替方向隐式格式交替方向隐式格式(ADI格式格式)少于少于100只能模拟小的二维模型，不能运行三维只能模拟小的二维模型，不能运行三维模型。一切必须简单：单相流体或者不模型。一切必须简单：单相流体或者不可压缩两相流体、非常简单的几何形状。可压缩两相流体、非常简单的几何形状。1960隐式压力显式饱和度隐式压力显式饱和度(IMPES)计算方法计算方法上游加权上游加权数值弥散的控制数值弥散的控制强隐式强隐式(SIP)过程过程隐式计算模型隐式计算模型对线性连续超松弛法解方程组进行矫正对线性连续超松弛法解方程组进行矫正200建立了简单的三维三相黑油模型，可以建立了简单的三维三相

4、黑油模型，可以模拟多井，井位可以任意设计，产量随模拟多井，井位可以任意设计，产量随时间变化。网格块尺寸可以变化，并且时间变化。网格块尺寸可以变化，并且网格块可以被切除，或者从系统中消除。网格块可以被切除，或者从系统中消除。到到60年代末，隐式计算方法得到发展，年代末，隐式计算方法得到发展，可以用来模拟油井锥进。可以用来模拟油井锥进。1970Stone相对渗透率模型相对渗透率模型垂向平衡概念垂向平衡概念Todlongstaff混相驱替计算混相驱替计算两点上游加权两点上游加权D4直接求解方法直接求解方法全速度连续隐式方法全速度连续隐式方法拟函数拟函数变泡点黑油模型变泡点黑油模型共扼梯度和正交极小化

5、共扼梯度和正交极小化(ORTHOMIN)基于近似因式分解的迭代方法基于近似因式分解的迭代方法Peaceman油井产量、压力矫正油井产量、压力矫正对网格定向效果的九点法对网格定向效果的九点法2000第一代组分模拟器诞生。计算速度的限第一代组分模拟器诞生。计算速度的限制使得只能用大的网格块，数值弥散严制使得只能用大的网格块，数值弥散严重。同时，初期的模型比较脆弱。由于重。同时，初期的模型比较脆弱。由于对提高采收率的强烈兴趣，对混相模型对提高采收率的强烈兴趣，对混相模型和化学驱的油藏模拟研究进行了很大努和化学驱的油藏模拟研究进行了很大努力。最后隐式计算方法的进步满足了非力。最后隐式计算方法的进步满足

6、了非等温过程解的稳定性。等温过程解的稳定性。油藏数值模拟各发展阶段技术指标对比油藏数值模拟各发展阶段技术指标对比 3:1251980代码矢量化代码矢量化嵌套隐式分解嵌套隐式分解体积平衡公式体积平衡公式Young一一Stephenson公式公式自适应隐式方法自适应隐式方法约束余量约束余量局部网格加密局部网格加密角点几何角点几何地质统计地质统计定义域分解定义域分解3300用户不再必须告知模拟器井位和如何用户不再必须告知模拟器井位和如何生产。在预测阶段，油藏模拟器负责生产。在预测阶段，油藏模拟器负责决策布井和生产。决定油井何时开始决策布井和生产。决定油井何时开始工作、何时钻新井、调整产量使其限工作、

7、何时钻新井、调整产量使其限制在分离器能力之内、保持油藏压力制在分离器能力之内、保持油藏压力在希望的数值，并且分配生产气回注在希望的数值，并且分配生产气回注和气举。另一个发展是可以模拟裂缝和气举。另一个发展是可以模拟裂缝性油藏。突破局部正方形网格连接的性油藏。突破局部正方形网格连接的一般限定，使得可以模拟穿过断层的一般限定，使得可以模拟穿过断层的油层位移。最后，开始进行交互数据油层位移。最后，开始进行交互数据前处理和用户图形界面显示工作。前处理和用户图形界面显示工作。1990代码并行化代码并行化网格粗化网格粗化Voronoi网格网格500000油藏模拟器更加易于使用。包括用户油藏模拟器更加易于使

8、用。包括用户图形界面、数据集成方面的广泛尝试，图形界面、数据集成方面的广泛尝试，以及自动网格生成软件包的发展。数以及自动网格生成软件包的发展。数值地质模型的应用，可以描述统计产值地质模型的应用，可以描述统计产生的精细参数，它的应用渐渐广泛。生的精细参数，它的应用渐渐广泛。从大量的细化地质参数到油藏模拟大从大量的细化地质参数到油藏模拟大网格参数的粗化需要大量的工作。网格参数的粗化需要大量的工作。当前当前多相流线模型多相流线模型PEBI网格自动生成技术网格自动生成技术子波变换法子波变换法异步并行技术异步并行技术旋转交错网格旋转交错网格百万百万或千或千万以上万以上水平井、分支井模拟技术。水平井、分支

9、井模拟技术。强大的前、后处理功能。强大的前、后处理功能。自动拟合技术自动拟合技术3:126 二、油藏数值模拟的基本过程二、油藏数值模拟的基本过程 确定研究目标确定研究目标动态预测动态预测选择研究方法选择研究方法建立地质模型建立地质模型数据检查及资料输入数据检查及资料输入历史拟合历史拟合数值模拟过程数值模拟过程3:1271. 确定研究目标确定研究目标对于具体的研究过程可以综合考虑以下因素：对于具体的研究过程可以综合考虑以下因素：（1）油藏的类型）油藏的类型（2）油藏的开发阶段）油藏的开发阶段（3）提出的工程问题）提出的工程问题2. 选择研究方法（模拟器）选择研究方法（模拟器）影响研究方法选择的三

