油藏数值模拟实验报告

《内源微生物驱油数值模拟研究》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长，石油资源的开发利用显得尤为重要。

在石油开采过程中，内源微生物驱油技术作为一种新兴的采油技术，正逐渐受到广泛关注。

该技术利用地下原生微生物群落，通过改变油藏的物理化学性质，从而提高原油采收率。

本文旨在通过数值模拟的方法，对内源微生物驱油过程进行深入研究，为实际油田的开发提供理论支持。

二、研究背景及意义内源微生物驱油技术是基于微生物生态学、油藏工程和地球化学等多学科交叉的研究领域。

该技术利用油藏中原有的微生物群落，通过营养物质的添加和环境的调控，激发微生物的活动，使其产生有利于原油采收的生物化学过程。

该技术的成功应用，不仅可以提高原油采收率，降低开采成本，还可以减少对环境的污染，具有显著的经济效益和社会效益。

三、研究方法与模型构建本研究采用数值模拟的方法，构建内源微生物驱油模型。

首先，收集目标油藏的地质、地球化学和微生物学数据，包括油藏的孔隙度、渗透率、原油性质、地下水位等。

其次，根据收集到的数据，建立三维油藏模型和微生物群落模型。

在模型中，考虑微生物的生长、代谢、产物及其对油藏物理化学性质的影响。

最后，通过设置不同的实验条件，模拟内源微生物驱油过程。

四、模拟结果与分析1. 模拟结果模拟结果表明，在内源微生物的作用下，油藏中的原油采收率得到了显著提高。

随着微生物群落的活动，原油的粘度降低，流动性增强，有利于原油的采出。

此外，微生物活动还产生了生物气，对油藏的能量补充和压力维持起到了积极作用。

2. 结果分析通过对模拟结果的分析，我们发现内源微生物驱油技术的效果与油藏的原始条件、营养物质的供应、微生物群落的组成等因素密切相关。

在适宜的条件下，内源微生物驱油技术可以显著提高原油采收率。

然而，在实际应用中，还需要考虑其他因素，如油藏的深度、温度、压力等对微生物活动的影响。

五、讨论与展望本研究通过数值模拟的方法，对内源微生物驱油过程进行了深入研究。

选择合理的开发方案。
4. 数值模拟的过程
方案预测及最优方案推荐
方案预测一般包括：“新区开发方案预测”和“老区开发方案预 测” （1）老区开发方案预测
A.加密井或局部新井投产。 B.根据剩余油分布开采层段补孔； C.封堵油井高含水层； D.增大生产压差或改间歇开采等； E.增加或限制注水，根据高含水层突进方向进行平面调整； F.老井和高含水井转注； H.局部打新井完善注采关系。 I.生产井侧钻
2.计算渗流力学的步骤
建立数学模型 即建立一套描述油藏中 流体的偏微分方程组，包括 初、边值问题。 建立数值模型 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
建立数学模型
建立数值模型
建立计算机模型
建立计算机模型
油藏动态预测
在油藏开发的不同阶段，利 用数值模拟进行动态预测，有不 油藏动态预测的步骤为： 同的用途
规划方案 静态 开发前期
选择模型 输入资料
灵敏度试验
动态
Kr、C fw、C
开发方案
开发初期
调整方案
开发中期
历史拟合
动态预测
定QO,Qw,Q 方案
开发后期
4. 数值模拟的过程
注意！模拟计算时常常出现迭代失败或速度很慢情况，不排除计算软件的稳
定性问题，主要和模型有关。一般需检查以下数据：是否有大量的小孔隙网 格存在？网格是否严重扭曲？是否有大量的非相邻网格存在（ECLIPSE软件有 提示）？井射孔位臵是否是错误的？含水率是否太快？模型地层是否能够提 供足够的产量，是否能够容纳配注量？迭代控制参数是否合理？相渗曲线是 否严重扭曲？

