油藏数值模拟目的
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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。
石油工程中的油藏数值模拟与增产技术研究石油工程是一门综合性的学科,涉及到石油勘探、油藏开发、油井工程等多个方面。
其中,油藏数值模拟和增产技术研究是石油工程中最为重要和核心的内容之一。
本文将从理论与实践两个方面,探讨石油工程中油藏数值模拟和增产技术研究的现状和未来发展方向。
首先,油藏数值模拟是石油工程中非常关键的一项技术。
通过数值模拟,可以对油藏进行全面的评估和预测,为油藏开发提供科学依据。
油藏数值模拟包括岩石物性参数模拟、油藏流动模拟和压力预测等多个方面。
岩石物性参数模拟可以通过实验室测试和模型建立,用于确定岩石的渗透率、孔隙度等参数,进而影响油藏流体的流动行为。
油藏流动模拟则是通过数学模型对油藏中的多相流动进行模拟和预测,包括油水两相流动、油气两相流动等。
最后,压力预测是指通过数学模型对油藏压力进行模拟和预测,以了解油藏中流体的分布和运移规律。
其次,增产技术研究是石油工程中的另一个重要领域。
在油藏开发的过程中,常常会遇到产能不足、油井堵塞等问题,需要通过增产技术来解决。
增产技术包括开采技术和改造技术两个方面。
开采技术主要包括水驱、气驱、聚合物驱等,通过改变油藏中的流体性质和流动规律来提高采收率。
改造技术主要包括压裂、酸化等,通过改变油井地下构造和渗透性来提高油井的产能。
增产技术的研究目标是实现更高的油藏采收率和油井产能,使油田能够持续产出更多的石油资源。
当前,石油工程中的油藏数值模拟和增产技术研究正面临着一些挑战和问题。
首先,油藏的复杂性和不确定性使得数值模拟的精度和可信度有限,需要进一步完善模型和算法。
其次,增产技术的效果受到油藏储量和地质条件等因素的限制,如何在不同条件下选取合适的增产技术仍然是一个难题。
此外,环境保护和能源可持续发展的要求,也对油藏数值模拟和增产技术研究提出了新的挑战,需要寻找更环保和高效的技术解决方案。
然而,随着科学技术的不断进步和工程实践的不断积累,石油工程中的油藏数值模拟和增产技术研究也呈现出一些新的发展趋势和机遇。
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。
油藏数值模拟方法应用油藏数值模拟方法是一种用于模拟油藏开发和生产过程的工程技术方法。
它基于数学模型和计算机算法,通过对油藏地质、物理和流体力学特征进行数值建模,预测油藏的产能、油水分布等参数。
本文将介绍油藏数值模拟方法的应用领域和具体的模拟流程,以及在油田开发和管理中的重要性和局限性。
油藏数值模拟方法的应用领域非常广泛,并在油田开发和管理的各个环节中起着重要作用。
首先,它可以用于油藏勘探和评价。
通过模拟分析,可以确定油田内部的流体流动、岩石渗流和裂缝扩展等特征,评估油藏的潜在价值和生产能力。
其次,油藏数值模拟方法可以应用于油藏开发的设计和优化,帮助工程师确定最佳的生产方案和工艺参数。
最后,它还可以用于油田生产的监控和预测,通过实时更新数值模型,提供决策支持,提高生产效率和经济效益。
油藏数值模拟通常包括以下几个步骤:建模、模拟、校验和优化。
首先,需要收集和整理油田的地质、地球物理和生产数据,构建油藏的数学模型。
然后,通过数值解法和计算机算法,对模型进行模拟计算,得到油藏的生产预测或其他感兴趣的参数。
接着,需要将模拟结果与实际观测数据进行对比,校验模型的准确性和可靠性。
最后,根据校验结果进行优化,调整模型参数和模拟方法,提高模型的预测精度和实用性。
油藏数值模拟方法的应用在油田开发和管理中具有重要的意义。
首先,它可以提供对油藏内部流体流动和物质输运等过程的深入认识,帮助工程师制定科学的生产管理策略。
其次,它可以优化生产方案和工艺参数,最大限度地提高恢复效率和经济效益。