10、个主要因素是：影响研究方法选择的三个主要因素是：（1）能否找到针对研究问题的相应模拟器。）能否找到针对研究问题的相应模拟器。（2）针对具体油藏模拟问题，具备对选定的模拟器作某些修改的能）针对具体油藏模拟问题，具备对选定的模拟器作某些修改的能力。力。（3）研究所允许的时间、计算机、人力及经费的限制，即不允许突）研究所允许的时间、计算机、人力及经费的限制，即不允许突破规定的时间和成本的限制。破规定的时间和成本的限制。 选用模型的基本原则是：选用模型的基本原则是：在满足工程精度要求的条件下在满足工程精度要求的条件下，以最短，以最短的时间、最少的人力和计算机费用选用最简单的数学模型和方法的时间、最少的

11、人力和计算机费用选用最简单的数学模型和方法。3:1283. 建立地质模型建立地质模型 网格模型的设计要受到模拟过程的类型、在非均质油藏中的流网格模型的设计要受到模拟过程的类型、在非均质油藏中的流体运动的复杂性、选定的研究目标、油藏描述的精确程度以及允许体运动的复杂性、选定的研究目标、油藏描述的精确程度以及允许的计算时间和成本预算等因素的影响。的计算时间和成本预算等因素的影响。4. 数据检查及资料输入数据检查及资料输入5. 历史拟合历史拟合是油藏模拟中至关重要的工作。因为一个油藏模型被建立起来是油藏模拟中至关重要的工作。因为一个油藏模型被建立起来以后，它是否完全反映油气藏实际，并未经过检验。只有

12、利用将生以后，它是否完全反映油气藏实际，并未经过检验。只有利用将生产和注入的历史数据输入模型并运行模拟器，再将计算的结果与油产和注入的历史数据输入模型并运行模拟器，再将计算的结果与油气藏的实际动态相比，才能确定模型中采用的油气藏描述是否是有气藏的实际动态相比，才能确定模型中采用的油气藏描述是否是有效的。若计算获得的动态数据与油藏实际动态数据差别甚远，就必效的。若计算获得的动态数据与油藏实际动态数据差别甚远，就必须不断地调整输入模型的基本数据，直到由模拟器计算得到的动态须不断地调整输入模型的基本数据，直到由模拟器计算得到的动态与油藏生产的实际动态达到满意的拟合为止。由于历史拟合调整参与油藏生产的

13、实际动态达到满意的拟合为止。由于历史拟合调整参数的目的是为了把真实油藏的描述搞得尽可能精确，所以，它是油数的目的是为了把真实油藏的描述搞得尽可能精确，所以，它是油藏模拟中不能缺少的重要步骤。藏模拟中不能缺少的重要步骤。3:1296. 动态预测动态预测获得了好的、可以接受的历史拟合后，就可利用该模型获得了好的、可以接受的历史拟合后，就可利用该模型来预测油气藏未来的生产动态。预测的内容包括：原油、天来预测油气藏未来的生产动态。预测的内容包括：原油、天然气和水的产量，气油比与油水比的动态，剩余油和剩余气然气和水的产量，气油比与油水比的动态，剩余油和剩余气的分布，油藏压力的变化动态，流体前缘位置，对井

14、设备和的分布，油藏压力的变化动态，流体前缘位置，对井设备和修井的要求，区域采出程度，估计油气藏最终采收率等。预修井的要求，区域采出程度，估计油气藏最终采收率等。预测的结果将作为油藏开发与管理决策的重要依据。这里所指测的结果将作为油藏开发与管理决策的重要依据。这里所指出的是，动态预测的准确性，明显地取决于采用模型的正确出的是，动态预测的准确性，明显地取决于采用模型的正确性和油藏描述的准确性与完整性。因此，花一定的时间与精性和油藏描述的准确性与完整性。因此，花一定的时间与精力对模拟的结果进行评估，判断它是否达到了预期的研究目力对模拟的结果进行评估，判断它是否达到了预期的研究目的，是十分必要的。的，

15、是十分必要的。3:1210三、油藏数值模拟的主要模型三、油藏数值模拟的主要模型 油藏数学模型的分类，一般有四种方法：油藏数学模型的分类，一般有四种方法：混相驱模型化学驱模型热采模型裂缝模型划分按油藏结构、驱动方式组分模型黑油模型气藏模型按油藏特性划分三维模型二维模型一维模型零维模型按空间维数划分三相流模型两相流模型单相流模型按流体相划分数值模拟主要模型3:1211四、油藏数值模拟在油田开发中的主要作用四、油藏数值模拟在油田开发中的主要作用 现以黑油模型为例，阐述油藏数值模拟的用途。现以黑油模型为例，阐述油藏数值模拟的用途。 1. 制定初期开发方案制定初期开发方案（1）实施方案的可行性评价。）实

16、施方案的可行性评价。 （2）优化）优化油气藏开发和生产的最佳方案。油气藏开发和生产的最佳方案。（3）模拟并优化选择开发井网、开发层系、井数和井位。）模拟并优化选择开发井网、开发层系、井数和井位。（4）模拟优化注水方式，）模拟优化注水方式，判断不同注水类型的优劣判断不同注水类型的优劣。（5）对不同开采方式的开发效果进行评估。对不同开采方式的开发效果进行评估。（6）对油藏和流体性质的敏感性进行评价。）对油藏和流体性质的敏感性进行评价。（7）估算出产量对油气开采量和经济效益的影响。估算出产量对油气开采量和经济效益的影响。3:1212四、油藏数值模拟在油田开发中的主要作用四、油藏数值模拟在油田开发中的