生产指数控制着单井流量开始下 降的时间，对预测单井的动态意
义较大。
开始
油藏原始平衡状态检查（零流量模拟） 拟合油田平均压力 拟合单井压力 拟合油田综合含水率 拟合单井含水率
油藏压力已经拟合好了？ 拟合井底压力 结束
生产史拟合
3、可修改的参数
可以单个的或集体的改变几个参数。通常按下述范 围进行修改： 1、岩石数据的修改：
4、 在初始化（initialization）时，计算油藏每一层的静压力 剃度，并给每一个网格赋每一相的饱和度值
给定初始化数据的方法
给定平衡区数据：
平衡区数据被用来初始化 饱和度分布、基准深度的压 力及压力梯度。
用枚举的方式给出每一个 单元的初始饱和度及压力。
一、油藏数值模拟技术
（一）基本概念及作用 （二）所需的数据及准备方法 （三）模型初始化方法 （四）生产史拟合技术 （五）动态预测技术
平衡区---概念及作用
概念：
在原始状况下，认为在同一个 平衡区中的流体的静力学是平衡 的。
作用：
用于定义油藏初始条件下的 每一个网格单元的压力、饱和度 值。
平衡区---初始平衡计算（一）
初始压力计算：
原始水分布
也可以在PROPS 部分中使用 SWATINIT 定义每 个单元的原始含 水饱和度值。
在每个区域，需要设置最大、最小及临界饱 和度值。
用于定义过渡带的饱和度。
岩石数据
岩石数据是特定的岩心分析试验的结果， 该数据用于： 设置每一流体相的最大、最小饱和度，该 值用于定义平衡区的相饱和度。 定义过渡带的范围及属性。 描述各相在网格块间流动时的动态表现。
数据准备方法
1、网格描述 2、PVT分析 3、岩心分析 4、平衡区 5、油藏工程方法 6、数据文件实例

3) 一维单相均质油藏可压缩流体和岩石
1 r P
r r r k t
（3）
4) 一维单相均质油藏微可压缩流体，不可压缩岩石
（1） （2）
1 r P c P
r r r k t
即 2P ＋1 P c P
r 2 r r k t
（4） （5）
3、初始条件和边界条件 假设园形边界中心一口井，单相流体向井底流动，
0
L 油＋水
在岩心中饱和油和束缚水，然后在左端注入水，右端
先出油，后出油和水，要求岩心中各点压力、饱和度随
时间的变化。需知初始条件和边界条件。
I.C
Px,0 Pi
Sw
x,0
S wc
0 x L
B.C
qv qv
x0 xL
qwv qv qwv qov
qv
t 0
二、差分方程组的建立 1. 预备知识 1) 方程（1）（2）的解法问题
求在各种内外边界条件下的压力分布。
re rw
rw
re
I.C
Pr,0 Pi
rw r re
B.C •1定) 压外边P界re Pe
r rre •封闭 P 0
t 0 t 0
2) 内边界 • 定产
K 2h r p Q
r rrw
•
定流压
Prw Pwf
t 0 t 0
可求以下问题： 1. 定压外边界条件下:
第三章 一维油藏的数值模拟方法
• 一维油水两相水驱油的数值模拟方法 • 一维径向单相流的数值模拟方法
第一节 一维油水两相水驱油的数值模拟方法
一、数学模型
1. 假设条件 1) 符合达西渗流定律 2) 等温渗流 3) 油、水两相及油水两组分 4) 一维流动 5) 流体和岩石不可压缩； 6) 油藏岩石性质（k,）沿一维非均质 7) 不考虑毛管力和重力

Passion for GeosciencetNavigator高效精准的油藏数值模拟器趋于完美的最大并行处理设计tNavigator 有效地利用单机多核多CPU 进行计算（不收取附加并行费用），成为业界领先的并行油藏数值模拟器。

集群MPI 并行算法对多核工作站实行多CPU 并行运算 多核多CPU 集群的混合动力技术 高效的内存利用率多核之间统一的负荷分配 非均匀存储器存取tNavigator 所有模块均可并行运算多核CPU 集群的混合动力技术混合动力技术：即二级并行算法。

MPI 算法处理并行集群节点之间的同步，而线程技术是应用在每个节点CPU 和内核，以协调并行计算。

对巨型油藏模型，负载分配得到妥善处理，多核CPU 的集群运算速度最大可提高200倍。

=200!成功案例**油田: 世界最大油田之一，建立三相黑油模型，约500万活网格，近13000口井，40年生产历史。

集群配置:20个节点，40个CPU 的Xeon5650，240cores ，480 GB DDR31333MHz 的内存，4X 的Infiniband QDR （40 GB/ S ）。

