油气藏数值模拟的新方法及其应用

数值模拟方法在油气地球物理中的应用在油气勘探和开发过程中，需要对地下油气储层进行精细的描述和分析。

由于油气储层的复杂性，传统的地球物理勘探方法已经不能满足需求。

数值模拟方法因其准确性和高效性逐渐成为油气地球物理领域中重要的工具。

本文将介绍数值模拟方法在油气地球物理中的应用。

一、数值模拟方法简介数值模拟方法是用计算机模拟和计算各种自然现象的方法。

通过建立数学模型和计算机模拟，可以得出某种自然现象的相应结果。

数值模拟方法可以涉及多个科学领域，如物理学、力学、化学、材料学、地球科学等。

在油气地球物理中，数值模拟方法主要运用于以下四个方面。

1. 油气储层模拟油气储层模拟是油气地球物理中最主要的领域之一。

建立油气储层模型需要考虑储层中存在的水和油的相对分布和运动规律。

数值模拟方法可以通过建立油气储层的三维数学模型，分析储层物性、水力特征、相渗透率等关键参数，并预测未来的油气产能。

2. 油气地质模拟油气地质模拟是建立正式的油气开发方案之前的重要步骤。

数值模拟方法可以通过建立油气藏的数学模型，分析岩心性质、残余油气分布、地质构造等因素，从而评估潜在的油气产能和盈亏情况，为油气开发提供可靠的依据。

3. 油井生产模拟油井生产模拟是分析油井产能和生产过程中产生的一些问题的关键步骤。

数值模拟方法可以建立油井数学模型，分析油井产量、温度、压力等参数的变化规律，以及各个工艺组件的耐久性、维修情况等因素，为油井稳定产出和诊断问题提供依据。

4. 油气地震模拟油气地震模拟是油气地球物理领域中最为复杂的模拟之一。

数值模拟方法可以建立地震波传播的数学模型，分析地下介质的特征，为开发油气资源提供准确的地下结构和油气分布信息。

二、数值模拟方法的应用1. 油气储层模拟油气储层模拟的主要目的是预测和优化油气生产。

模拟结果可以指导油田开发方案的制订，包括井位选址、产量预测、水驱辅助等方面。

通过数值模拟方法可以更准确地分析油气储层中的水和油的相互作用，从而预测油气产量，并进行调整和优化。

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。

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。

非常规油气藏数值模拟关键技术及工业化应用现代油气勘探与开发发展到现在，常规油气资源日趋枯竭，非常规油气资源成为当前全球油气产业的发展热点。

美国页岩气、加拿大油砂、中国大庆地区稠油等非常规油气藏的开发，对于提高全球油气安全供应、促进经济发展和改善环境质量都具有重要意义。

而非常规油气藏的储量在全球能源市场中占据了越来越重要的地位。

数值模拟技术是非常规油气藏开发的重要手段。

它不仅可以更好地理解油气藏的复杂结构，还可以精确预测油气藏的储量、生产特征、水平井的布置方案以及地面开采工艺等，对于合理优化非常规油气开发策略有着不可替代的作用。

（1）非常规油气藏的三维建模：采用地质学和地球物理学的信息，对非常规油气藏进行三维建模。

通过三维建模，可以更好地理解油气藏的储量、分布情况、构造特征以及影响油气产出的各种因素等。

建模的结果可以为油气开发的决策提供参考依据。

（2）多相流动模拟技术：非常规油气藏是由多相岩石、多相流体和多相界面组成的复杂体系，因此需要采用多相流动模拟技术来分析和计算油气的迁移和空间分布特征，预测油气的产量和开采效果。

