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《油藏数值模拟》第一章绪论

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油藏数值模拟实用技能培训

油藏数值模拟实用技能培训
9.3 基本假设 等温渗流过程 考虑油气水三相，每一相的渗流均遵守达西定律 油藏烃类中含有油气两个组分
- 油组分：大气压下差异分离残存下来的液体 - 气组分：全部分离出来的天然气
油藏烃类中含有油气两相
- 油相：包括油组分和以溶解气方式存在的气组分
- 气相：以自由气方式存在的气组分
油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的 油水两相不互溶，气水两相不互溶 岩石微可压缩，渗透率各向异性 流体可压缩，考虑渗流过程中重力、毛管力的影响
一、什么是油气藏数值模拟？ 二、为什么要做油藏数值模拟？ 三、怎么做油藏数值模拟？
前 言 1 油气田开发的任务
技术方法
类比 经验 油藏工程 数值模拟 物理模拟 开发实验
确定井位，优化井网
确定开发方式 确定开采速度，保持长期稳产高产
寻找油气田开发中后期剩余储量的富集区域，确定调整方案
正韵律
反韵律
复合韵律
均质油层
概念模拟：韵律层对水锥的影响
实际模拟：某气藏边水推进动态研究
一、什么是油藏数值模拟 ？ 5 模拟范围
5.1 单井模拟
- 通常用r-z坐标系 - 评价各种完井措施、预测直井的锥进动态、数值试井
5.2 剖面模拟
- 通常用x-z坐标系 - 研究与重力有关的问题，如：水驱、气驱的纵向动态
* 定解条件、辅助方程略
2.2 一维油水两相
A o KK ro Po D [ ( o g )] qo A (o S o ) o x x t x [ A w KK rw ( Pw w g D )] qw A (w S w ) x w x x t
70年代：计算机快速升级，带动了油藏数值模拟的迅猛发展，计算速度达到

油藏数值模拟精品PPT课件

油藏数值模拟精品PPT课件
（2）油层中所含流体——油、气、水的组分各不相同，在油藏条件下 表现出的物理化学性质差异很大。在开发过程中，油层中的流体与岩 石相互作用往往产生比较复杂的物理化学现象，如凝析反凝析、毛细 管力、多相流体相对渗透率、扩散、吸附等有的目前在理论上还难以 描述清楚。有的在实验室虽然可以进行，但大范围的研究无法进行。
油藏数值模拟研究内容 油（气）藏：在单一圈闭中具有同一压力系统的基本聚集。 如果圈闭中只聚集了石油，称为油藏，只聚集了天然气，称 为气藏。一般的工业油藏：具有一定的储量；储层温度小于 储层流体的临界温度。一般的工业气藏：具有一定的储量； 储层温度大于储层流体的临界温度。一个油气藏中可以有几 个含油气砂层时，称为多层油气藏。
油藏数值模拟的必要性
一、油藏模拟是现代油藏经营管理的一部分。关于油藏经 营管理，人们常常定义为资源的合理的分配，目的：以最 小的投资和操作提高采收率，获取最大的经济效益。提高 采收率与投入通常是一对矛盾的事物，如果不计较成本， 可能获取最大的油气采收率；同样，如果油藏经营者不愿 意管理有限的资源，成本也可能降到最低。油田管理者研 究的主要目的是从油藏的现状出发，以最小的资金投入获 得最大采收率所需要的最佳条件。而油藏数值模拟是获得 这一目标最高级的方法。
先行课程
数学与计算机、地质、（采油）化学、热工学、油层物理、采油工程、油藏 工程、 渗流力学等。 1、地质模型：建立三维地质模型，涉及构造、储层、沉积相、测井等随机建模。 2、油层物理：油层岩性和物性，油层流体的性质。 3、渗流力学：多相流体在多孔介质中的流动，包括物理化学渗流，温度场、渗流 场，压力场，岩石场之间的耦合的关系。 4、采油工程和油藏工程：解决油气田开发过程中的工程问题。包括井筒和地层。 5、（采油）化学：解决各种化学剂在油藏中的作用，特别是化学剂驱油。 6、热工学：解决注入流体的热量与地层流体和岩石的交换问题，特别是蒸汽吞吐， 火烧油层，注热水和气的采油过程。 7、数学与计算机：特别是计算数学、数值分析和线性代数等。通过计算机编程转 换为计算机语言。没有计算机就没有现代意义的数值模拟。