基于上述便携式集群进行了RFD 并行算法的性能研究。

油藏模型中庞大的油水井射孔数据信息，对并行模拟是一个非常大的挑战。

但即使在这种极端条件下，混合算法仍然显示极佳的计算性能。

由上图可知，计算集群可以添加很多的内核，目前是没有限制的。

这种模式总的模拟时间是1小时22分钟，相比一个CPU 核心计算需57小时的时间，并行加速因子提速42倍！对于简单的油藏模型，其速度提高50-55倍。

目前行业的可扩展性主要受限于软件，而非硬件。

SMP+ MPI 混合算法提高HPC 集群性能高达10倍。

当集群节点有多个多核CPU 时，能实现最佳的性能。

功能齐全的动态油藏模拟器主要功能：1.黑油模型1-, 2-, 3-phase 模型 IMPES & 全隐式算法 双孔/双渗模型MPF -离散（张量渗透率控制） 岩石压实 垂相平衡先进的井管理和控制相渗和毛管压力，以及滞后效应 ……2.组分模型 挥发油 凝析气循环注气研究 ……3.热采模型活油 (使用 K 平衡值) 粘温性和相对渗透率的影响 热动力学性质，井控制，水体 无流体流动存在的网格热力学性质 上下盖层的热吸收和热损失 双孔/双渗模型 ……其他：模拟运行时的交互性显示、实时结果监测及强大后处理功能tNavigator 丰富的图形用户界面、配置文件和各种报告提供了详细同步数据监测情况，其实时监测功能帮助油藏工程师及时行模型的调整及历史拟合的运行监测。

油库收发仿真实验报告实验目的：本实验旨在通过仿真模拟油库的收发过程，探究其运作效率及改进方案，从而提高油库的运营效率和性能。

实验原理：油库的收发过程可以分为两个主要步骤：入库和出库。

在入库过程中，油品经过输送管道进入油库，并储存于储罐中。

在出库过程中，油品从储罐中被提取出来，通过输送管道进行运输。

实验设置：1. 油库的容量和储罐数量可以根据实际情况来定，我们将假设油库容量为10000吨，储罐数量为5个，每个储罐容量为2000吨；2. 油品的入库速率和出库速率可以根据实际运营情况来设定，我们将假设入库速率为500吨/小时，出库速率为300吨/小时；3. 油库的收发过程可以采用队列模型进行仿真分析。

入库和出库可以看作是两个相互独立的队列，油品的进入和离开可以看作是队列中的入队和出队操作。

实验步骤：1. 建立油库模型：根据实验设置和实验原理，我们可以建立油库的模型。

使用仿真软件（如MATLAB、Simulink等）创建模拟进程，设置油库的容量、储罐数量、入库速率和出库速率等参数；2. 生成数据：根据设定的速率和容量，随机生成进入油库和离开油库的时间间隔数据；3. 数据处理和分析：根据生成的数据，进行仿真模拟并记录油库的收发情况。

分析油库的运营效率，如平均停留时间、通过率等指标；4. 结果展示：根据分析结果，绘制相应的图表或报告，展示油库的收发过程和改进方案。

实验结果与讨论：根据仿真模拟的结果，我们可以得出油库的收发效率与容量、速率等因素相关。

进一步分析显示，可能存在油库过载或空闲的情况，建议调整油库容量和速率等参数，以提高运营效率。

此外，还可以考虑引入自动化系统、优化运输通道等措施，进一步改进油库的收发过程。

结论：通过本实验的仿真模拟，我们可以评估和改进油库的收发过程，以提高运营效率和性能。

根据仿真结果，我们可以优化油库的参数设置，并引入相关措施以提高运输效率，从而更好地满足实际需求。

石油勘探中的油藏数值模拟技术石油勘探是一项复杂而关键的活动，通过应用先进的油藏数值模拟技术，可以准确评估石油资源的分布、开发潜力和产量预测。

本文将探讨石油勘探中的油藏数值模拟技术，以及其在石油行业中的重要性。

一、油藏数值模拟技术的概述油藏数值模拟技术是一种基于物理原理和数学模型的计算方法，通过模拟石油藏内部的流体流动和储层特性，来预测油气开采过程中的生产动态和储量变化。

该技术主要包括以下几个方面的内容：1. 采集和整理数据：首先，需要采集地质、地球物理和岩心数据，包括沉积岩性、储层含油气性质、孔隙度和渗透率等关键参数，以及石油藏的地下结构和构造等信息。