17、主要作用 现以黑油模型为例，阐述油藏数值模拟的用途。现以黑油模型为例，阐述油藏数值模拟的用途。2. 对已开发油田的历史进行模拟对已开发油田的历史进行模拟（1）确定产液量和生产周期。）确定产液量和生产周期。（2）确定油藏和流体特性，拟合全油田和单井的压力、含）确定油藏和流体特性，拟合全油田和单井的压力、含水率水率(气油比气油比)等历史动态。等历史动态。（3）指出油田开采过程中存在的问题。）指出油田开采过程中存在的问题。（4）确定产出的油气来自油藏的哪些层位。确定产出的油气来自油藏的哪些层位。（5）在计算机上重现油气藏的开采过程。）在计算机上重现油气藏的开采过程。 3:1213 3. 动态预测动态

18、预测 （1）评价提高采收率的方法）评价提高采收率的方法 A. 天然能量采油；天然能量采油； B. 注水开发；注水开发； C. 注气开采；注气开采； D. 注聚合物采油；注聚合物采油； E. 注表面活性剂；注表面活性剂； F. 注注CO2和其他混相驱；和其他混相驱； G. 注蒸汽；注蒸汽； H. 火烧油层；火烧油层； I. 微生物采油；微生物采油； K. 二元、三元复合驱油；二元、三元复合驱油；3:1214（2）研究剩余油饱和度分布）研究剩余油饱和度分布 A. 研究剩余油饱和度的分布范围和类型；研究剩余油饱和度的分布范围和类型； B. 单井进行调正，改变液流方向，改变注采井别；单井进行调正，改变

19、液流方向，改变注采井别； C. 扩大水驱油波及系数，改变注水层位；扩大水驱油波及系数，改变注水层位； D. 回答油田开发中所遇到的问题并提出解决问题的方法回答油田开发中所遇到的问题并提出解决问题的方法 （3）评价潜力和提高采收率的方向）评价潜力和提高采收率的方向 A. 确定井位、加密井的位置；确定井位、加密井的位置； B. 确定产量、开采方式；确定产量、开采方式； C. 确定地面和井的设备；确定地面和井的设备； D. 各种调整开发方案指标对比及经济评价。各种调整开发方案指标对比及经济评价。3:1215 4. 专题和机理问题的研究专题和机理问题的研究 （1）对比注水、注气和天然枯竭开采动态；）对

20、比注水、注气和天然枯竭开采动态； （2）研究各种注水方式的效果；）研究各种注水方式的效果； （3）研究井距、井网对油藏动态的影响；）研究井距、井网对油藏动态的影响； （4）研究不同开发层系对油藏动态的影响；）研究不同开发层系对油藏动态的影响； （5）研究不同开发方案的各种指标；）研究不同开发方案的各种指标； （6）研究单井产量对采收率的影响；）研究单井产量对采收率的影响； （7）研究注水速度对产油量和采收率的影响；）研究注水速度对产油量和采收率的影响； （8）研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态的影响；）研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态的影响； （9）验证油藏的面积和地质储量；）验

21、证油藏的面积和地质储量； （10）检验油藏数据；）检验油藏数据； （11）评价各种可能的评价各种可能的EOR方案及其实施方法方案及其实施方法。 3:1216 五、当前常用的应用软件简介五、当前常用的应用软件简介 1. Desktop VIP油藏数值模拟软件油藏数值模拟软件Desktop VIP油藏数值模拟软件是美国油藏数值模拟软件是美国兰兰德马克公司德马克公司开发的开发的并行模拟软件并行模拟软件。并行油藏并行油藏数值模拟是近年发展起来的新技术数值模拟是近年发展起来的新技术，既能处既能处理大规模油藏数值模拟和超大规模油藏数值理大规模油藏数值模拟和超大规模油藏数值模拟模拟，同时又能加快小规模油藏数

22、值模拟的同时又能加快小规模油藏数值模拟的运算速度运算速度，使模拟更大、更快、更准确使模拟更大、更快、更准确，缩缩短研究周期短研究周期。3:1217 五、当前常用的应用软件简介五、当前常用的应用软件简介 1. Desktop VIP油藏数值模拟软件油藏数值模拟软件Desktop VIP油藏数值模拟软件包括了多个模拟油藏数值模拟软件包括了多个模拟模块：模块： （1）VIP-BLACKOIL 三维三相黑油模型三维三相黑油模型 （2）VIP-COMP组份状态方程控制的组份组份状态方程控制的组份模型模型 （3）VIP-THERMTM 热采模型热采模型 （4）VIP-POLYMER聚合物驱模型聚合物驱模型

23、 （5）VIP-DUAL裂缝模型裂缝模型3:1218 五、当前常用的应用软件简介五、当前常用的应用软件简介3:1219包括11个模块：GEOLINKGRIDGENR PRCOREDT_PVTCURVEDPREXECARRAY3DVIEWPLOTVIEWVIP_COREVIP_EXEC前处理模块：后处理模块：主模块：3:1220各模块之间的关系：各模块之间的关系：GEOLINKARRAYVIP_COREGRIDGENRPRCOREDT_PVTCURVEDPREXECVIP_EXECPLOTVIEW3DVIEW3:1221模块类模块类模块名模块名主要功能主要功能前处理前处理Geolink三维可视化