高等院校石油天然气类规划教材

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2019年5月21日
感谢你的观看 定价：25.00元
3
高等院校石油天然气类规划教材
石油工程生产实习教程 采油分册
吴国云 罗晓慧 主编
内容提要
本书以油气生产工艺流程为主线，详细介 绍了油气生产安全基本知识，有杆泵采油基 本工艺技术，其他机械采油工艺技术，油气 水处理工艺技术，油气井生产测试工艺技术， 油水井动态分析知识，井下作业工艺技术， 天然气开采工艺技术等基本理论和操作技术。 其中的操作项目按照人员要求及准备工作、 操作步骤、技术要求、安全要求四个方面进 行讲述。本书选用了大量的示意图，使读者 能够更加直观地理解和领会相关工艺技术。
也201可9年作5月为21日矿场工程技术人员的参考书。 感谢你的观看 定价：25.00元
6
高等学校教材
提高石油采收率基础实验指导书
宋文玲 马文国 主编
内容提要 本教材以基础化学、物理化学、
油层物理等基础课为先修课的专业课 程实验指导教材。主要介绍各种提高 原油采收率技术中涉及方法模拟实验 和参数的测试方法。
工程和石油机械工程等专业的工程流体力学
出版时间：2015.3 书号：978-7-5183-0643-5
教201材9年，5月也21日可供石油工程技术人员的参考。 感谢你的观看 定价：39.00元
1
石油高等院校特色规划教材
钻井与完井工程概论
金业权 刘 刚 编
内容简介
本书主要讲述油气井钻井和完井过程中
目录
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
岩石基本参数测试 流体基本参数测定 工程技术基础实验 综合设计实验 渗流力学实验 工程流体力学实验
读者对象
本书论述的实验内容基本包括了石油工程

油藏数值模拟方法.pptx

油藏数值模拟方法.pptx
油藏数值模拟技术从 50 年代的提出到 90 年代间历经 40 年的发展，日益成熟。现在 进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有 力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用 非常广泛。
油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模 拟研究，且可重复、周期短、费用低。
合并在一起,使油藏的数值模拟的网格系统反映出地质沉积特点。网格合并可以按不同井组、 区块进行合并计算, 为井组模型和分区模拟提供数据模型。模拟还可以按不均匀网格, 考虑 水平方向非均质性及储量分布程度因素等进行内插计算, 提供不均匀网格模型。
⑤动态地质建模 动态地质建模是壳牌公司的 Kortekass 概括了当前世界上关于油藏地质建模的经验, 提出的建立动态、集成化油藏模型的新概念和技术方法。其强调把动态资料以至数值模拟技 术等应用于油藏建模, 从而使所建立的地质模型更加符合油藏的实际情况, 并且要随着油田 开发中资料的增多和新资料的获得而不断更新。
1.2 油藏数值模拟方法
油藏数值模拟方法是利用计算机技术模拟地下油气藏开采、驱替的过程，是石油地质人 员科学认识、评价油藏的重要技术手段。例如，中石油公司进行的前处理的地质建模工作、 清华大学核研院研发的油藏数值模拟管理平台（PNSMP ）、大庆油田有限责任公司勘探开发 研究院研发的 VIP 和 Simbest 格式数据文件相互转换的程序等。油、气、水三相流广泛存 在于石油工业中，对于三相流的测量具有重要的意义。
油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来 模 拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模 型的 不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组 ，在一 定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分 布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体 PVT 性质的变化等因素。这组流动方程组由运动 方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田 实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学， 借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油分析

绪论,第一章 油藏评价

绪论,第一章 油藏评价

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3.压力系数

浅表地层中出现异常高压原因：
地层露头的高程差(h)所致
露头高度只需几十米，就可以造成异常高压。
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4.压深关系方程

不同深度的原始地层压力绘制到直角坐标系中，得到线性
的压深关系曲线。
压深方程： 流体余压p0: 地层流体流到地面 时的剩余压力。
40
5.压深关系方程的应用
（1）判断流体类型：
13
六、油藏工程的发展简史
石油的发现与零星开采：1080年沈括考察发现延长石油 至1859年第一口油井的钻成。
现代石油工业诞生：美国宾西法尼亚州，1859年8月27日
钻成第一口油井，从此，采用旋转钻井技术钻井获取石 油、利用蒸馏法炼制煤油的技术真正实现了工业化。 理论指导下的油气田开发：直到1935年之后，随着流体 取样PVT分析，渗透率测定、物质平衡方程的运用，才
开始了油田整体开发的意识和开发理论。
14
六、油藏工程的发展简史
第一阶段：～1930
零星打井开采，尚未形成整体开发意识(开发理论)，井网密 度与开发理论萌芽。 第二阶段：1930～1940 整体开发理论形成；油藏驱动能量与驱动类型研究，油气
PVT研究，物质平衡方程。
第三阶段：1940～1950 开发理论的进一步发展；注水开发；油水两相渗流理论； 井间干扰问题；不同布井条件下产量计算。
第二章 油田注水开发
第三章 水驱油理论基础
第四章 油气井试井
第五章 油藏动态分析的物质平衡方法
第六章 油藏动态分析的经验方法
2
绪 论
一、油藏工程概念
目前国内外无统一的定义，有三个观点： 观点1：油藏工程是关于油藏描述及动态预测的学科。 观点2：油藏工程是关于合理开发油气田理论和方 法的学科。

