李淑霞--油藏数值模拟

精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势教师：***学生：扎紫拉学号：**********中国石油大学（北京）前言油藏数值模拟是一门工程应用学科。

它立足于流体在多孔介质中的渗硫理论，利用数值物理方法，通过编制计算机软件来求解油藏流体渗硫问题。

油藏数值模拟技术自20世纪50年诞生至今，随计算机应用数学和油藏工程的发展而不断发展，目前已成为油田开发方案设计，动态分析和油藏开发中后期方案调整的有效工具，在各油田开发生产中得到了广泛应用。

油藏数值模拟是油藏管理环节中必不可少的部分。

油藏管理的根本是在一个良好开发的油田中决定采用什么样的油气开采方式来获得最大的经济效益。

要想达到油藏管理的基本目标，油藏数值模拟是最精密复杂的可行方法。

开展数值模拟研究有许多原因。

从商业的角度考虑，可能最重要的一点是油藏模拟可以进行大概的现金流动预测。

数值模拟从产量的方面预测经济效益。

将产量和价格结合起来就可以估计将来的现金流动。

表1.数值模拟的原因油气藏是在单一圈闭中具有同一个压力系统的油气聚集单元。

在原始条件下，油气藏处于平衡状态 ; 当受到干扰（如打井，生产）时，原来的平衡状态被打破，油气藏处于动态变化中。

油气藏从投入开发到最后废弃就是一个不断变化的动态过程。

描述或实现油气藏动态变化的过程称为模拟（或仿真）。

要描述或实现这一动态变化，可以有两种方法：(1)采用物理实体的方法，称为物理模拟;简称双模(2)采用数学描述的方法，称为数学模拟;物理模拟是指根据同类现象或相似现象的一致性，利用某种模型来观察和研究其原型或原现象的规律性。

物理模型包括相似模型和单元模型两种。

数学模拟是指用数学模型来进行研究，即通过求解某一物理过程的数学方程组来研究这个物理过程变化规律的方法。

数学模型的核心问题是把地层流体在孔隙介质中的渗流机制描述清楚，并施加一定的初始，边界条件，则可以相应的求出地下流体的压力，饱和度等参数，从而认识地下流体运动的规律。

数学模型有3类：水电相似模型，解析模型，数值模型。

油藏数值模拟技术在沾188块中的应用【摘要】在油藏精细描述及精细地质建模基础上，开展了沾188块开发历史拟合工作，分析了剩余油分布规律，认为剩余油普遍富集，受边水推进影响差异较大。

优选剩余油富集有利区域指导井位部署14口，均取得了良好效果；利用新井实钻数据对模型进行了修正；指导了下步措施的制定及注采调配。

油藏数值模拟技术在该块应用取得了良好效果。

【关键词】数值模拟；剩余油；井位部署；措施1 油藏概况太平油田沾188块地理上位于山东省东营市河口区太平乡境内，构造上位于义和庄凸起沾5高点的东北缓坡带，南接邵家洼陷，西为义和庄凸起主体部位，北为义北斜坡带和郭局子洼陷，东邻四扣洼陷。

该区构造简单，总体上具宽缓的鼻状构造特点，区内无明显断层。

其中主力含油层Ng下4、5砂组构造较为平缓，坡度小于2-3°，埋藏深度在1300米左右，北东低，西南高，Ng下4、5砂组各小层由凸起周边向主体部位层层超披覆在基岩之上，形成地层超覆圈闭。

含油面积11.3km2，地质储量1070×104t。

平均渗透率1307×10-3μm2，平均孔隙度33.4%，属于较高渗透率、高孔隙度类型储层。

地面原油密度分布在0.9712-1.0283g/cm3，平均值0.990g/cm3；地面原油粘度分布在485-22798mPa·s，平均值8649mPa·s，属于稠油，平面上具有南稀北稠、东稀西稠的特征。

地层水水型为NaHCO3型氯离子分布在2710-3678 mg/L，总矿化度5968-7313mg/L。

油层温度为61.3℃，折算地温梯度为3.2℃/100m，原始地层压力12.9MPa，压力系数0.99，属于常温常压系统。

2 开发简况2003年对沾188区南部按照380米方形井网部署试验井组，全部获得中产以上工业油流，其中沾47井和沾14-42井日产油达到10t/d以上，为该区全面开发奠定了基础。

第24卷 第3期2010年6月现 代 地 质G E O SC I ENCEVol 24 No 3J un 2010天然气水合物藏品质评价的多级模糊综合评判李淑霞1,2,刘亚平3,陈月明2,姜汉桥1,李清平4(1 中国石油大学石油工程学院,北京 102249;2 中国石油大学石油工程学院,山东青岛 266555;3 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院海外研究中心,北京 100083;4 中海石油研究中心技术研究部,北京 100027)收稿日期:2010 01 18;改回日期:2010 03 20;责任编辑:潘令枝。