24、模型数据转换到模拟模型Gridgenr数据数字化输入、模型网格化Array网格属性插值计算Prexec为动态模型处理生产数据Dtpvt组分相态分析后处理后处理3dview三维可视化观察模拟结果2dview二维可视化观察模拟结果Plotview模拟生产曲线分析Simout简化二维可视化生产曲线主模型主模型Vip-exec黑油模型Vip-comp*多组分模型VIPVIP软件各模块的主要功能：软件各模块的主要功能： 3:1222GEOLINKGEOLINK是一种将地质、地层或地质统计模型是一种将地质、地层或地质统计模型转换成用于油藏模拟的成熟的转换成用于油藏模拟的成熟的3D3D工具。对非常工具。对非

25、常详细的测井数据和地震数据进行重组，就能在详细的测井数据和地震数据进行重组，就能在不牺牲精度的情况下开发一种更简单的模型结不牺牲精度的情况下开发一种更简单的模型结构用于模拟。构用于模拟。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：3:1223 GRIDGENR GRIDGENR 用以详细描述油藏的三维地质结构和油藏的性质，用以详细描述油藏的三维地质结构和油藏的性质，把油藏描述的数据编辑成主模型所需的格式，尤其是可以输入和编把油藏描述的数据编辑成主模型所需的格式，尤其是可以输入和编辑各种等值线图，如等深图、等厚图、井位构造图、孔、渗、饱等辑各种等值线图，如等深图、等厚图、井位构造图、孔、渗、饱等值图等。

26、可以在打印机或绘图仪上输出图件。值图等。可以在打印机或绘图仪上输出图件。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：3:1224GRIDGENR GRIDGENR 能够对初始化油藏模型进行网格化、能够对初始化油藏模型进行网格化、计算和观察，即把油藏模型细分成三维计算和观察，即把油藏模型细分成三维“网网格块格块”供计算机进行模拟计算。能容易地进供计算机进行模拟计算。能容易地进行局部网格加密定义，用于地质上模拟复杂行局部网格加密定义，用于地质上模拟复杂特性的特性的3D3D网格化，能粗化由网格化，能粗化由GeoLinkGeoLink生成的生成的3D3D地质模型，并在模拟之前用地质模型，并在模拟之前用3DVI

27、EW3DVIEW可视化可视化你的结果。你的结果。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：3:1225PREXEC PREXEC 一个收集和准备各种油藏生产数据的工具。可以：一个收集和准备各种油藏生产数据的工具。可以：1 1）输入新的模拟数据或修改已有的模拟数据；）输入新的模拟数据或修改已有的模拟数据；2 2）从别的资源引入油水井生产数据；）从别的资源引入油水井生产数据；3 3）自动产生运行主模型所需的模拟记录文件；）自动产生运行主模型所需的模拟记录文件；4 4）自动生成多个不同的模拟研究方案。）自动生成多个不同的模拟研究方案。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：3:1226VIP_CORE VIP

28、_CORE 是是VIPVIP系列软件的初始系列软件的初始化模块，用来计算模拟模块所需用化模块，用来计算模拟模块所需用到的油藏初始条件。到的油藏初始条件。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：VIP_EXEC VIP_EXEC 是是VIPVIP系列软件的主模块，系列软件的主模块，用来运行与时间有关的模拟计算，用来运行与时间有关的模拟计算，计算油藏压力和饱和度随时间和工计算油藏压力和饱和度随时间和工作制度的变化。作制度的变化。3:1227主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：PLOTVIEW PLOTVIEW 是一个绘图工具，根据是一个绘图工具，根据VIPVIP模拟结果绘制油井模拟结果绘制油井生产曲线

29、，把结果与实际生产资料或其他方案对比。生产曲线，把结果与实际生产资料或其他方案对比。3:1228利用利用 PLOTVIEW PLOTVIEW 可以：可以：1 1）观察模拟结果彩图，可在同一显示画）观察模拟结果彩图，可在同一显示画面上迭合多条曲线，逐一对比；面上迭合多条曲线，逐一对比；2 2）创建多画面，包括不同绘图数据组合；）创建多画面，包括不同绘图数据组合；3 3）观察曲线内的单个数据点；）观察曲线内的单个数据点；4 4）控制绘图曲线（图头、图例、坐标等）控制绘图曲线（图头、图例、坐标等）的显示属性。的显示属性。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：3:12293DVIEW 3DVIEW 是一

30、个三是一个三维油藏可视化软件维油藏可视化软件包，可将油藏模拟包，可将油藏模拟计算结果以三维视计算结果以三维视图形式呈现出来，图形式呈现出来，具备缩放、拖拉、具备缩放、拖拉、旋转、切割等功能，旋转、切割等功能，给油藏模拟人员和给油藏模拟人员和油藏工程师提供一油藏工程师提供一个形象分析工具。个形象分析工具。主要模块功能介绍：主要模块功能介绍：3:1230可以解决以下问题：可以解决以下问题：油藏地质模型的可视化油藏地质模型的可视化可以观察到地下流体可以观察到地下流体的流动的流动再现油藏及单井的开发历史再现油藏及单井的开发历史定量研究剩余油分布规律、为剩余油的挖潜提供依定量研究剩余油分布规律、为剩余油

31、的挖潜提供依据据开发方案研究（开发井位部暑、注采井网、注水开发方案研究（开发井位部暑、注采井网、注水方式及采油方式研究等），开发方案指标预测与方式及采油方式研究等），开发方案指标预测与对比对比 3:12312. CMG CMG是是Canada Model Group（加拿大计算机模拟软件集团）的缩写，（加拿大计算机模拟软件集团）的缩写，是全球最大的油藏数值模拟软件独立开发商，在全球是全球最大的油藏数值模拟软件独立开发商，在全球45个国家拥有客户。个国家拥有客户。该软件能完成油藏开发方案设计即开发方案概念设计、详细开发方案设该软件能完成油藏开发方案设计即开发方案概念设计、详细开发方案设计和开发方