油藏数值模拟及数模软件入门

油藏数值模拟及数模软件入门

油藏数值模拟技术2006年11月目录一、关于“油藏数值模拟技术”（一）基本概念及作用（二）数据准备（三）模型初始化（四）生产史拟合（五）生产动态预测二、油藏数值模拟的主流软件系统简介三、油藏数值模拟技术的进展及发展方向（一）进展（二）发展方向四、使用ECLIPSE软件进行油藏数值模拟的过程简介一、关于“油藏数值模拟技术”油藏数值模拟技术是一门将油田开发重大决策纳入严格科学轨道的关键技术。

从油田投产开始，无论是单井动态，还是整个油田动态，都要进行监测与控制。

油藏数值模拟是油田开发最优决策的有效工具。

油藏数值模拟技术从20世纪50年代开始研究至今，已发展成为一项较为成熟的技术，在油气藏特征研究、油气田开发方案的编制和确定、油气田开采中生产措施的调整和优化以及提高油气藏采收率方面，已逐渐成为一种不可欠缺的主要研究手段。

油藏数值模拟技术经过几十年的研究有了大的改进，越来越接近油气田开发和生产的实际情况。

油藏数值模拟技术随着在油气田开发和生产中的不断应用，并根据油藏工程研究和油藏工程师的需求，不断向高层次和多学科结合发展，将得到不断的发展和完善。

（一）基本概念及作用（1）基本概念油藏数值模拟：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、油藏工程学重现油田开发的实际过程，用来解决实际问题。

油藏数学模型的分类，一般有四种方法：1)按流体中相的数目，划分为：单相流模型、两相流模型、三相流模型。

2)按空间维数，划分为：零维模型、一维模型、二维模型、三维模型。

3)按油藏特性类型，划分为：气藏模型、黑油模型、组分模型。

气藏模型按其组分的贫富，可以用黑油数值模型模拟，也可以用组分类型的数值模拟模型模拟。

所以，气藏模型也可以划进黑油或组分模型。

故数学模型一般分为黑油型和组分型两类模型。

4)按油藏结构特点、开采过程特征，分类为：裂缝模型、热采模型、化学驱模型、混相驱模型、聚合物驱模型等。

油藏数值模拟方法.pdf

油藏数值模拟方法.pdf

第一章油藏数值模拟方法分析1.1油藏数值模拟1.1.1油藏数值模拟简述油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。

其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。

其基础理论是基于达西渗流定律。

油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。

基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。

其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。

充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。

这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。

油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。

具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。

油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。

现在进入另外一个发展周期。

近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。

在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。

油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。

图1 油藏数值模拟流程图1.1.2油藏数值模拟的类型油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。

