文档介绍：油藏数值模拟技术及应用
杨承林勘探开发科学研究院
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主讲提纲:
第一节油藏数值模拟概述
第二节油藏数值模拟基本原理
第三节油藏地质模型的建立
第四节动态历史拟合方法
第五节动态预测及方案优化
第六节应用实例分析
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第一节油藏数值模拟概述
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,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的实际过程,用来解决实际问题的一种技术和手段。
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年代
主要技术成果
最大网格结点数
模拟器性能
1950
Aronofsky和Jenkins气体径向流模型
交替方向隐式格式(ADI格式)
少于100
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(IMPES)计算方法
上游加权
数值弥散的控制
强隐式(SIP)过程
隐式计算模型
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,并且网格块可以被切除,或者从系统中消除。到60年代末,隐式计算方法得到发展,可以用来模拟油井锥进。
1970
Stone相对渗透率模型
垂向平衡概念
Tod—longstaff混相驱替计算
两点上游加权
D4直接求解方法
全速度连续隐式方法
拟函数
变泡点黑油模型
共扼梯度和正交极小化(ORTHOMIN)
基于近似因式分解的迭代方法
Peaceman油井产量、压力矫正
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力。最后隐式计算方法的进步满足了非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
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1980
代码矢量化
嵌套隐式分解
体积平衡公式
Young一Stephenson公式
自适应隐式方法
约束余量
局部网格加密
角点几何
地质统计
定义域分解
3300
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,开始进行交互数据前处理和用户图形界面显示工作。
1990
代码并行化
网格粗化
Voronoi网格
500000
油藏模拟器更加易于使用。包括用户图形界面、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。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。
当前
多相流线模型
PEBI网格自动生成技术
子波变换法
异步并行技术
旋转交错网格
百万或千万以上
水平井、分支井模拟技术。
强大的前、后处理功能。
自动拟合技术
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二、油藏数值模拟的基本过程
确定研究目标
动态预测
选择研究方法
建立地质模型
数据检查及资料输入
历史拟合
数值模拟过程
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1. 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:
(1)油藏的类型
(2)油藏的开发阶段
(3)提出的工程问题
2. 选择研究方法(模拟器)
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。
(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,即不允许突破规定的时间和成本的限制。
选用模型的基本原则是:在满足工程精度要求的条件下,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。
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3. 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。
4. 数据检查及资料输入
5. 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