32、案调整等工作。计和开发方案调整等工作。CMG软件包括以下功能模块：软件包括以下功能模块：（1）地质建模）地质建模（ModelBuilder）：主要通过测井解释成果、地震解释成果、：主要通过测井解释成果、地震解释成果、储层地质及实验分析构造气藏三维地质模型，建立油藏网格属性。储层地质及实验分析构造气藏三维地质模型，建立油藏网格属性。（2）三采）三采模型模型（START）：）：用于用于聚合物驱油、二元复合驱、三元复合驱、聚合物驱油、二元复合驱、三元复合驱、凝胶驱油、可动凝胶驱油等数值模拟，凝胶驱油、可动凝胶驱油等数值模拟，START模块是模块是CMG最主要的特最主要的特色。色。（3）组分模型）组分

33、模型（GEM）：）：用于凝析气藏和稠油热采用于凝析气藏和稠油热采模拟。模拟。（4）黑油模型（）黑油模型（IMEX）：）：用于油藏和一般气藏模拟计算用于油藏和一般气藏模拟计算。（5）相态计算模块）相态计算模块（WinProp）：适用于相态转换计算。）：适用于相态转换计算。（6）后处理模块）后处理模块（包括（包括Results Graph、Results 3D、Results Report等模块）：等模块）：可对模拟结果进行二维、三维动态显示，可直接出报告。可对模拟结果进行二维、三维动态显示，可直接出报告。 3:1232CMG的的一些主要特征和功能为：一些主要特征和功能为：（1）自适应隐式方法）自

34、适应隐式方法 （2）双孔）双孔/双渗双渗（3）拟混相驱选项）拟混相驱选项 （4）聚合物模型选项）聚合物模型选项 （5）断层油藏选项）断层油藏选项 （6）井的全隐式处理）井的全隐式处理 （7）矩阵求解方法）矩阵求解方法 （8）局部网格加密）局部网格加密 （9）尖灭层）尖灭层 （10）油藏初始化）油藏初始化 （11）灵活的网格系统）灵活的网格系统 （12）可变泡点）可变泡点 （13）水区模型）水区模型 （14）输入）输入/输出单位输出单位（15）可移植性）可移植性 （16）绘图系统）绘图系统3:12333. Eclipse模拟系统模拟系统 Eclipse软件是斯伦贝谢公司开发的一套能与软件是斯伦贝

35、谢公司开发的一套能与地质建模软件地质建模软件Petrel对接的油藏数值模拟软件，对接的油藏数值模拟软件，是一个并行化的可以模拟黑油、组分、热采等问是一个并行化的可以模拟黑油、组分、热采等问题的成熟软件。题的成熟软件。Eclipse油藏数值模拟软件油藏数值模拟软件广泛开广泛开展了从油藏到气藏展了从油藏到气藏、从常规油田到特殊类型油气从常规油田到特殊类型油气田、从常规模拟研究到特殊模拟研究等多方面的田、从常规模拟研究到特殊模拟研究等多方面的应用。应用。 2003a包括如下模块：主模型包括如下模块：主模型:黑油、组份、黑油、组份、热采、流线法热采、流线法，运行平台运行平台:Eclipse Offic

36、e，前后处前后处理理：FloGrid、PVTi、SCAL、Schedule、SimOpt、VFPi、FloViz、WelTest200。 3:12343. Eclipse模拟系统模拟系统3:12353. Eclipse模拟系统模拟系统3:12363. Eclipse模拟系统模拟系统性能：性能： （1）能够模拟各种类型的油气藏，包括砂岩油气藏、裂缝性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。双孔双渗油气藏、凝析油气藏和低渗透油气藏。（2）能够模拟多种开采方式，包括一次、二次、三次采油。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

37、水开采、注气开采和循环注气开采。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，其中包括聚合物驱、混合相在三次采油中有多种选项，其中包括聚合物驱、混合相驱（包括气水交替混驱）、表面活性剂驱和泡沫驱等。驱（包括气水交替混驱）、表面活性剂驱和泡沫驱等。（3）Eclipse可在下列单处理器机器上运行：可在下列单处理器机器上运行：Sun，SGI，IBM，PC（Win98/ NT/2000，Linux）。3:1237（4）具有正交网格、径向网格、角点网格和非结构具有正交网格、径向网格、角点网格和非结构PEBI网格。网格。Eclipse的的PEBI网格既具有正交网格的正交性，又具有

38、角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。边形等多面体网格。（5）能够进行垂向和水平网格局部加密（笛卡尔、径向、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）。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。消或实施局部网格加密。（6 6）各种网格都可以在某种数量或空间尺寸的约束下自动生各种网格都可以在某种数量或空间

39、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。成，并自动计算模型所需的各种参数场。3:1238（7 7）网格可以通过符合网格可以通过符合POSC国际标准的公共数据库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是个一体化的产品，它支持三维油藏描述是个一体化的产品，它支持三维油藏描述标准格式标准格式RESCUE（基于（基于POSC标准）输入，也标准）输入，也可以直接读入二维地质图件形成网格系统。可以直接读入二维地质图件形成网格系统。 （8） Eclipse有一套严格的粗化原则、有一套严格的粗化原则、 多级粗化的多级粗化的参数