《油藏数值模拟》油藏地质建模

《油藏数值模拟》油藏地质建模
度
偏光显微镜（数微米级） 岩心（厘米级） 测井（米级） 地震（数米级）
研 究
显微镜观
手 察和测试
段
岩心观察 和测试
测井资料处 地震资料处理 理和解释 和解释
岩层、纹层组、纹层 岩层组合、准层序 层序、准层序组
四、油藏描述研究内容
1、精细描述油藏静态地质特征，建立油藏地质模型
静态油藏描述方法 包括研究油田的构造几何形态、油藏内部结构特征、储层的沉积相和
油藏描述：就是对油藏的各种参数进行三维空间的定量描述和表征，也就 是要建立反映油藏构造、沉积、成岩、流体等特征的三维油藏地质模型。
油藏描述的发展和应用使油藏研究由定性向定量化发展。由传统的油藏地 质研究转入多学科一体化综合的系统研究。现代油藏描述以计算机为支撑，最 大限度地综合利用地质、测井、地震、钻井、地层测试等资料研究油田地质构 造、储集体几何形态、岩相、定量描述油气藏储集参数及流体参数的空间分 布，建立油藏地质模型、计算油气地质储量，研究油藏开发过程中基本流体参 数的分布规律和开发动态规律。从而对油藏进行详细描述和较全面的评价”。
2、信息基础
（3）油井测试信息
各种油田测试技术是取得动态信息的重要手段,也是验证和丰富储层静态 信息必不可少的手段。测井测试信息通常包括钻杆测试、地层重复测试、干 扰试井、完井试油以及试生产资料,也应包括生产井的生产数据和测试资料,其 中又以注入剖面、产出剖面、干扰测试和示踪剂测试信息最为重要。
（4）地震资料
开发早期油藏描述
测井资料 为主
建立油藏静 态地质模型
开发早期阶 段油藏描述
计算已开发 探明储量
油田管理 调整方案
1、开发早期阶段油藏描述任务
开发早期阶段油藏描述包括开发设计、方案实施两个阶段的油藏研究, 即在第一批开发井网完钻之后所进行的油藏描述,其根本目的在于通过对所 获取的大量的测井、三维地震、测试、岩芯分析等资料整理分析,为开发层 系的划分、选择最佳注采井方案奠定基础。其主要任务则在于对小层进行 精细划分与对比,研究小层沉积岩石微相、岩石物理相、储层、流体非均质 性及其渗流地质特征,建立不同规模油藏地质模型,计算开发探明储量,提交 油田管理调整方案。

油藏数值模拟原理_绪论共19页文档

油藏数值模拟原理_绪论共19页文档
油藏数值模拟原理_绪论
56、死ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！

油藏数值模拟

油藏数值模拟

Support Geological & Engineering Analysis(一）
Large
Indonesian field 4km x
8km Eight sands, faulted, several hundred feet thick 60 years of history Severe loss of production
Miscible Injection CO2 , N2 Hydro carbons
Foams (water blocking) Infill drilling
Slugs Continuous Visco Shear Wettability flood elastic thinning control Miscible and low IFT Water control
Support Geological &Engineering Analysis（四）
Recommends
work over for
wells Each well goes from 4 BOPD to 400 BOPD Field now matches simulator forecast
为什么要进行油藏数值模拟（续）
评价油藏开发策略 对油田开发的重大问题决策
为什么要进行油藏数值模拟（续）
Total Oil
Present Recovery Usually Less Than 30% Presently Less Than 30%

OPPORTUNITY 5 to 60% More Oil
油藏数值模拟及应用
主讲：喻高明
第一章 绪
论
油藏流体及其与岩石作用的复杂性

1[1][1].1 油藏描述的主要内容、方法、手段

1[1][1].1 油藏描述的主要内容、方法、手段

立典型对比剖面；
③ 编制地质构造剖面图； ④ 划分油水界面，建立油水剖面图、油藏构造剖 面图、 地层栅状图或油层栅状图； ⑤ 划分出开发层组和开发层系。
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
一、油藏描述的内容
（2）构造 ① 构造研究的目的是将油田构造（形态、幅度、产状、 闭合高度、闭合面积）和断层（性质、断距、产状、 封闭情况）特征搞清楚。 ② 在勘探阶段概略描述时，主要依靠地球物理（主要 是地震）和少数钻井、测井资料； 在开发阶段详细或精细描述时，则主要依靠钻井、 测井资料，参考部分地震与试油、试采资料。 ③ 绘出构造等高线图、构造横剖面图、构造发育史图。 为了使构造具立体感，还可以绘制立体构造图。
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
二、油藏描述阶段的划分
4.方案实施阶段 根据开发方案设计，钻成第一期开发井网(或基础井网) 后，即进入方案实施阶段。 主要任务： 制定射孔原则、确定注采井网、编制配产方案、预测开 发动态、修正开发指标 基础资料： 基础井网测井 主要研究内容： 砂层组顶面构造、小层划分对比、小层沉积微相研究、 建立储层静态模型、流体性质与分布、储量复算
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
一、油藏描述的内容
（9）渗流特征
此处的渗流特征是一种静态特征，即储 层岩石与地层流体（油、气、水）接触后， 它的界面性质、渗流特性，如润湿性、毛细 管压力与相渗透率、驱油效率等。
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段
一、油藏描述的内容
（10）能量与驱动
第一章 绪论
第一节
油藏描述的主要内容、方法、手段