多相流动模拟技术的准确性和精度是非常重要的，因此需要对渗流规律、相态变化、微观孔隙结构和多孔介质参数等进行深入研究和提高。

（3）裂缝、孔洞和断层模拟技术：非常规油气藏存在着裂缝、孔洞和断层等复杂结构，这些结构对油气的迁移和分布产生了重要影响。

采用裂缝、孔洞和断层模拟技术可以更好地理解油气藏的形态结构，进一步优化非常规油气藏的开发方案。

（4）多尺度模拟技术：非常规油气藏是一个多尺度、多层次、多物理场耦合的复杂系统。

采用多尺度模拟技术，可以进行储层、地表和采油系统的多尺度模拟，从而实现非常规油气藏的真实模拟和优化设计。

（5）数据整合和不确定性分析技术：非常规油气藏开发面临着数据缺乏、认识不足、参数不确定等难题。

因此，需要对地球物理数据、地质数据、物性数据等进行有效整合和分析，以获得最准确的地质储量预测和开发效果评价数据。

数值模拟在井下油气开采中的应用随着现代科技的不断进步，数值模拟在井下油气开采中的应用越来越广泛。

数值模拟能够对井下油气开采过程进行精确的预测和模拟，可以为决策者提供更加准确的数据和信息，从而为企业在生产运营中提供更加精确的指导和决策。

本文将从油气开采过程的各个环节出发，谈谈数值模拟在井下油气开采中的应用。

一、地质建模在油气开采过程中，地质建模是非常关键的一步。

通过对地质结构的分析和模拟，可以精确地确定油气藏的位置、形态等信息，为开采方案的设计和调整提供科学的依据。

数值模拟技术能够对地质条件进行三维模拟分析，并通过各种地质参数的输入，如孔隙度、渗透率、岩石力学特性等，来建立真实、准确的地质模型。

这种模型可以为开发者提供地下岩石的性质、空间位置和运动参数等信息，帮助其更好地利用有限的资源并实现可持续开发。

二、钻井设计钻井是开采过程中最为核心和复杂的环节之一，决定着油气可开储量和生产效率等重要指标。

在钻井设计过程中，需要对石油产地、地质构造和开采方案等进行分析和预测。

此时，数值模拟技术就可以应用到这一过程中，提供具有高精度的数值结果和更加准确的钻井设计建议。

通过数值模拟的结果，钻井工程师可以得到针对潜在地质难点的决策，降低成本、减少钻井风险和提高产量。

三、油气开采油气开采是整个油气采油工程中最为基本和核心的部分，涉及到油气分布、运移、生产能力等多方面的参数。

数值模拟技术能够对井下原油的分布、采收和运输等状况进行完整的模拟和分析。

借助这种技术，开采者可以对生产井进行调整和优化，使生产设备的控制更加精确和高效，并同时降低生产成本、提高井产能和控制生产损失。

四、后期开发油气开采的后期开发是采油工程中的最后一环节。

在这个阶段，开发者需要对地层压力、渗透率、石油物性和采收状况等指标进行模拟和预测，以构建一个合理的范围或者方案。

与其它环节一样，这里仍然可以利用数值模拟技术得到更准确和更具参考意义的结果。

这种方法在储量估算、区块开发和增产方案制定等方面具有较高的实用性，可以大大提高后期开发方案的科学性和经济效益。

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。

胜利油田油藏数值模拟技术新进展及发展方向1. 胜利油田油藏数值模拟技术概述随着油气资源的日益减少和环境保护要求的不断提高，胜利油田面临着严重的资源约束和环境压力。

为了更好地开发利用石油资源，保护生态环境，提高油田的开发效率和经济效益，胜利油田对油藏数值模拟技术进行了深入研究和应用。

油藏数值模拟技术是一种基于数学模型和计算机技术的油气储层分析方法，通过对油藏地质、物理、化学等多学科信息的综合处理，实现对油藏储层结构、渗透率、流动状态等方面的高精度预测和优化调控。

胜利油田在油藏数值模拟技术研究方面取得了显著进展，主要表现在以下几个方面：一是提高了油藏数值模拟的精度和稳定性，为油气藏开发提供了更加科学、合理的决策依据；二是拓展了油藏数值模拟的应用领域，如油藏动态监测、产能评价、压裂方案设计等；三是加强了与国内外相关领域的交流与合作，引进了先进的技术和理念，促进了油藏数值模拟技术的创新与发展。

胜利油田将继续加大油藏数值模拟技术研究力度，重点关注以下几个方面的发展方向：一是进一步提高油藏数值模拟的精度和稳定性，满足油气藏开发的需求；二是拓展油藏数值模拟的应用领域，实现与油气田开发的全过程融合；三是加强与其他相关领域的交叉融合，推动油藏数值模拟技术与人工智能、大数据等新兴技术的深度融合；四是加强国际合作与交流，引进国外先进技术和理念，提升我国油藏数值模拟技术的整体水平。

1.1 数值模拟技术的定义与意义数值模拟技术是一种通过计算机对复杂物理现象进行建模、求解和预测的方法。

它将实际问题抽象为数学模型，然后利用计算机对模型进行求解，从而得到问题的解答。

在胜利油田油藏数值模拟中，数值模拟技术发挥着至关重要的作用。

数值模拟技术可以帮助我们更准确地描述油藏的物理特性，通过对油藏进行数值模拟，我们可以研究油藏的压力、流速、物性等参数随时间、空间的变化规律，从而揭示油藏的内部结构和行为特征。