2. 建立数学模型：基于收集到的数据，构建数学模型，并运用流体力学、热力学和质量守恒等物理原理，描述储层中流体的运移和热传导过程。

3. 数值计算方法：选取适当的数值计算方法，如有限差分法或有限元法等，以离散化的方式将模型中的方程组转化为代数方程组，并利用计算机进行求解。

4. 模型验证和参数优化：通过对已知的实地开发数据进行模拟和验证，不断调整和优化模型中的参数，以提高模型的准确性和可靠性。

二、油藏数值模拟技术的应用领域油藏数值模拟技术在石油勘探和生产中具有广泛的应用。

以下是一些主要的应用领域：1. 资源评估：通过油藏数值模拟，可以预测石油储量、产能和开采程度等参数，有助于评估石油资源的丰度和可开采潜力。

2. 油藏开发优化：通过模拟不同的开采方案和工艺参数，可以评估其对油藏开采效果的影响，并优化开采方案，提高开采效率和采收率。

3. 勘探与开发决策：油藏数值模拟可以帮助决策者了解石油储藏的地质特征、物理性质和开采难度，从而制定更具针对性的勘探和开发策略。

4. 提高采收率：通过研究油藏数值模型，可以优化注采比、水驱方案和增产措施等，提高采收率，最大程度地利用石油资源。

三、油藏数值模拟技术的挑战和发展趋势油藏数值模拟技术面临着一些挑战，例如地质复杂性、参数不确定性和计算量巨大等。

油田油藏数值模拟技术的研究与应用油田油藏是我国的重要能源资源之一，其开采和管理对于国家经济的发展具有极其重要的作用。

而油田油藏数值模拟技术则是现代油田油藏管理的重要工具之一。

本文将会从油田油藏数值模拟技术的基本原理、模拟方法以及应用案例等方面进行探讨。

1. 油田油藏数值模拟技术的基本原理油田油藏数值模拟技术是基于理论模型的油藏动态分析方法，其基本原理是将油藏的数学模型转换为计算机的数值模型，利用适当的计算方法，对油藏动态进行精细的模拟计算。

油藏的数学模型通常包括地质学、储层物理性质、流体性质等多个方面的参数，数值模拟的目标就是通过计算机模拟得出油藏内部的流动状态、压力分布以及物质的运移规律等信息，为油田采油作业的优化和管理提供依据。

2. 油田油藏数值模拟技术的模拟方法油田油藏数值模拟主要包括三个步骤：建模、数值解法与模拟计算。

建模是模拟的第一步，要求对油藏地质结构、储层参数等进行精细化的描述和建模，以便进行后续的计算分析。

数值解法则是决定油藏动态计算精度与计算速度的关键因素，常用的数值方法包括有限差分法、有限元法、谱元法等。

在模拟计算过程中，还需要对计算结果进行验证和校正，保证模拟结果的准确性与可靠性。

3. 油田油藏数值模拟技术的应用案例油田油藏数值模拟技术作为现代油藏开采与管理的重要工具，其应用范围涉及到石油勘探开发、油藏评价和采油设计等多个方面。

以下列举几个优秀的应用案例：案例一：东淮低渗透油田强化采油模拟东淮低渗透油田是我国重要的石油资源产区之一，其塔河油田采油难度大，生产水油比较高，在此前提下，利用油藏数值模拟技术，进行强化采油模拟分析。

结果显示，通过有针对性的采油方式，采出潜在储量约1.2亿桶，取得了卓越的技术经济效益。

案例二：渤海湾盆地高压气藏开发数值模拟渤海湾盆地是我国主要的天然气区之一，其中高压气藏开发难度大，需采用先进的技术手段进行分析。

因此，借助油藏数值模拟技术的建模与数值解法，对高压气藏进行了模拟计算，为盆地的开发提供了实用的技术支持，有效地提高了勘探的效率和开采的质量。

五点差分格式
i,j+1
i-1,j
i,j
i+1,j
i,j-1
Apply material balance equation for oil and water for each gridblock
F a c e i-1 /2
(i, j+ 1 )
F a c e j+ 1 /2 F a c e i+ 1 /2
Example Cases
Light Oil - Ecuador
Waterflood operation Identify poorly swept areas Value of additional oil $30 - 40 MM US Cost of study $250 M US Profitability ratio 140:1
Use harmonic average for permeability in series
i
i+1
KiPi Pi1/ 2 Ki1Pi1/ 2 Pi1
xi
xi+1
1/ 2xi
1/ 2xi1
计算传导率（ Transmissibility）
Solve for Pi+1/2
V
xi
2Ki Ki1 Ki1 xi1 Ki
New well drilled without simulation produces only water Simulation determines what can be done - success or abandon Saves field, saves operator
Support Geological & Engineering Analysis