40、计算方法和粗化结果的快速直观检验方参数计算方法和粗化结果的快速直观检验方法。法。 Eclipse对于复杂非均匀油藏实行多级粗化，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（对单相、多相数据从岩心级（1-20cm）、岩相级）、岩相级（20cm-4m）、区段级（）、区段级（4-100m）到油田级）到油田级（100m-N）做系统的粗化。）做系统的粗化。 3:1239第第二二节节 油藏数值模拟基本原理油藏数值模拟基本原理 油藏特性油藏特性（储层（储层+流体）流体）初始条件初始条件边界条件边界条件辅助方程辅助方程创建：创建：数学模型数学模型转化为：转化为：数值模型数值模型得到：得到：计算机

41、模型计算机模型展现或预测：展现或预测：油藏生产过程油藏生产过程离散化、线性化离散化、线性化数值解、编程数值解、编程3:1240 一、建立油藏地质模型的基本步骤一、建立油藏地质模型的基本步骤 建立油藏数值模型的基本步骤是：建立油藏数值模型的基本步骤是： 1. 数据准备：数据准备：包括网格数据、表格数据、动态参包括网格数据、表格数据、动态参数和其它参数。数和其它参数。 2. 数字化：数字化：将油藏各种等值线和网格图输入计算将油藏各种等值线和网格图输入计算机，由计算机读出网格的各种参数。机，由计算机读出网格的各种参数。 3. 网格的选择：网格的选择：考虑网格定向、尺寸和形状。考虑网格定向、尺寸和形状

42、。第三节第三节 油藏地质模型的建立油藏地质模型的建立 3:1241 二、建立地质模型的基本原则二、建立地质模型的基本原则 1. 考虑储层、流体之间的相互联系和相互影响，不宜人为将一考虑储层、流体之间的相互联系和相互影响，不宜人为将一个油藏整体切割成多个独立的单元进行模拟研究。个油藏整体切割成多个独立的单元进行模拟研究。2. 考虑油藏受边水、底水的影响。在平面区域内，平面网格在考虑油藏受边水、底水的影响。在平面区域内，平面网格在覆盖全部研究区的基础上，适当向外扩展。在垂向上适当增覆盖全部研究区的基础上，适当向外扩展。在垂向上适当增加模拟层。加模拟层。3. 如果油藏带有气顶，考虑油藏与它上方的气顶

43、和与它下方的如果油藏带有气顶，考虑油藏与它上方的气顶和与它下方的水体处于一个统一的水动力学体系中，气顶的开采和边水以水体处于一个统一的水动力学体系中，气顶的开采和边水以及注水井的作用都对油藏生产产生较大影响。因此在模拟过及注水井的作用都对油藏生产产生较大影响。因此在模拟过程中必须同时考虑气井、油井和水井的共同作用。程中必须同时考虑气井、油井和水井的共同作用。3:1242 二、建立地质模型的基本原则二、建立地质模型的基本原则 4. 油藏的开采受夹层、隔层影响较大，因此，在建立模型时要充分反映夹油藏的开采受夹层、隔层影响较大，因此，在建立模型时要充分反映夹层、隔层的特性。层、隔层的特性。5. 为了

44、保证能充分反映油田开发过程中调整措施（新投生产井、转层、补为了保证能充分反映油田开发过程中调整措施（新投生产井、转层、补孔、老井转注转气转采、卡堵、关停等），同时考虑模拟计算的速度，孔、老井转注转气转采、卡堵、关停等），同时考虑模拟计算的速度，动态时间段步长的选取不宜以季度或日产为时间单位，以月为划分单元动态时间段步长的选取不宜以季度或日产为时间单位，以月为划分单元比较合适。比较合适。6. 为了减少计算网格节点，平面上去掉有效渗透率、孔隙度、厚度为零的为了减少计算网格节点，平面上去掉有效渗透率、孔隙度、厚度为零的区域；在垂向上充分考虑地质条件（隔夹层和底水），为了保证达到较区域；在垂向上充分考

45、虑地质条件（隔夹层和底水），为了保证达到较高的模拟精度。高的模拟精度。7. 网格大小和多少，考虑了计算机的容量、计算速度和模拟精度。网格大小和多少，考虑了计算机的容量、计算速度和模拟精度。 3:1243三、网格划分三、网格划分 建立网格必须考虑以下几个方面的问题：建立网格必须考虑以下几个方面的问题： 1. 选择合理的网格系统选择合理的网格系统 2. 网格定向网格定向 3. 网格尺寸网格尺寸四、网格的赋值四、网格的赋值根据各小层在参数井点处的属性参数值，内插出各节根据各小层在参数井点处的属性参数值，内插出各节点处的属性值（如孔隙度、渗透率、油藏顶部深度、有点处的属性值（如孔隙度、渗透率、油藏顶部

46、深度、有效厚度、砂岩厚度、初始饱和度、初始压力等），得到效厚度、砂岩厚度、初始饱和度、初始压力等），得到网格节点的初始参数场，并在水驱拟合过程中根据实际网格节点的初始参数场，并在水驱拟合过程中根据实际油水井生产关系进行适当调整，最终获得符合实际的物油水井生产关系进行适当调整，最终获得符合实际的物性参数场。性参数场。3:1244五、模拟所需的参数及其确定方法五、模拟所需的参数及其确定方法在进行油藏数值模拟计算之前，通常要在进行油藏数值模拟计算之前，通常要确定模拟过程中所需的众多参数，这些参确定模拟过程中所需的众多参数，这些参数可分为：油藏及储层数据、流体性质数数可分为：油藏及储层数据、流体性质数