此外,它还可以用于评估采收率、剩余油量和水驱效果等指标,为决策者提供油田管理和资源配置的参考。
最后,油藏数值模拟方法还可以用于预测和应对油田的产能下降、水驱失效等问题,提前采取相应的措施和调整。
然而,油藏数值模拟方法也存在一些局限性和挑战。
首先,它对于油藏的地质特征和流体性质的准确描述要求较高,需要大量的实验数据和观测资料支持。
其次,模拟过程中的数学模型和计算方法常常涉及到非线性、多相和非稳定等复杂问题,需要高度复杂的计算算法和大规模的计算资源。
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。
其中:数学模型: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。
油藏的数值模拟技术及其应用油藏是指地球上存在的、储存石油和天然气等烃类能源的储层地层。
为了更好地开发和利用这些资源,数值模拟技术一直在油藏勘探和开采过程中扮演着重要角色。
一、油藏数值模拟技术的概述数值模拟技术是一种运用计算机数值计算方法,模拟实际过程和现象的方法。
油藏数值模拟技术是将地质、流体力学、热力学等多个学科的知识结合起来,模拟出油藏中各种岩石、流体和气体的分布和运动规律。
目前,在油藏勘探、开采和生产等多个领域,都广泛使用数值模拟技术。
数值模拟技术能够帮助工程师更好地理解油藏物理过程,预测油藏的产量和开采效果,优化油田开发方案,提高油田开发效率。
二、油藏数值模拟技术的原理油藏数值模拟技术的实现,主要依赖于井下注水、注气压力、地震勘探等实验和数据采集。
这些实验和数据的结果,再结合油藏地质和物理特性的分析,构建出一个油藏的数学模型。
在模型的基础上,运用有限元分析、有限差分法、随机漫步法等数值计算方法,模拟油藏物理过程。
最终,通过计算机的模拟,可以预测油藏的产量、油田的开发效果等信息。
三、油藏数值模拟技术的应用(1) 勘探:利用数值模拟技术,能够在地质勘探过程中,预测油藏的分布、含量和类型等信息。
基于模拟结果,可以优化勘探方案,避免无谓的勘探费用和时间浪费。
(2) 生产:油藏数值模拟技术在生产阶段,可以实时模拟油藏产量和水剂量等数据,帮助生产工程师更好地进行油田生产管理。
此外,数值模拟技术还能够帮助工程师在生产过程中对油藏进行调剂,避免过度采油和储量损失。
(3) 开采:油藏数值模拟技术在开采阶段,最主要的应用是优化开采方案。
在采油过程中,常出现水、气、油等流体叠加的情况。
利用数值模拟技术,能够模拟出油藏中不同流体的运动规律,并针对不同情况,提出合理的开采方案。
四、油藏数值模拟技术面临的挑战(1) 学科交叉难度大:油藏数值模拟需要涉及地质学、流体力学、热力学等多个领域的知识,需要进行跨学科的整合。
湖北省高自考考试大纲课程名称:油藏数值模拟课程代码:06339(理论)第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点学习《油藏数值模拟》主要是让学生全面了解油藏数值模拟的基本步骤,掌握描述油气藏的数学方法,了解油藏数值模拟在油田开发方案设计中的作用,培养基本的油藏建模和数值模拟技术。
二、课程目标与基本要求通过本课程的学习使得学生了解油藏数值模拟的基本步骤,掌握基本油藏建模和数值模拟技术。
三、与本专业其他课程的关系本课程综合应用性较强,在学习本课程之前应具备油藏物理、油藏工程、采油工程及渗流力学等专业基础知识,并具有一定的高等数学与线性代数基础知识。
第二部分考核内容与考核目标第一章一、学习目的与要求了解油藏数值模拟在油田开发中的作用和地位,掌握油藏数值模拟的主要内容及步骤,熟悉油藏数值模拟发展历程。
二、考核知识点与考核目标(一)油藏模拟方法。