基金项目:国家高技术研究发展计划(2006AA09A209)。

作者简介:李淑霞,女,教授,博士,1970年出生,油气田开发工程专业,主要从事油藏数值模拟、天然气水合物开采机理研究工作。

Em ai:llis huxia @upc edu cn 。

摘要:天然气水合物作为一种储量巨大的后备能源,近年来已受到广泛关注。

建立与天然气水合物藏开发相适应的品质评价模型是其商业开采的前提。

针对天然气水合物藏的特点,在文献调研和数值模拟研究的基础上,运用多级模糊综合评判法,对影响天然气水合物藏品质的主要因素进行层次划分和权重统计,建立天然气水合物藏品质评价的多级模糊综合评判模型。

最后应用该模型,对4个模拟天然气水合物藏的品质进行了分析,证实了该评价模型的适用性。

关键词:天然气水合物藏;模糊综合评判;品质评价中图分类号:T E319 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2010)03-0463-04E valuati ng the Quality of Natural Gas Hydrate R eservoir by H ierarchyFuzzy A ssessm entL I Shu x ia 1,2,LIU Ya p i n g 3,C H E N Yue m ing 2,JIANG H an q iao 1,L I Q i n g ping4(1 Colle g e o f P etrole um Eng i neering,China University of Pe t role um,B eiji ng 102249,Ch i na;2 S chool o f P etrole um Eng i n e ering,Ch i na Universit y o f P etrole um,Q i ngdao ,Shandong 266555,Ch i na;3 G lobe R ese arc h Cen t er of Exp l ora tion and P rodu ction R esearch In stit u t e ,S I NOPEC,B eiji ng 100083,Ch i na;4 Technol ogy R esearch De part m e n t ,R ese arc h Center of CNOOC,B eiji ng 100027,China )Abst ract :Natura lgas hydrate(NGH ),as an alter native energy resource w ith huge potentia,l has attracted m ore and m ore attention in recent years .It is the basic w or k for t h e co mm ercial developm ent of natural gas hydrate reservo ir to bu ild a m odel to eva l u ate the qua lity of hydrate reservo ir .Based on literature summ arization and num erical si m u lation ,the qua lity eva l u ation m odel o fnatural gas hydrate reservo ir is bu ilt using t h e h ierarchy f u zzy assess m en,t and the m ain para m eters wh ich i n fl u ence t h e deve lopm ent effect are classified into different h ierar ch i e s and the w e i g hti n g coeffic ients are assi g ned to these para m eters in the assess m ent process .Fi n a lly ,four natura l gas hydrate reser vo irs are analyzed w h i c h proved the validity of the evaluati o n m ode.l K ey w ords :natura l gas hydrate reservo ir ;hierarchy f u zzy assess m en;t quality eva l u ation0 引 言随着油气资源的巨大消耗,人类在21世纪后期将面临油气资源的枯竭,寻求洁净高效的新能源成为科学界追求的目标[1]。

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。

油藏数值模拟让地下剩余油可视化过去的配产配注，一口井上调参数，到底增加多少液量算合适，地质人员拿捏不定。

有了油藏数值模拟，地质人员再也不用迷茫了。

借助油藏数值模拟技术，地质人员能未卜先知，在注采调配前，模拟开发，优选最佳的配产配注方案。

油藏数值模拟技术就是在计算机上推演开发油藏的过去、现在和未来，指导方案论证、井位部署和动态分析。

地下油藏看不见、摸不着，传统的认知途径是通过地质平面图静态分析。

由于是人工绘制的平面图，科研人员对油藏的了解只是停留在经验层面的定性认识，对地下剩余油分布说不清，也道不明。

随着开发的日益深入，地下油藏更是变得错综复杂。

认识不清，决策就不明。

以前注采调整，往往靠经验决定配多配少，这样容易造成开发效果不尽如人意。

油藏数值模拟让开发人员彻底告别了过去拍脑袋决策的行为。

他们运用油藏数值模拟技术，建立起了描述油藏渗流特征的数学模型，重现油藏开发的全过程，定量描述剩余油在三维空间的分布，明确合理的挖潜增效方向。

数值模拟技术是把历史数据输入到油藏模型中进行历史拟合，拟合曲线与实际运行曲线重合度越高，表明模型推演越准确。

获得好的、有效的历史拟合后，开发人员就可利用该模型来预测油气藏未来的生产动态，指导后续油藏开发调整。

由“经验定性到模型定量化、可视化”，数值模拟技术实现了油藏的透明数字化开发。

通过精细的历史拟合，数值模拟软件把各套措施方案中的调整参数输入到模型中，自动计算出运行效果曲线。

哪个方案的曲线增油幅度最高，说明该方案效果最好。

同样，在新老区产能建设过程中，开发人员运用油藏数值模拟技术设计开发方案，及时跟踪生产动态，预测开发效果，真正实现“效益开发、精细开发、科学开发”。

在部署新井的过程中，充分运用油藏数值模拟技术，预测不同开发技术政策下的采收率，计算方案的整体开发指标。

当前国际油价在低位徘徊，油藏数值模拟技术不仅能提高油田开发的技术水平，还可以获得少投入、多产出的效果，实现低效变有效、有效变高效、高效再提效。

油藏数值模拟全面解释前言：油藏数值模拟是随着计算机的发展，而在石油行业中逐步成为一门成熟的技术。

追溯油藏数值模拟的发展史，从30年代开始研究渗流力学到50年代在石油工业方面得以应用，到70年代进入商品化阶段，而80年代油藏数值模拟又向完善、配套、大型多功能一体化综合性软件飞跃发展。