这对于优化油藏开发方案、提高采收率具有重要意义。

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。

油藏数值模拟的现状2011-07-31 本文行家：急躁彭三爷本文简要介绍了数值模拟技术的原理，应用，以及当前国内外油藏数值模拟的现状,简述了并行算法、网格技术、粗化技术、数值解法、动态油藏模型建立、动态跟踪模拟及三维显示等技术,并指出了数值模拟的发展趋势。

油藏数值模拟是应用数值计算方法研究油气藏中多相流体渗流规律的技术，它应用数学模型重现实际的油藏动态，通过流体力学的方法重现油田开发的实际过程[1,2]。

它的基本原理是把生产/注入动态作为确定值，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[3]。

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[4]。

它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。

数值模拟技术以1954年Aronofsky和Jenkins的径向气流模拟为开始标志。

近年来，随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展的发展，油藏数值模拟可视化软件应运而生，且日新月异。

模拟软件中地质模型的建立脱离了原来的填卡式输入，而是基于交互式的人机界面输入，甚至更加直观的图形编辑输入，使得地质模型的建立更加简单化和人性化。

三维可视化软件充分利用计算机的作图和计算功能，将油气田的静动态参数处理、数值模拟以及结果的分析过程全部置于方便易懂、操作简单的图形界面下，将抽象繁杂的数据形象化。

油藏工程师只需面对仿真的三维油藏，就可方便地干预和分析仿真模拟地全过程，从而极大地提高油藏模拟工作的效率和准确性，减轻了劳动强度[5,6]。

油藏数值模拟方法因而也得到不断的改进和广泛应用，通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布；研究合理的开发方案，选择最佳的开采参数，以最少的投资，最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益。

本文将简要介绍油藏数值模拟技术的应用、发展现状、发展趋势等问题。

1 数值模拟的应用1.1 剩余储量分析历史拟合的最终目标是获得剩余储量的定量分布。

品概述凝析油气藏是一种常见的油气藏类型，流体相态是其中一个重要的研究方向。

本文将从流体相态和数值模拟两个方面对凝析油气藏进行深入探讨，为对这一主题感兴趣的读者提供一些有价值的观点和理解。

一、流体相态研究1. 凝析油气藏的流体组成凝析油气藏中的流体主要包括原油、天然气和水。

在不同的地质条件下，流体组成会有所不同，这对于油气开采和产量预测都有重要意义。

2. 凝析油气藏的相态行为流体在凝析油气藏中会发生液态、气态和凝析态三种相态的转换。

这种相态行为对于储层压力、温度等参数都有较大影响，需要进行深入研究。

3. 流体相态研究的意义凝析油气藏的流体相态研究可以帮助我们更好地理解储层内部的物理现象，对于油气开采、储量评估等都具有重要的指导意义。

二、数值模拟研究1. 数值模拟的基本原理数值模拟是通过建立数学模型，利用计算机进行模拟计算，对油气田的开发和生产进行仿真和预测。

2. 凝析油气藏的数值模拟方法针对凝析油气藏的特点，数值模拟方法需要考虑流体相态变化、渗流规律等因素，常用的有差分法、有限元法等。

3. 数值模拟研究的意义通过数值模拟，我们可以对凝析油气藏进行开采方案的优化设计和生产效果的预测，为油田的高效开发提供技术支持。

总结回顾凝析油气藏是一个复杂的系统工程，其中的流体相态和数值模拟研究对于油气开采具有重要意义。

通过对流体相态的深入研究，我们可以更好地理解储层内部的物理现象，为开采方案的制定提供依据；而通过数值模拟，我们可以对开采效果进行预测和优化设计，提高油气田的产量和开采效率。

对凝析油气藏的流体相态和数值模拟研究具有重要的理论和实践意义。

个人观点在凝析油气藏的研究中，流体相态和数值模拟是两个重要的方向。

我个人认为，随着科学技术的发展，这两个方向的研究将会更加深入，为油气田的高效开发和长期稳定生产提供更多的支持。

希望有更多的科研人员关注这一领域，共同为我国的油气资源利用做出更大的贡献。

结语通过本文的深入探讨，相信读者对凝析油气藏的流体相态和数值模拟研究有了更深入的了解。