(重点)识记:油藏模型的划分理解:典型油藏数值模拟研究步骤应用:油藏数值模拟的应用(二)模拟研究油藏的方法(次重点)理解:类比法、实验法、数学方法的含义应用:类比法、实验法、数学方法在油藏研究中的优缺点(三)油藏数值模拟的发展历程(一般)识记:油藏数值模拟的发展历程第二章一、学习目的与要求掌握建立油藏模型的流程,理解基于质量守恒定律和达西定律建立流动方程的方法,能推导直角坐标与柱坐标三维单相流数学模型,了解数学模型的定解条件和边界条件。
二、考核知识点与考核目标(一)建立油藏数学模型的流程,单相流数学模型的建立。
(重点)理解:依据物质守恒原理建立数学模型的基本原则应用:建立三维单相微可压缩流体渗流数学模型(二)数学模型的定解条件和边界条件(次重点)识记:内边界条件、外边界条件的概念,常用内边界、外边界条件有哪些理解:内边界、外边界条件和初始条件表示方法第三章一、学习目的与要求理解离散化的概念,掌握差分方程的建立方法,几种不同的差商格式,了解显示和隐式差分格式的特点,显示、隐式和cn差分格式的稳定性。
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。
石油开采中的油藏数值模拟技术石油是目前为止世界上最重要的能源之一,其开采对于国家的能源供应和经济发展具有重要意义。
而在石油开采过程中,油藏数值模拟技术的应用发挥着关键作用。
本文将介绍石油开采中的油藏数值模拟技术及其在实际应用中的重要性。
一、油藏数值模拟技术的定义和原理油藏数值模拟技术(reservoir simulation),简称油藏模拟,是指利用计算机进行油藏动态模拟,模拟油藏中的流体运动、物质平衡和热量传递等过程,以预测和优化油藏的开发方案。
其核心是建立数学模型,通过对油藏中各种物理、化学和工程特征的描述和计算,来模拟和预测油藏的产能、油水分布、注采过程等。
油藏数值模拟技术的原理主要包括动态模型建立、参数设置、模型求解和结果验证四个过程。
在建立动态模型时,需要考虑到油藏的地质特征、流体性质、工程开发措施等因素,以建立一个准确可靠的数学模型。
参数设置涉及模型中各个参数的赋值,包括油藏物理性质、岩石渗透率、流体黏度等,这些参数的设定对于模拟结果的准确性至关重要。
模型求解过程则是利用数值计算方法对模型进行数值求解,得到模拟结果。
最后,通过与实际采场数据比对验证模拟结果的准确性和可靠性。
二、油藏数值模拟技术的应用油藏数值模拟技术在石油开采过程中发挥着重要作用,具体体现在以下几个方面:1. 优化开发方案:通过模拟不同开发方案的效果,如注水、压裂等,可以找到最经济、最有效的开发策略,提高油田的产量和采油效率。
2. 预测油藏动态:通过数值模拟,可以对油藏的动态变化进行预测,包括油水分布、油藏压力变化等。
这对于制定长期开采计划和合理安排注采井网具有重要意义。
3. 优化注采井网:油藏模拟技术可以帮助确定最佳的注采井排布、位置和井间距,以最大限度地提高油田的采油效益。
同时,通过模拟油藏中的流体运动和物质平衡,可以指导井筒修正和改造。
4. 评估油藏可采储量:通过油藏模拟,可以对油藏中的可采储量进行评估,包括油藏的原有储量、可采储量和剩余储量等。
一、什么是油藏数值模拟油藏研究的主要目的是预测油藏未来的动态特征,并找出提高最终采收率的方法和手段。
油藏数值模拟是油藏研究的重要方法之一,它是以数值模拟软件为主要研究工具。
油藏数值模拟软件都是基于描述油藏地质和流体特征的数学物理方程,即所谓的“数学模型”。
把复杂的数学模型处理成适合计算机用数值方法求解的软件就是数值模拟软件。
使用这些软件,利用地震、测井等地质数据建立数值化的地质模型,结合油田油水井的生产动态资料,求解基本流动方程,模拟地下油、气、水运动,研究解决油藏开发的实际问题,这样的工作就叫作油藏数值模拟。
二、软件发展简介八十年代引进的黑油模型软件,研究了大量的机理问题和实际应用。
一体化黑油模型数值模拟软件,实现了从地质建模到油藏模拟结果的三维显示的一体化过程,大大地提高了数值模拟研究工作的效率和模拟结果精度。
另外,陆续开发了自动历史拟合、基于数值模拟的试井分析、微机机群并行计算数值模拟等一系列适合油田实际需要的软件。
九十年代末,引进的并行软件。