油藏数值模拟复习重点

油藏数值模拟复习重点

第1章知识要点1.什么是油藏数值模拟？用数值的方法来求解描述油藏中流体渗流特征的数学模型2..油田的复杂性1）油层静态描述的复杂性2）油层中所含流体及其与岩石作用的复杂性3）油田开发动态描述的复杂性4）油田开发技术措施的多样性3.研究油田的主要方法：直接观察法模拟法4.模拟可分为两大类：物理模拟和数学模拟5.油藏数值模拟能够解决的问题1）油田开发方案编制过程中的动态指标预测2）用于加密调整、层系调整、注采系统调整方案的编制3）压裂、注水、调剖等增产工艺措施的评价4）注水量、注入压力、油井产液、流压调整5）提高采收率技术评价6）驱油机理研究6.油藏数值模拟的内容地质模型----数学模型----数值模型----计算机模型7.建立计算机模型就是将各种数值模型的计算方法编制成计算机程序以便使用计算机进行计算得到所需要的各种结果8.数值模拟建立过程微分方程----有限差分方程组----线性代数方程组----解得压力、饱和度等9.油藏数值模拟的步骤油藏分析----选择模型----资料输入----灵敏度试验----历史拟合----动态预测10.什么是历史拟合11.什么是动态预测？在历史拟合的基础上对未来的开发指标进行计算，这里往往又分为两种情况：一是根据规定的产量变化来预测地层压力和饱和度的变化，二是依据给定的井底流动压力变化来预测油气水产量、地层压力和饱和度的变化。

第2章知识要点1.油藏数学模型的命名按流体的相态分：单相流模型两相流模型三相流模型按空间维数分：零维模型一维模型二维模型三维模型按模型使用功能及特点分：气藏模型黑油模型组分模型2.黑油模型：描述油、气、水三相同时存在的油藏数学模型3.气藏模型：描述天然气气藏的数学模型4.组分模型：描述油藏内碳氢化合物化学组分的数学模型5.在对数学模型命名时，其先后顺序分别是维数、相态、功能或特点6.二阶微分方程有三种基本类型：抛物型椭圆型双曲型7.定解条件包括：初始条件边界条件8.边界条件包括：内边界条件外边界条件9.定压边界：10.定流量边界：11.封闭边界，也叫不渗透边界：12.混合边界条件：13.内边界条件1）定井底压力常数2）定产量=常数3）变井底压力4）变产量第3章知识要点1.离散化：所谓离散化就是把整体分割为若干单元来处理2.离散空间：把所研究的空间范围套上某种类型的网格，将其划分为一定数量的单元。

《油藏数值模拟》教学大纲（已修改）

《油藏数值模拟》教学大纲（已修改）

《油藏数值模拟》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Reservoir Simulation2、课程类别：专业模块课程3、课程学时：总学时32，实验学时 24、学分：25、先修课程：开发地质学，油层物理，渗流力学，试井分析6、适用专业：石油工程7、大纲执笔：开发研究所，郭肖8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定（修订）时间：2006.11二、课程性质、目的与任务油藏数值模拟技术是迄今为止定量描述在非均质地层中多相流体流动规律的唯一方法，它作为油气田开发研究的一项重要手段，占有举足轻重的地位。

在理论上用于探索多孔介质中各种复杂渗流问题的规律，在工程上作为开发方案设计、动态监测、开发调整、反求参数、提高采收率的有效手段，能为油气田开发中各种技术措施的制定提供理论依据。

该课程是以流体在储层中的渗流为基础，是地质、油藏描述、渗流、油藏工程、试井、计算数学、计算机等学科的交叉学科。

本课程主要讲授油藏数值模拟的基本方法、理论和基本原理，以及如何应用油藏数值模拟技术分析现场问题和解决实际问题，使学生掌握油藏数值模拟的基本过程和步骤以及油藏数值模拟的基本原理、方法及其简单应用，毕业后能够适应科学研究和现场生产的需要。

三、课程的基本要求通过学习《油藏数值模拟》课程，要求学生重点掌握油藏数值模拟的基本概念、基本内容、基本步骤以及基本原理，并结合教学实验以及课堂实例演示和分析，初步做到如何应用所学知识对一个简单的具体油藏进行实际模拟分析。

四、教学内容、要求及学时分配：第一章 绪论（3学时）主要内容：油藏模拟的概念、内容、步骤；为什么做油藏模拟；油藏模拟发展概况。

重 点：油藏模拟的内容和步骤难 点：油藏模拟的本质特征以及与其它研究方法的异同第二章 基本流动方程的建立（4学时）主要内容：岩石和流体的性质、数学模型的分类、数学模型的建立步骤；单相和多相流的达西定律；单相和多相流的连续性方程和渗流方程的建立；定解条件。