近十年油藏数值模拟已成为油田开发研究，解决油田开发决策问题的有力工具。

在衡量油田开发好坏、预测投资、对比油田开发方案、评价提高采收率方法等方面应用都极为广泛。

油藏数值模拟就是应用数学模型再现实际油田生产动态。

具体通过渗流力学方程借用大型计算机，结合地震、地质、测井、油藏工程学等方法在建立的三维地层属性参数场中，对数学方程进行求解，实现再现油田生产历史，解决油田实际问题。

油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术，涉及油田地质、油层物理、油藏工程、采油工程、测井、数学、计算机及系统等学科。

而油藏数值模拟工作又以其繁重的前期准备和上机历史拟合运算工作让人望而生畏。

那么如何做好前期资料准备工作和尽快掌握模拟技巧？使得今后的油藏数值模拟工作在作业区顺利开展，便是出此书的目的所在。

本书结合以往工作中的实际经验教训，成功与失败，参考诸多资料从前期数据准备工作开始到模拟技巧做了较为的详细介绍，以舐读者。

有不妥之处，请予指证。

同时，今后不定期的将更新的模拟技术及方法推荐给大家。

目录一、数值模拟发展概况二、数值模拟的基本原理二、选择适当的数值模型及相类三、数据录取准备工作（一）建立油藏地质模型（二）网格选择（三）数据录入准备四、历史拟合方法及技巧（一）确定模型参数的可调范围（二）对模型参数全面检查（四）历史拟合附件1：关于实测压力的皮斯曼校正附件2：关于烃类有效孔隙体积的计算一、数值模拟发展概况30年代人们开始研究地下流体渗流规律并将理论用于石油开发；50年代在模似计算的方法方面，取得较大进展；60年代起步，人们开始用计算机解决油田开发上的一些较为简单间题，由于当时计算机的速度只有每秒几万到几十万次，实际上只能做些简单的科学运算；70 年后主要体现于计算机的快速升级带动了油藏数模的迅猛发展，大型标量机计算速度达到100--500万次，内存也高增主约16兆字节。

油藏数值模拟模型降阶方法研究及应用油藏数值模拟是一种基于物理特性和各种参数组合来预测油气藏未来发展趋势的重要技术，它可以帮助石油勘探开发企业优化资源开发策略和制定有效的油气藏改造技术。

但是随着现代非常超大尺度的非稳定油藏研究越来越多，传统的数值模拟技术已经有其局限性，在计算能力和精度方面无法满足实际需要。

因此，油藏数值模拟模型降阶方法应运而生。

油藏数值模拟模型降阶方法是一种从高维度大尺度数值模拟模型中提取有效信息和消除了不必要参量信息的降维技术。

它可以有效地帮助模拟技术打破时间和空间的限制，帮助我们更好的了解油藏的物理特性，进而改善油藏的技术开发方面的问题。

油藏数值模拟模型降阶方法主要包括传统参数简化法、基于微分方程法以及基于机器学习方法。

传统参数简化法采用参数量纲下的近似简化法来代替复杂的模拟模型，这可以有效的减少模型的参数数量，提高模拟的效率。

基于微分方程法则采用Navier-Stokes方程统一描述流体体系，然后再用近似方法得到一个更简单的模型。

基于机器学习方法，根据历史数据利用深度学习网络来拟合油藏的物理特性，从而构建出一个更加高效的模拟模型。

油藏数值模拟模型降阶方法在实际应用中发挥着重要作用，它能够获得更准确的模拟结果，为油藏的技术开发提供更可靠的技术支持。

例如，在油藏储层改造方面，可以利用该方法预测储层的注采性能，为改造技术的选择提供参考。

此外，该方法还可以应用于油藏的开发方案的评价，有助于优化资源开发策略，提高勘探开发的效率。

综上所述，油藏数值模拟模型降阶方法是一种有效的降维技术，可以有效的减少模型的参数数量，提高模拟的效率，在油藏技术开发中发挥着重要作用。

未来，将会有越来越多的研究重点放在油藏数值模拟模型降阶方法上，以及其在油藏技术开发等方面的应用，为勘探开发企业提供更好的技术支持。

井间示踪剂测试的数值模拟方法
李淑霞;陈月明
【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】1997(021)003
【摘要】根据油田实际情况，建立了三维两相四组分的数学模型，并编制成计算机软件。

通过对示踪剂产出曲线的数值分析，得到地层中任意时刻及剩余油饱和度分布，进而可对油藏进行精细描述，现场应用实例表明，用数值模拟方法求出的地层参数和精度较为可靠。

【总页数】3页(P43-45)
【作者】李淑霞;陈月明
【作者单位】石油大学石油工程系;石油大学石油工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TE319
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3.井间示踪剂测试在缝洞型油藏的应用 [J], 李小波; 彭小龙; 史英; 杨文明
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