它不仅具有以往数值模拟软件的一体化处理功能,其并行化的程序设计可进行几十万,甚至上百万节点的模拟,模拟的井数可多达数百口,大大提高了计算速度和实际油田的模拟规模。
另外,软件还具有水驱、聚驱、气驱及稠油热采等功能,可以描述断层、裂缝等复杂的地质条件,是当今世界最流行的数值模拟软件之一。
三、数值模拟所需要的数据在进行数值模拟之前,必须要对研究的地区有全面的认识,需要尽可能多的地质资料才能刻画出较真实的地质状况。
建立数值模拟模型时首先要在被研究的油藏上选取一块相对独立的区块(最好以断层或天然边界作为其边界),建立地质模型。
将地质模型分割成若干网格块,按软件要求给出有关数据。
(1)数据结构油藏流体(油、气、水)性质数据初始化数据油藏描述数据油藏数值模拟数据流裂缝和聚合物参数时变运行数据(2)初始化数据1)描述油藏和流体性质的数据,包括油层水、油及岩石压缩系数等平衡区数据。
油藏数值模拟基础【实用版】目录一、油藏数值模拟基础概述二、油藏数值模拟的重要性三、油藏数值模拟的基本原理四、油藏数值模拟的方法与技术五、油藏数值模拟的发展趋势与应用前景正文【一、油藏数值模拟基础概述】油藏数值模拟是一种应用计算机技术和数学模型对油藏的动态特性和开发过程进行研究的方法。
它通过构建油藏模型,对油藏的储层、流体性质和动态变化等进行详细描述,从而为油藏开发和管理提供科学依据。
油藏数值模拟基础主要包括油藏模型构建、数学模型建立和计算方法研究等内容。
【二、油藏数值模拟的重要性】油藏数值模拟在油气田开发中具有重要意义。
首先,通过油藏数值模拟可以预测油藏的动态特性,为油藏开发提供科学依据。
其次,油藏数值模拟有助于优化油藏开发方案,提高油藏的开发效益。
此外,油藏数值模拟还可以为油藏管理提供实时监测和预警,有利于实现油藏的精细化管理。
【三、油藏数值模拟的基本原理】油藏数值模拟的基本原理是通过对油藏的静态和动态特征进行数学建模,利用计算机技术对油藏开发过程进行模拟和预测。
具体来说,油藏数值模拟包括以下几个步骤:首先是建立油藏模型,包括地质模型、流体模型和物理模型等;其次是选择合适的数学模型和计算方法,对油藏的动态特性进行模拟;最后是分析模拟结果,为油藏开发和管理提供依据。
【四、油藏数值模拟的方法与技术】油藏数值模拟的方法与技术主要包括以下几个方面:首先是油藏模型构建技术,包括地质建模、流体建模和物理建模等;其次是数学模型建立和选择技术,要根据油藏的特性选择合适的数学模型和计算方法;再次是计算方法研究,包括稳态模拟、非稳态模拟和耦合模拟等;最后是模拟结果分析和评价技术,要根据模拟结果对油藏的开发和管理提供科学依据。
【五、油藏数值模拟的发展趋势与应用前景】随着计算机技术的不断发展和油藏开发理论的深入研究,油藏数值模拟在油气田开发中的应用前景越来越广阔。
未来油藏数值模拟的发展趋势包括:模型更加精细化、计算方法更加高效化、模拟结果更加精确化和应用领域更加广泛化等。
油藏数值模拟课程心得一学习要求和目的油藏数值模拟是石油与天然气工程专业硕士研究生规定的专业主干课。
二学习和教学的总体要求是1、了解油藏数值模拟的发展状况。
2、掌握油气藏多相渗流数学模型及其数值解法,熟练掌握油藏数值模拟中所涉及到的线性方程组特别是三对角、五对角矩阵的解法。
3、掌握渗流偏微分方程数值差分离散化的基本方法,掌握隐式、显式和解析解的计算差别、用所学到多相渗流问题的IMPES数值解法编写简单油藏的数值模拟器;4、了解当代油藏数值模拟发展趋势和发展前沿,并会用现成的商业软件模拟一个矿场实例。
为以后从事油藏数值模拟工作打下坚实的理论基础。
三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。
油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术,涉及知识面较广,油田地质学、油层物理学、油藏工程学、采油工程学、数学、计算机系统和模拟程序等。