油藏数值模拟原理

油藏数值模拟原理
.
.
i , j+1
. .
y j y x x y y
1 i 2 i 1 2 1 2 1 2
j
y
i -1, j i , j
.
i +1, j
xi xi 1 xi 1 xi y j y j 1 y j 1 y j
x i 1, j-1 1 x i xi1 xi2 i 2i1 x
- 27 -
xi yj
1 x 1 x 1 i 2 i 2 2 1 y 1 y 1 j 2 j 2 2
i 1 2 1 2
y
y y
x i x
x
i
1 2 j 1 2
1 i 2 1 i 2
yi 1 yj y j 1
(1990-1995)
RS
(1995-now)
Deployment Phase
– Emphasis on Use of Technology – Synergy (Golden Age) and Maturity
- 18 -
3. 油藏数值模拟技术发展回顾
关键技术
上游权 全隐式差分离散化技术(Newton-Raphson 迭代) 隐式井底压力 先进的解法技术,如预处理共轭梯度类解法 前后处理及可视化技术
实施方案的可行性评价
选择开发层系、井网、井数和井位
选择注水方式
对油藏及流体作敏感性分析
-7-
1. 油藏数值模拟研究目的
2. 已开发老油田的(调整)方案 证明地质储量 通过历史拟合确定油藏和流体特性、产量及生产周期 指出问题及剩余油的分布规律 通过动态预测评价各种可能的提高采收率方法、给出调 整方案并给出各种调整方案的指标对比 3. 新工艺、新技术应用的矿场先导性试验效果 4. 机理研究