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。

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。

油藏数值模拟与优化设计油藏数值模拟与优化设计是石油工程领域中一项重要的技术，它通过建立数学模型和使用计算方法来模拟油藏的流体运移过程，进而实现油藏的最优开发与生产设计。

本文将介绍油藏数值模拟与优化设计的基本原理和方法，并探讨其在油田开发中的应用。

一、油藏数值模拟的原理油藏数值模拟是基于油藏动态性质的数学方程和物性参数建立数学模型，然后通过数值计算方法求解模型，从而获得油藏内流体的分布、流动速度、压力等信息。

其基本原理为质量守恒、动量守恒和能量守恒定律，通过对油田的地质构造和流体性质进行分析，建立描述油藏特性的数学方程组。

常用的数值解法有有限差分法、有限元法和有限体积法。

二、油藏数值模拟的关键参数1. 渗透率：描述了油藏储层岩石对流体运移的阻碍程度。

通过实验室测定或重力推断方法获得，是数值模拟的基础参数之一。

2. 孔隙度：用于计算储层的有效储油空间以及油藏各组分的相对饱和度。

是描述储层孔隙结构的参数。

3. 收缩因子：油藏产量与储油体积之间的关系，可以通过实验测定得到。

在模拟时，收缩因子的选择对模拟结果的准确性具有重要影响。

4. 井底流压：地下井底静态压力，对模拟油藏开采效果具有重要意义。

井底流压的准确预测是进行数值模拟的前提条件。

5. 油藏温度：影响油藏内流体的物理性质，对油藏开采具有重要影响。

在数值模拟中，温度场的准确预测可以加强模拟对油藏动态变化的描述。

三、油藏数值模拟的应用1. 优化油藏开发方案：通过模拟不同开采方案下的油藏动态变化，评估其效果，寻找最优开发方案。

包括确定注水井和生产井的位置、井网布局、开采周期等。

2. 预测油藏产能：通过对储层物性参数进行测定和模型求解，预测油藏的产能和生产寿命。

为油田的开发规划和油藏管理提供科学依据。

3. 评估油藏油水分离效果：模拟油藏内流体的相分离，预测各组分的相对饱和度等参数，用于评估油藏中的水驱效果与气驱效果，以及采油剂的加入对驱油效果的影响。

4. 优化注采配水：基于数学模型和模拟结果，优化注水方案和注采井间的配水方案，从而提高采收率和经济效益。

油藏数值模拟的发展概况和发展方向
向量化
70年代 标量计算，又称串行运算，即一个时刻内只进行一对 数据计算。
80年代 可以用向量计算机进行向量计算，即一个时刻内可使两 个数组内各因素同时进行计算，也可以是一个数和一个数组内的各因素 同时计算。
工作站前后处理
前处理：井点静态参数输入； 网格自动剖分、增减； 网格数据自动形成； 等值图件绘制。
• 油田开发前期 作规划方案 • 油田开发初期 作初步方案 • 油田开发中期 作调整方案 • 油田开发后期 作IOR、EOR方案
第二节
油藏数值模拟的 主要内容和步骤
• 油藏数值模拟的主要内容 •油藏数值模拟的步骤
油藏数值模拟的主要内容和步骤
一、主要内容
• 数学模型（Mathematical Model） • 数值模型（Numerical Model） • 计算机模型（Computer Model）
前后处理
动态存储分配
多模型一体化
二.八十年代油藏数值模拟进展
八十年代，油藏数值模拟已经进入工业化应用阶段，随着工业化进程， 即应用的拓宽和计算机的发展，则必然在模型、解法及前后处理等方面有较 大的发展。归纳起来有十个方面进展。
●模型方面
状态方程的组分模型 该模型涉及到： 组分模型：组分的质量守恒方程。 状态方程：不同压力、温度下的相态. 数值模拟将烃类组分的相态与地下的渗流力学问题有机地结合起来。 该模型可用于模拟： 凝析气田开发； 凝析气田的循环注气； 回收气藏中的自凝析油； 高收缩挥发性原油的开采； 注co2 或者N2的非混相驱或近混相驱
油藏数值模拟的基本概念
模拟：描述或实现油藏开发的动态变化过程（仿真）。
物理模拟：采油物理实体的办法 岩心试验、单管模型、平板模型试验等 数学模拟：采用数学描述的方法 数学模型、模型求解