要做好一个模拟,需要上述各方面的专家配合,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来做油藏模拟工作。
四油藏数值模拟的主要内容油藏数值模拟:数学模型—数值模型(离散-线性方程组-求解)—计算机模型1、数学模型:建立一套描述油藏渗流的偏微分方程组,加上方程组的辅助方程和初始条件和边界条件。
2、数值模型:首先离散化偏微分方程转化为有限差分方程组,然后将其非线性系数显性化,得到线性代数方程组,再通过线性方程组解法求得所要求的未知量。
(压力、饱和度、温度、组分等)的分布和变化。
3、计算机模型:将各种数学模型的计算方法编制成计算机程序,利用计算机计算各种结果。
五间接模拟方法的优缺点:优点:1、能重复开发,可以进行所谓的“多次开发”;2、可以在短期内进行“开发”;成本相对比较低;3、可以模拟各种非均质条件和开发要求,避免了直接观察法的缺点。
油气田油藏数值模拟技术研究油气田中的油藏是地球热力学系统的一部分。
为了更好地了解油藏的含油含气性质和油藏热力学特征,数值模拟技术成为了十分重要的手段。
该技术可以用于模拟油藏的上下游流动过程、油藏物理化学特征以及油藏动态特征,从而更好地了解油藏的性质,对油藏进行管理和开发。
数值模拟技术的基本原理是将油藏分成不同的小段,通过建立不同的模型来模拟油藏的特征。
模拟过程包括油藏的地质分析、渗流分析、物理化学过程分析以及生产模拟等,以建立真实的油藏模型。
数值模拟技术的研究者可以通过对模型的精细设计和参数调整来获得更加精确地模拟结果,这种结果可以用于优化油藏的生产条件、提高采收率以及有效地管理油藏。
数值模拟技术主要分为两大类,一类是气体流动模拟技术,另一类是液体流动模拟技术。
在气体流动模拟技术中,主要探讨的是油藏中的气相运动和扩散过程,应用到气藏开发中,可以更准确地预测气井的产能。
而液体流动模拟技术主要探讨的是油藏中的水和油相运动和扩散过程,可以用于优化水驱和岩石物性的测定。
数值模拟技术研究的一个重要应用是油藏开发。
根据油藏模拟结果,工程师可以了解油藏中的主要目标物质(如石油或天然气)的运动方式和分布情况,运用这种情况可以更好地设计油藏生产井和生产计划。
一些先进的数值模拟技术还可以用于优化油藏的生产过程,降低工业生产成本同时提高采收率和产量。
在不断发展的数值模拟技术中,高分辨率模拟和多学科交叉研究成为了趋势。
高分辨率模拟就是基于天然气钻井数据等地学数据,开发基于物理和化学参数的数学模型,对油藏进行优化研究。
同时,数值模拟技术研究也在与其他学科交叉,例如化学、物理、地质学和地球科学等, 所以数值模拟技术在未来的发展中,将会越发注重开发新的多学科交叉技术,以达成更全面准确的研究结果。
总之,随着科学技术和计算机科学的不断发展, 油气田油藏数值模拟技术已经成为了一种十分重要的分析手段。
该技术不仅能够用于模拟油藏的各种特性和动态,而且对于优化油藏的开发和生产管理也起着至关重要的作用,展望未来,数值模拟技术的应用将会更加广泛,也会为油气田的开发带来更高效、更节能的解决方案。
数值模拟的目的(一)、为什么开展油藏数值模拟工作研究和开发一个油田是一个复杂的综合性的科技问题,高精度的地震资料的处理解释提供研究区域的构造、断层、边界及其走向,但地震纵向分辨率受到限制,不能很好的反映一个同相轴(地震道)中沉积砂体的物性变化特征;测井可较好的反映到小于1米以下沉积砂体的物性特征,提供可靠的地层对比结果。
但作为新老油田开发方案的研究及剩余油分布的研究,是地震、地质、测井理论方法都无法做到的。
地质上仅定性或半定量分析,测井用于生产监测不能以点带面。
惟独油藏数值模拟工作可再现生产历史,定量分析剩余油潜力;并做到室内研究投入少、时间短,还可进行开发方案优选及经济评价工作。
所以总公司强调开发方案的部署一定要开展数值模拟工作。
值得强调的是油藏数值模拟工作提倡一体化,注重前期的地震解释和测井解释即油藏描述工作。