47、据及现场动态数据等三大类。所选用的模据及现场动态数据等三大类。所选用的模拟器不同，所需要的参数会有差异，这里拟器不同，所需要的参数会有差异，这里以黑油模型为例加以说明。以黑油模型为例加以说明。3:1245五、模拟所需的参数及其确定方法五、模拟所需的参数及其确定方法1. 油藏及储层数据油藏及储层数据 （1）数据来源）数据来源 数据来源于地震资料、岩心分析、测井解释、试井分数据来源于地震资料、岩心分析、测井解释、试井分析、油藏资料及信息等。析、油藏资料及信息等。 通过地震资料分析可获得以下与模拟有关的信息：通过地震资料分析可获得以下与模拟有关的信息： 构造大小、形状、走向及连续性；构造大小、形状、

48、走向及连续性； 油藏总厚度；油藏总厚度； 断层及其连续性；断层及其连续性； 油层的接触关系；油层的接触关系； 流体类型流体类型气体或液体；气体或液体； 井间层析技术可提供漏掉油气分布的情况。井间层析技术可提供漏掉油气分布的情况。3:1246通过岩心分析可获得与黑油模拟有关的地质信息和工程信息：通过岩心分析可获得与黑油模拟有关的地质信息和工程信息：地质信息：包括地层的岩性、沉积结构、孔隙类型、流动能力、油气显示状况、地质信息：包括地层的岩性、沉积结构、孔隙类型、流动能力、油气显示状况、所在地层厚度。所在地层厚度。 油藏信息：包括孔隙度、渗透率及二者的关系，油层含油饱和度和剩余油饱和油藏信息：包括

49、孔隙度、渗透率及二者的关系，油层含油饱和度和剩余油饱和度分布，相对渗透率、地层润湿性和毛管压力、孔隙容积压缩系数等。度分布，相对渗透率、地层润湿性和毛管压力、孔隙容积压缩系数等。油藏的基础参数如下：油藏的基础参数如下： 油藏参照压力；油藏参照压力； 油藏参照压力下对应的参照深度；油藏参照压力下对应的参照深度； 油水界面；油水界面； 油气界面；油气界面； 地面原油密度；地面原油密度； 束缚水饱和度；束缚水饱和度； 油藏温度；油藏温度； 原始条件下的地层水粘度；原始条件下的地层水粘度； 原始条件下的地下原油粘度；原始条件下的地下原油粘度； 岩石压缩系数；岩石压缩系数； 标准压力；标准压力； 标准温

50、度。标准温度。 3:1247 （2）黑油模拟所需描述油藏性质变化的等值图）黑油模拟所需描述油藏性质变化的等值图主要包括：主要包括： 油藏的构造图；油藏的构造图； 有效厚度和总厚度等值线图；有效厚度和总厚度等值线图； 每一层的孔隙度分布图；每一层的孔隙度分布图； 每一层的岩石区域分布图；每一层的岩石区域分布图； 每一层的含水饱和度分布图；每一层的含水饱和度分布图； 每一层的渗透率分布图，包括水平和垂直各方向。每一层的渗透率分布图，包括水平和垂直各方向。3:1248（3）所需的其它有关油藏数据）所需的其它有关油藏数据 相对渗透率；相对渗透率； 毛管压力；毛管压力； 岩石压缩系数；岩石压缩系数； 垂

51、向渗透率；垂向渗透率； 绝对渗透率分布；绝对渗透率分布； 原始含水饱和度分布原始含水饱和度分布。3:12492. 流体性质流体性质 对黑油样品进行一系列实验室分析，可以得到以对黑油样品进行一系列实验室分析，可以得到以下黑油模拟所需的流体数据：下黑油模拟所需的流体数据： 原油、气体及水的地层体积系数与地层压力的原油、气体及水的地层体积系数与地层压力的关系；关系； 原油、气体及水的粘度与压力的关系；原油、气体及水的粘度与压力的关系； 原油、气体及水压缩系数与压力的关系；分离原油、气体及水压缩系数与压力的关系；分离器条件下的原油地层体积系数；器条件下的原油地层体积系数； 分离器条件下的溶解气量；分离

52、器条件下的溶解气量； 油、气、水的地面、地下密度。油、气、水的地面、地下密度。3:12503. 现场动态数据的采集现场动态数据的采集当把地面、岩石和流体数据恰当地输入模型后，当把地面、岩石和流体数据恰当地输入模型后，由模型程序可计算出流体性质、储量及其分布。为进由模型程序可计算出流体性质、储量及其分布。为进行动态监测，必须提供动态数据。它包括完井数据和行动态监测，必须提供动态数据。它包括完井数据和注采数据。注采数据。生产历史数据主要包括：生产历史数据主要包括： （1）单井开发历史中的日产油量、日产水量、日产）单井开发历史中的日产油量、日产水量、日产气量、累积产油量、累积产水量、综合含水率及压力

53、气量、累积产油量、累积产水量、综合含水率及压力变化；变化；（2）油藏的日产油量、日产水量、累积产油量、综）油藏的日产油量、日产水量、累积产油量、综合含水率及压力变化。合含水率及压力变化。3:1251完井数据主要包括：完井数据主要包括： 生产层位、射孔井段的改变；生产层位、射孔井段的改变； 射孔层段渗透率（射孔层段渗透率（K）与厚度（）与厚度（H）的乘积）的乘积KH值。值。模拟过程可以有定油或定液生产两种方式，其中，定液方式模拟过程可以有定油或定液生产两种方式，其中，定液方式是将油藏单井日产液量作为输入数据，注入井以单井日注水量作是将油藏单井日产液量作为输入数据，注入井以单井日注水量作为输入数据