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。

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 差分方程组线性化二维空间油水两相流体流动方程组⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂∂∂o o o o oy o oox B S t h y y p h y x x p h x ϕγλγλD D ：油相⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂∂∂w w w w wy w wwx B S t h y y p h y x x p h x ϕγλγλD D水相：二维空间油水两相流体流动的差分方程组油相：()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-∆+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-∆+------++++++------++++++nij o o n ij o o ij j i ij j i j oi j i oij j oi j i oy j i ij j i j oi j i oij j oi j i oy ij j i ij j i j i o j i oij j i o j i ox j i ij j i j i o j i oij j i o ji ox ij B S B S t h y D D y p p h y D D y p p h y x D D x p p h x D D x p p h x ϕϕγλγλγλγλ12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/111 水相：()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-∆+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∆--⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-∆+---+++---+++------++++++------++++++n ij w w n ij wwij j i cij j ci j i wy j i cij j ci j i wy ij j i cij j i c ji wx j i cij j i c j i wx ij j i ijj i j oi j i oij j oi j i wy j i ij j i j wi j i oij j oi j i wy ij j i ij j i j i w j i oijj i o ji wx j i ij j i ji w j i oij j i o j i wx ij B S B S t h x p p h x p p h y x p p h x p p h x y D D x p p h y D D x p p h y x D D x p p h x D D x p p h x ϕϕλλλλγλγλγλγλ12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/12/112/11111其中：()j i oo roj i ox B kk2/1)2/1(++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ ()ji o o ro j i ox B kk 2/1)2/1(--⎪⎪⎭⎫⎝⎛=μλ()2/1)2/1(++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=j i o o ro j oyi B kk μλ )2/1()2/1(--⎪⎪⎭⎫⎝⎛=j i o o roj oyi B kk μλ ()j i w w rw ji wx B kk 2/1)2/1(++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ ()j i w w rw j i wx B kk 2/1)2/1(--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μλ ()2/1)2/1(++⎪⎪⎭⎫⎝⎛=j i w w rw j wyi B kkμλ ()2/1)2/1(--⎪⎪⎭⎫⎝⎛=j i w w rwj wyi B kkμλ令： ()()()j i ox ji j i ij j i o x h y Tx )2/1(2/12/12/1++++∆∆=λ ()()()j i ox ji j i ij j i o x h y Tx )2/1(2/12/12/1----∆∆=λ()()())2/1(2/12/12/1++++∆∆=j oyi j i j i ij j oi y h x Ty λ ()()())2/1(2/12/12/1----∆∆=j oyi j i j i ij j oi y h x Ty λ()()()j i x j i j i ij j i w x h y Tx )2/1(2/12/12/1++++∆∆=λ ()()()j i x j i j i ij j i w x h y Tx )2/1(2/12/12/1----∆∆=λ()()())2/1(2/12/12/1++++∆∆=j wyi j i j i ij j wi y h x Ty λ ()()())2/1(2/12/12/1----∆∆=j wyi j i j i ij j wi y h x Ty λ上式两边同乘以ij ij y x ∆∆，则油水两相的差分方程为： 油相：()()()()()()[]()()()()()()[]()()()()()()[]()()()()()()[]⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=---+---+---+---+----++++----++++nij o o n ij o o ij ij j i j oi oij j oi j oi ij j i j oi oij j oi j oi ij j i j i o oij j i o j i o ij j i j i o oij j i o j i o B S B S t V D D p p Ty D D p p Ty D D p p Tx D D p p Tx ϕϕγγγγ112/112/112/112/112/112/112/112/1水相：()()()()()()[]()()()()()()[]()()()()()()[]()()()()()()[]()()()[]()()()[]()()()[]()()()[]⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=-+-+-+-----+---+---+---+--++--++----++++----++++nij w w n ij w w ij cijj ci j wi cijj ci j wi cij ji c ji w cij j i c ji w ij j i j wi oij j oi j wi ij j i j wi oij j oi j wi ij j i j i w oij j i o j i w ij j i j i w oij j i o j i w B S B S t V p p Ty p p Ty p p Tx p p Tx D D p p Ty D D p p Ty D D p p Tx D D p p Tx ϕϕγγγγ112/112/112/112/112/112/112/112/112/112/112/112/1令：()()()()()()()()()()()()oijj oi j oi oij j oi j oi oijj i o j i o oij j i o j i o o o p p Ty p p Ty p p Tx p p Tx p T -+-+-+-=∆∆--++--++12/112/112/112/1()()()()[]()()()()[]()()()()[]()()()()[]ij j i j oi j oi ijj i j oi j oi ij ji ji o ji o ijji ji o ji o oD D Ty D D Ty D D Tx D D Tx D T -+-+-+-=∆∆---+++---+++12/12/112/12/112/12/112/12/1γγγγ()()()[]()()()[]()()()[]()()()[]oijj oi j wi oijj oi j wi oijji o ji w oijji o ji w owp p Ty p p Ty p p Tx p p Tx p T -+-+-+-=∆∆--++--++12/112/112/112/1()()()()[]()()()()[]()()()()[]()()()()[]ij j i j wi j wi ij j i j wi j wi ij j i j i w j i w ij j i j i w j i w w D D Ty D D Ty D D Tx D D Tx D T -+-+-+-=∆∆---+++---+++12/12/112/12/112/12/112/12/1γγγγ()()()[]()()()[]()()()[]()()()[]cijj ci j wi cij j ci j wi cijj i c j i w cij j i c j i w c w p p Ty p p Ty p p Tx p p Tx p T -+-+-+--=∆∆--++--++12/112/112/112/1上两式可化为：ijooij o o o B S t V D T p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=∆∆-∆∆ϕδ ijw w ij c w o w B S t V p T D T p T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=∆∆-∆∆-∆∆ϕδ差分方程线性化： 方程右端项处理：油相：ijw n o n o n n o n o R n o ijooij S B p B p S B C S t V B S t V ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆δϕδϕϕϕδ10 水相：ij w n w n w n n w n w R n w ijw w ij S B p B p S B C S t V B S t V ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆δϕδϕϕϕδ10 利用IMPES 方法，压力取隐式形式，饱和度和毛管压力取显示形式。