油藏数值模拟.ppt

油藏数值模拟.ppt

线性代数方程组 解方程组
得到压力、饱和度等
15
油藏数值模拟的主要内容和步骤
3. 建立计算机模型
将资料（静、动态）的输入，系数矩阵和常数 项的形成，多种解法和结果的输出等，编制成计算机 程序。
数值模拟的关键是计算的精度和速度。由于计算 的精度取决于离散的程度，但离散的程度又决定了计 算的速度。这是一对矛盾，要根据解决问题的需要而 选择离散化程度和计算速度。
? 历史拟合的概念 ? 反问题的多解性
5. 动态预测（Performance Prediction）
? 预测区块生产动态 ? 对单井，已知日产液，预测压力、饱和度；已知井底流
压，预测产量、压力、饱和度
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三、油藏数值模拟的发展概况和发展方向
1、发展概况
国外发展概况
1） 发展历史
?50年代
数值模拟起步
?钻观察井 ?直接测试 ?开辟生产试验区
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剩余油描述与油藏数值模拟
?直接观察法的优、缺点
优点：直观，可以看得见，摸的着，所得结果易于被人接受 准确，客观存在的，避免了人为误差
缺点：1. 有一定的局限性（不能代表整个非均质油藏） 2. 成本高、周期长 3. 不能重复进行
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剩余油描述与油藏数值模拟
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油藏数值模拟的主要内容和步骤
1. 建立数学模型
即建立一套描述油藏中 流体渗流的偏微分方程组， 包括初、边值问题。
偏微分方程组 离散化
有限差分方程组
2. 建立数值模型
线性化
通过离散化，将连续的 偏微分方程组转换成离散的 有限差分方程组，再用多种 方法将非线性系数线性化， 成为线性代数方程组，然后 求解线性代数方程组
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计算初始条件下油藏压力及流体的 分布状况。
怎么做油藏模拟?
(1)问题定义
(2)数据检查 (3)模型建立 (4)初始化 (5)历史拟合 (6)动态预测 (7)报告编写
通过拟合产量、含水、压力等指 标，进行模型计算与实际油藏动 态的对比分析，反演油藏地质模 型，认识油藏动态变化规律及油 藏压力、剩余油分布状况。 在可接受的历史拟合精度基础上 ，预测开发部署（或调整措施方 案）下的油藏未来生产动态。
为什么要进行油藏数值模拟?
1. 油气藏的复杂性
地质特征复杂：裂缝、断层、尖灭、非均质、隔夹层、多层
油气水关系复杂：多个压力系统、多个流体界面、油气水间互 流体特征复杂：三维三相、三维四相、复杂的相态变化、多组分 2.油气藏开发的复杂性 通过各种措施增加产量和利润，是一个复杂的多因素决策过程
存在地质和工程的不确定性，需要进行完备的风险评估
部动态预测。 能考虑油藏的复杂几何 数值模 形状、非均质性、岩石 和流体性质变化、井网 方式和产量等因素，是 拟 法： 迄今为止油藏动态研究 中考虑因素最多的一种 方法。
忽略非均质性和动态参的
决策：提出措施或方案
为什么要进行油藏数值模拟?
由于研究和开发一个油田是一个复杂的综合性科学技术问
题，人们靠经验和利用一些简单的计算公式、物质平衡、玛斯
开采 过程
非线性偏 微分方程
非线性 代数方程
②建立数值模型
线性 代数方程
①建立数学模型
Ａ、通过质量/能量守恒方程、状 态方程、运动方程、辅助方程建立 基本方程组。 B、根据所研究的具体问题建立相 应的初始和边界条件。
A、通过离散化将偏微分方程组转换为有限差分方程组。 B、将非线性系数线形化，得到线形代数方程组。
1996
第一章 绪论
• 什么是油藏数值模拟？
• 油藏数值模拟是应用已有规律，采用数值方法求
解描述油藏内流体流动问题，并利用计算机研究
油藏开发及动态规律的一门技术。
• 油藏数值模拟就是在电子计算机上开发油藏。
• 油藏数值模拟是一种油藏工程研究方法。
什么是油藏数值模拟
类比法：
观测：信息采集与分析
资料相对缺乏时的有 效研究方法，但无法 判断不同开发策略。
油藏数值模拟的方法原理
求解 程序化 商业化
压力、饱 和度分布 及井流量
②建立数值模型
C、应用线性代数方程组 的解法求得未知量（压 力、饱和度等）的数值 分布。Biblioteka 油藏 模拟器模拟 应用
④油藏模拟应用
③建立计算模型
A、将求解数值模型进行 程序化。 B、连同前后处理软件， 形成油藏模拟器。
利用油藏模拟器研究和 解决具体的油气田开发 问题。
根据研究的目的和要求，表述所 使用的模型、计算的依据及得到 的主要结果与结论。
油藏数值模拟的作用?
1、模拟初期开发方案
1）实施方案的可行性评价；
2）选择井网、开发层系、井数和井位；
3）选择注水方式；
4）对比不同产量效果； 5）对油藏和流体性质的敏感性研究。
油藏数值模拟的作用?
2、对已开发油田历史模拟
高速 大容量计算机问世 硬件飞速发展
于衡量：油田开发好坏、预测投资效应、提高采收 率、对比开发方案，大到一个油公司，小到一个企 业普遍使用； 形成了可以处理各种复杂问题的模型：黑油模型、 天然裂缝模型、组份模型、热采模型、化学驱模型 模型向多功能大型一体化方向发展
油藏模拟发展概况
80年代末-90年代：油藏模拟向全隐式、向量化发展 差分解法：全隐式、SEQ、AIM 计算技 数值解法： SOR、D4、 ILUC、RSVP 术迅猛发展、 模型技术：自适应技术、局部网格加密 计算方法大量 技术、自动拟合技术、工作站一体化 推出 技术、水平井技术、复杂油田模拟技术