(二)、油藏数值模拟的目的在进行油藏数值模拟工作前,首先应根据油田开发过程中存在难以解决的实际问题,提出开展此项工作的目的及意义,即最终所要达到解决问题的目标是什么?一般通过油藏数值模拟可进行以下研究工作:1. 初期开发方案的模拟1).评价开发方式;如:枯竭开采、注水开发等。
2).选择合理井网、开发层系、确定井位;3).选择合理的注采方式、注采比;4).对油藏和流体性质敏感性研究。
2.对已开发油田历史模拟1).核实地质储量,确定基本的驱替机理(如:是天然驱,还是注水开发。
);2).确定产液量和生产周期;3).确定油藏和流体特性;4).提出问题、潜力所在区域。
3.动态预测1).开发指标预测及经济评价2).评价提高采收率的方法(如:一次采油、注水、注气、化学驱等)3).剩余油饱和度分布规律的研究,再现生产历史动态诸如:研究剩余油饱和度分布范围和类型;·单井调整:改变液流方向、注采井别、注水层位;·扩大水驱油效率和波及系数;4).潜力评价和提高采收率的方向诸如:·确定井位、加密井的位置;·确定油田开发最大产液量、产量对采收率的影响;·确定地面和井的设备。
数值模拟的目的(一)、为什么开展油藏数值模拟工作研究和开发一个油田是一个复杂的综合性的科技问题,高精度的地震资料的处理解释提供研究区域的构造、断层、边界及其走向,但地震纵向分辨率受到限制,不能很好的反映一个同相轴(地震道) 中沉积砂体的物性变化特征;测井可较好的反映到小于1米以下沉积砂体的物性特征,提供可靠的地层对比结果。
但作为新老油田开发方案的研究及剩余油分布的研究,是地震、地质、测井理论方法都无法做到的。
地质上仅定性或半定量分析,测井用于生产监测不能以点带面。
惟独油藏数值模拟工作可再现生产历史,定量分析剩余油潜力;并做到室内研究投入少、时间短,还可进行开发方案优选及经济评价工作。
所以总公司强调开发方案的部署一定要开展数值模拟工作。
值得强调的是油藏数值模拟工作提倡一体化,注重前期的地震解释和测井解释即油藏描述工作。
(二)、油藏数值模拟的目的在进行油藏数值模拟工作前,首先应根据油田开发过程中存在难以解决的实际问题,提出开展此项工作的目的及意义,即最终所要达到解决问题的目标是什么?一般通过油藏数值模拟可进行以下研究工作:1. 初期开发方案的模拟1) .评价开发方式;如:枯竭开采、注水开发等。
2) .选择合理井网、开发层系、确定井位;3) .选择合理的注采方式、注采比;4) .对油藏和流体性质敏感性研究。
2. 对已开发油田历史模拟1) . 核实地质储量,确定基本的驱替机理(如:是天然驱,还是注水开发。
);2) .确定产液量和生产周期;3) .确定油藏和流体特性;4) .提出问题、潜力所在区域。
3. 动态预测1) .开发指标预测及经济评价2) .评价提高采收率的方法(如:一次采油、注水、注气、化学驱等)3) . 剩余油饱和度分布规律的研究,再现生产历史动态诸如:研究剩余油饱和度分布范围和类型;•单井调整:改变液流方向、注采井别、注水层位;•扩大水驱油效率和波及系数;4) .潜力评价和提高采收率的方向诸如:• 确定井位、加密井的位置;•确定油田开发最大产液量、产量对采收率的影响;•确定地面和井的设备。
5).专题和机理问题的研究诸如:•对比注水、注气和天然枯竭开采动态;•研究各种注水方式的效果;•研究井距、井网对油藏动态的影响;•研究不同开发层系对油藏动态的影响;•研究注水速度对产油量和采收率的影响;•研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态的影响;•验证油藏的面积和地质储量;•校验油藏数据;•为谈判和开发提供必要的数据。
无论是对油藏进行初期开发方案、已开发油田历史模拟,还是动态预测的数值模拟工作,都要求油藏工程师要有针对性的拟定出能解决油田开发实际问题的数值模拟工作详细计划,及其开展此项工作的目的和应达到的目标是什么。
油藏数值模型的类型实际上黑油模型是最常用的,而组分模型比较少用,一般除非用到凝析气藏或者是混相驱,都不会用组分模型,而热菜聚合物等等,实际上也就是黑油或者组分的再发展,本质上变化不多。