油藏数值模拟刘月田上机作业中国石油大学(北京)研究生《油藏数值模拟》课程上机作业一油藏的储层参数分布附图所示，W1井网格位置为(4，7)，W2井位置为(7，5)。

任务：独立编制计算机程序完成第五章渗流问题的模拟求解。

具体要求：(一) 使用显式和隐式两种方法。

(二) 输出油藏投产后如下时刻的压力分布、w1井底流压和w2井产油量：初始时刻、10天、1个月、2个月、1个季度、半年、1年、2年、5年；给出压力刚好达到稳定的时刻及其压力分布、w1井底流压和w2井产油量。

(三) 对照(二)中内容，比较分析显式和隐式两种方法的计算过程及结果有何不同。

(四) 建议计算过程用国际单位制，输出的结果中压力用MPa，产量用m3/d。

(五) 作业完成形式。

要求三个电子文档： 1. 综合结果报告，word 文档； 2．显式求解方法源程序； 3．隐式求解方法源程序。

附图 油藏的储层参数分布（1）厚度分布= 附图中数据÷50，单位: m （2）渗透率分布= 附图中数据，单位: 3210m μ-（3）孔隙度分布= (附图中数据×0.02+15)%，无单位。

综合结果报告一．基础数据；二．显式法求解以下为运用显示求解法得到的不同时刻、不同网格压力分布。

（1W1井井底流压P wf= 18.6669MpaW2井产油量Q= 93.5894m3/dwfW2井产油量Q= 54.2204m3/dW1井井底流压P wf= 17.3554Mpa W2井产油量Q= 53.8762m3/dwfW2井产油量Q= 53.8752m3/dW1井井底流压P wf= 17.3552MpaW2井产油量Q= 53.8752m3/d （6）半年wfW2井产油量Q= 53.8752m3/d （7）1年wfW2井产油量Q= 53.8752m3/dwfW2井产油量Q= 53.8752m3/dwfW2井产油量Q= 53.8752m3/dwfW2井产油量Q= 53.8752m3/d三．隐式法求解以下为运用显示求解法得到的不同时刻、不同网格压力分布。