油 藏 工 程 应 用
采收率统计关系式、水驱特征曲 线、产量递减方程及经验公式等。
假设：油藏特征判断
水动力 学 法：
机理明确，但过于简 化，只适合于早期开 发指标概算。
垂向非均质管流模型、等值渗流 阻力法、Buckey-Leverett方程非 活塞驱替模型等。
计算：定量计算与评估
物质平 分布，适合于宏观开发指 恒 法： 标计算，不适合于油田局
40年代
50年代
60年代 Coats等致力于气水两相、黑油油藏问题的求解 主要以黑油模型为主，考虑重力、毛管力、粘度 的流体流动规律
油藏模拟发展概况
70年代
产生了锥进模型、拟函数技术 IMPES和半隐式 点松弛和D4直接解法
石油价 格的剧烈上涨 为油田小型实验 提供了资金
80年代 发展成为一门成熟的技术，进入商品化阶段，用
油藏数值模拟的作用?
4、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；
2）研究各钟注水方式的效果； 3）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；
5）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； 7）研究注水速度对产油量和采收率的影响； 8）研究油藏平面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； 10）检验油藏数据资料；
11）为谈判和开发提供必要的数据资料。
油藏数值模拟的作用?
数值模拟工程师
地质工程师
油藏工程师
现场工程师
油藏模拟发展概况
30年代
用于简单的油藏动态计算，预测采收率等
以解析解为主，研究“液体驱替机理”、“孔 隙介质中的均质液体流动“、“油藏流动问题 中的Laplace转换”等零维物质平衡法 Bruce、Peaceman等人发展了将数值方法演变 为相对高级的计算机程序 导出对非均质孔隙介质中两维和三维瞬间多相 渗流的有限差分方程，从而开始了数值模型 突出代表著“油层系统中非稳态流动的处理”
盖特方法、巴克雷和D皮尔逊的前缘推进理论、克雷格等注水 动态预测都不能解决一个复杂油田研究问题，即使人们可以辅 助以物理模型和小区块的现场实验来进行油田开发科学研究， 但投资大而且时间长。为了减少盲目性，使用油藏数值模拟技
术来做严密的科学计算，用数学模型原理再现油藏地下真实动
态，可以反复多次开发，求得合理开发油田定性的半定量的解， 这样时间短花钱少。
不稳定试井法：具有多解性
物理模拟实验：时间长 小区现场试验：投资大
由谁来做油藏数值模拟?
油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术， 它涉及的知识领域很广，包括油田地质学、油层
物理学、油藏工程学、采油工程学、数学、计算
机系统和油藏数值模拟程序。要做好一个模拟，
需要上述方面专家配合，尤其需要一个能熟练掌
握上述领域的有丰富经验的油藏工程专家完成油
藏模拟工作。
什么时候开始做模拟?
在编制油田开发方案和研究油田开采机理需要
答案和结果及一般的常规计算解决不了问题的时 侯，开始做油藏数值模拟。 油藏开发的初期、中期、晚期 --- 贯穿油藏开发 整个历史阶段。
油藏数值模拟的方法原理
单/多相流公式 离散化 线性化
剩余油以及开发潜力的分析是一个基于时间和空间的过程 油气藏开发是具有高成本的不可逆的过程
为什么要进行油藏数值模拟?
3. 常规方法的局限性
油藏工程方法：物质平衡法、递减分析法、水驱特征曲线法
--无法考虑复杂储层的地质特征与流体变化特征 --无法考虑井史的时间效应 --无法考虑多层、多井、复杂流体的分布的综合效应 概率分析法：不确定性大
油藏数值模拟
Numerical Reservoir Simulation
石油与天然气工程学院
教材及参考书
（一）教材：
张烈辉，《油气藏数值模拟基本原理》，石油工业出版社，2005 （二）参考书： （1）陈月明，《油藏数值模拟基础》，石油工业出版社，1996； （2）韩大框，《油藏数值模拟基础》，石油工业出版社，1994； （3）李允，《油藏模拟》，石油工业出版社，1998； （ 4 ）李福凯编著《黑油和组分模型的应用》，石油工业出版社，
怎么做油藏模拟?
(1)问题定义
(2)数据检查 (3)模型建立 (4)初始化 (5)历史拟合 (6)动态预测 (7)报告编写
确定研究的目标和范围，选择模拟 器。 分析收集数据的完备程度、准确性 、可靠性以及对模拟结果的影响。 针对研究的问题选择相应的模拟软 件，设计并建立能够合理反映油藏 地质特征及流体渗流特征的网格模 型，完善动态模型，同时考虑模型 规模、精度与效果的协调统一。
2）研究剩余油饱和度分布规律
●研究剩余油饱和度分布的范围和类型 ●单井进行调整，改变液流方向、改变注采井别、改变注水层位的效果； ●扩大水驱效率和波及系数的方法； ●回答油田开发中所遇到的问题并致力解决问题的方法。 3）评价潜力和提高采收率方向 ●确定井位和加密井的位置； ●确定产量、开采方式； ●确定地面和井的设备； ●各种调整开发方案和开发指标对比及经济评价。
1）证明地质储量，确定基本的驱替机理及驱替类型（是溶 解气驱、注水驱、蒸汽驱或是重力驱？） 2）确定产液量和生产周期； 3）确定油藏和流体特性，拟合全油田和单井的压力、含水 （气油比）动态历史； 4）指出问题、潜力所在区域。
油藏数值模拟的作用?
3、动态预测
1）评价提高采收率的方法（一次采油、注水、注气、注聚等）
计算机 发展迅速 加速模拟发 展
小型机------巨型机------超小型机 体积小、内存大、价格低、速度快 、易于维护 图形、输入输出形象化
如何学好这门课程？
作业1
• 阐述油藏数值模拟的作用和步骤？