油藏数值模型的类型是根据油气藏特性及开发人员需要处理的各种各样的复杂问题而设定的,油气藏特性和油气性质不同,选择的模型也不同。
(1)黑油模型,是常规油田开发应用的油藏数值模型,顾名思义,是适应于油质比较重的油藏类型,如普通稠油及中质油的油气藏。
(2)组分模型,适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏,如轻质油或凝析气藏。
(3)根据一些特殊开采方式的需要而形成的其他类型的数值模型,如热采模型、注聚合物驱油模型、化学驱油模型、裂缝模型等。
这些模型都是以黑油模型或组分模型为基础演变而来的,只不过在编程过程中加入了一些与特殊开采相应的方程。
(4)按照研究的需要和地质模型的维数来区分,一般油藏数值模拟模型可分为一维的平面和垂直模型,二维的平面和剖面模型、二维的锥进模型,三维模型。
二维的平面模型主要研究平面上油水运动规律,不考虑层间的影响;二维的剖面模型主要用来研究层间非均质的影响;二维的锥进模型主要用来研究油井不同射开井段、不同开采强度对气、水锥进的影响;三维模型主要研究一个井组、一个区块甚至整个油藏的开发动态和开发指标。
油藏数值模拟数据录取的准备工作在数据录取工作中,建立精细的油藏地质模型是模拟工作成败的关键;而对生产数据的正确分析、合理取舍、根据生产情况合理分层和划分时间阶段步长,即录入生产数据卡工作也极为重要。
油藏模拟工作要研究油田开发中的问题很多,不可能一律对待,也不可能在一个模型里都予以满足,需根据研究任务和客观许可条件建立相应的地质模型。
(一)建立油藏地质模型1. 在油藏描述的基础上建立油藏地质模型开展油藏描述工作,对油藏的地质、油层非均质特征,沉积相的详细描述和研究,根据油藏沉积相研究建立该油藏特征的沉积模式。
油藏描述分析的目的是综合所有的测井、岩心和生产测试等资料来得出一个与全油田一致的储集层模型。
对各种未知的基本参数例如:对顶面深度、砂厚、孔、渗、饱等空间分布的评价中最大限度地发挥现有测井资料的作用,同时将这些参数结合所需储集层的几何特性参量进行计算,并结合地质沉积相分析提供出更为精细、完善的油田地质模型。
确定一个油藏地质模型所需的许多参数,在油藏勘探试采阶段或初期刚投入开发阶段用有限几口井的资料进行计算、解释及建模其精度是不高的,这些参数初始误差越大,则通过历史拟合达到令人满意的油藏特征描述所需的时间越长。
所以,无论在对老区或新区进行数值模拟时,应对所选区块选用所有的井(特别是“关键井” )开展油藏描述工作,进行全面的分析研究。
2. 运用油藏描述技术对地质沉积模型进行地层网格化根据实际油田数值模拟所建立网格的需要,进行油藏描述工作时,即可对沉积地质模型进行相应的网格化,这样网格化的模型既能代表油藏沉积相的地质特征又有利于计算机数模作。
3. 运用油藏描述技术提供相应沉积模式的地质参数根据建立的油层沉积模式,提供砂岩、孔、渗、饱等参数的分布模式,并核实地质储量。
二)网格选择通过以上工作,可建立更为精细、完善的地质模型。
而在目前的实际工作中,大多数的老区块并没有开展过此项工作。
仅能做得是将各井点参数按网格划分的层系进行厚度加权平均,其结果是厚层贡献值大,薄层贡献值低,实际模拟中很有可能掩盖这样或那样的一些矛盾。
如:现有测试资料反映,注水开发油田,注入水沿高渗薄层(厚度为0.5m)突进,造成水淹。
而要降低这样的矛盾,只能把焦点倾注于网格层系的划分上,这便是以下所要谈到的问题。
在一个区块的模拟研究中,合理有效的选择网格必须考虑以下几个问题。
1. 网格的定向•网格的界限要与天然的非流动边界相符合,包括整个系统的矩形网格应最大可能的重迭在油藏上;•网格应包含有所有的井位(包括即将完善的新井、扩边井)•网格方向要与流体流动的主要方向(沿主河道方向,即平行渗透率的主轴)和油藏内天然势能梯度吻合;•网格的定向尽量减少死接点数目。