54、。单井分层的产油量、产水量根据油藏数值模拟软件为输入数据。单井分层的产油量、产水量根据油藏数值模拟软件自动计算，其大小取决于生产井射孔位置的渗透率、厚度、地层自动计算，其大小取决于生产井射孔位置的渗透率、厚度、地层压力和流压等地质资料。在注水井无吸水剖面的条件下，分层注压力和流压等地质资料。在注水井无吸水剖面的条件下，分层注水量根据油藏数值模拟软件自动计算，在有吸水剖面的情况下，水量根据油藏数值模拟软件自动计算，在有吸水剖面的情况下，同时考虑吸水剖面进行适当调整。同时考虑吸水剖面进行适当调整。 3:1252一、历史拟合内容一、历史拟合内容 1. 油藏地质储量；油藏地质储量；2. 油藏压力；油藏

55、压力；3. 油藏的开发指标：包括油藏综合含水率、油藏日平均产油油藏的开发指标：包括油藏综合含水率、油藏日平均产油量、油藏日平均产水量、油藏累积产油量和油藏采出程度量、油藏日平均产水量、油藏累积产油量和油藏采出程度等；等；4. 气油比的变化；气油比的变化；5. 单井的开发指标：包括单井含水率、单井日平均产油量、单井的开发指标：包括单井含水率、单井日平均产油量、单井日平均产水量、单井累积产油量等；单井日平均产水量、单井累积产油量等； 第四节第四节 动态历史拟合方法动态历史拟合方法 3:1253 二、历史拟合原则二、历史拟合原则1. 整体部署，先全区，后单井。整体部署，先全区，后单井。2. 平面调整

56、，改变某些地质参数，修正各口井的拟合误差，按井平面调整，改变某些地质参数，修正各口井的拟合误差，按井组或井区调整以注水井为中心的井组，调整水量的分配比例。组或井区调整以注水井为中心的井组，调整水量的分配比例。3. 纵向调整，先做到见水时间拟合好，其次做到近期投产井的生纵向调整，先做到见水时间拟合好，其次做到近期投产井的生产动态拟合，主要通过修改相渗曲线及渗透率分布实现。产动态拟合，主要通过修改相渗曲线及渗透率分布实现。4. 参数调整范围，调整参数种类和数量既要满足拟合需要，又要参数调整范围，调整参数种类和数量既要满足拟合需要，又要考虑参数本身的精度及对修改指标的敏感程度。下面是一些参考虑参数本

57、身的精度及对修改指标的敏感程度。下面是一些参数的调整范围分析：数的调整范围分析： （1）孔隙度。）孔隙度。如果油层大量岩心分析资料表明，油层孔隙度如果油层大量岩心分析资料表明，油层孔隙度在在19到到21之间，变化范围不大，则把孔隙度视为确定参数，之间，变化范围不大，则把孔隙度视为确定参数，不做修改，或允许改动范围在不做修改，或允许改动范围在3。3:1254（2）渗透率。渗透率。渗透度在任何油田都是不确定参数。这不仅是由于测井解释的渗渗透度在任何油田都是不确定参数。这不仅是由于测井解释的渗透率值和岩心分析值误差较大，而且根据渗透率的特点，井间的渗透率分布透率值和岩心分析值误差较大，而且根据渗透率

58、的特点，井间的渗透率分布也是不确定的。因此对渗透率的修改，允许范围较大，可放大或缩小也是不确定的。因此对渗透率的修改，允许范围较大，可放大或缩小23倍倍或更多。或更多。 （3）岩石与液体的压缩系数。岩石与液体的压缩系数。液体的压缩系数是实验测定的，变化范围小，认液体的压缩系数是实验测定的，变化范围小，认为是确定的。而岩石的压缩系数虽然也是实验室测定的，但受岩石内饱和液为是确定的。而岩石的压缩系数虽然也是实验室测定的，但受岩石内饱和液体和应力状态的影响，有一定变化范围，而且与有效厚度相连的非有效部分，体和应力状态的影响，有一定变化范围，而且与有效厚度相连的非有效部分，也有一定孔隙和流体在内，在开

59、发过程中也起一定弹性作用，因此，液体压也有一定孔隙和流体在内，在开发过程中也起一定弹性作用，因此，液体压缩系数调整范围较大。缩系数调整范围较大。（4）初始流体饱和度和初始压力。）初始流体饱和度和初始压力。认为是确定参数，必要时允许小范围内修改。认为是确定参数，必要时允许小范围内修改。（5）相对渗透率曲线。相对渗透率曲线。由于油藏模拟模型的网格粗，网格内部存在非均质，其由于油藏模拟模型的网格粗，网格内部存在非均质，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作是不影响不可忽视，这与均质岩心的情况不同。因此相对渗透率曲线应看作是不确定参数。在拟合过程中，给出较好的初始值，但仍允许

60、做适当修改。确定参数。在拟合过程中，给出较好的初始值，但仍允许做适当修改。（6）油气的油气的PVT性质。性质。视为确定参数。视为确定参数。（7）油水界面。）油水界面。在资料不多的情况下，允许在一定范围内修改。在资料不多的情况下，允许在一定范围内修改。3:12555. 研究所取得的各种油层物性参数的不确定性，应尽可能挑选那研究所取得的各种油层物性参数的不确定性，应尽可能挑选那些不确定性比较大的物性参数进行调整，对于那些比较可靠的些不确定性比较大的物性参数进行调整，对于那些比较可靠的参数则尽可能不调或少调。参数则尽可能不调或少调。6. 掌握油层物性参数对所要拟合的动态参数之间的敏感性，拟合掌握油层