2. 网格的尺寸•网格越多,每个时间步长中所需计算的数学问题越多,机时费用越多;•当时间步长由最大饱和度所控制时,较小的网格通常使最大可允许时间步长减小;•一般邻井之间至少要有2〜3个空网格或更多,使其能反映油藏结构和参数在空间的连续变化,同时足够的网格能控制和跟踪流体界面的运动;•如果模拟前考虑井网加密方案,应确定适当的加密井井位和网格尺寸;3. 纵向网格的划分•除考虑本身按沉积韵律划分的层系外,还要考虑生产过程中的整体改造工作,如:补层、压裂酸化、堵水等等;同时,对生产特征(如:底水锥进、气顶等)都应合理考虑,对一个层系中的细分小层问题更是如此;4. 不规则网格的选择需按实际情况酌情考虑,如井网密度大的井区,相邻的油、水井之间用一个空白网格分开,或处在相邻的网格中也是允许的,必要情况下可考虑井点网格加密。
(三)数据录入准备1. 表格数据主要指岩石物性、流体性质。
•油气PVT数据表(高压物性分析);•水及岩石PVT性质(高压物性分析);•油水相对渗透曲线;•毛管压力曲线(岩心压汞实验)等;•井筒流动数据。
2. 网格数据•油藏顶面海拔深度;•砂层厚度(有效);•孔、渗、饱参数岩石类型等。
3. 动态数据•完井数据:射孔、补孔、压裂、堵水、解堵日期、层位、井指数等;•生产数据:平均日产油、日产水、日产气、平均油气比和含水比等;•压力数据:井底流压、网格压力等。
•动态监测资料(分层测试、吸水、产液剖面等)4. 其它数据主要包括算法选择、输入输出控制、油水井约束界限、油井定压定产等参数。
•对于黑油油藏,PVT数据极为重要,其数据由地层体积系数、溶解油气比和粘度作为压力的函数表所组成;•表格数据要求变量与自变量之间的关系要光滑,女口:不光滑的油水两相渗透率曲线,将导致拟合的含水曲线差枝不齐,导致迭代不收敛等问题。
油藏数值模拟历史拟合方法及技巧数值模拟过程(特别是历史拟合)是一项复杂的、消耗人力和机时的繁琐工作,如不遵循一定步骤,掌握一定技巧,可能陷入难以解脱的矛盾之中。
一般认为,同时拟合全区和单井的压力、含水和油气比难以办到,必须将历史拟合过程分解为相对比较容易的步骤进行。
历史拟合一般采取以下几个步骤:1 •确定模型参数的可调范围;2•对模型参数全面检查;3•历史拟合;1 ).全区和单井压力拟合;2).全区和单井含水拟合;3).单井生产指数拟合。
(一)确定模型参数的可调范围确定模型参数的可调范围是一项重要而细致的工作,需收集和分析一切可以利用的资料。
首先分清哪些参数是确定的,哪些参数是可调的。
资料及专家介绍:•孔隙度允许修改范围土30%;•渗透率视为不定参数,可修改范围土3倍或更多;•有效厚度,由于源于测井资料,与取心资料对比偏高30 %左右,主要是钙质层和泥质夹层没有完全挑出来,视为不定参数,可调范围-30%左右;•流体压缩系数源于实验室测定,变化范围小,视为确定参数;•岩石压缩系数源于实验测定,但受岩石内饱和流体和应力状态的影响,有一定变化范围;同时砂岩中与有效厚度相连的非有效部分,也有一定孔隙和流体在内,在油气运移中起一定弹性作用。
因而,允许岩石压缩系数可以扩大一倍;•相对渗透率曲线视为不定参数,允许作适当修改;•油、气的PVT性质,视为确定参数;•油水界面,在资料不多的情况下,允许在一定范围内修改。
(二)对模型参数全面检查工资油藏数值模拟的数据很多,出现错误的可能性很大。
为此,在进行历史拟合之前,对模型数据进行全面检查是十分必要的。
数据检查包括模拟器自动检查和人工检查两方面,缺一不可。
模拟器自动检查包括:1 、各项参数上下界的检查对各项参数上下界的检查,发现某一参数超过界限,打出错误信息。
1).检查原始地质储量并与容积法计算进行比较;N = 77585A X h XQX Soi/Boi2).检查所有原始油藏性质图和输入数据。
2、平衡检查在全部模型井的产率(注入率)都指定为零的情况下,进行一次模拟计算,其结果应是油藏状态参数(压力场和饱和度场)应该与油藏初始状态参数一致,无任何明显变化,流体应该是处于平衡状态。