精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势
- 格式:docx
- 大小:74.90 KB
- 文档页数:11
具体就是关于陆相低渗透油藏和海相碳酸盐岩油藏,网格粗化、计算算法、拟合精度、水驱、三采、两相、三相等方面。
主要的研究机构、领军人物、具体研究或公关方向,使用软件的优缺点等等。
近年来,随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展,油藏数值模拟方法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。
经过几十年的发展,该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 油藏数值模拟发展历史油藏数值模拟从30年代开始,展开理论研究。
40年代主要以解析解为主,研究“液体驱替机理”、“理论物理学中的松弛方法”、“孔隙介质中均质液体流动”、“油层流动问题中拉普拉斯转换”等零维物质平衡法。
50年代期间开展数值模拟。
60年代致力于对气、水两相和三相黑油油藏问题的求解。
70年代发展了由模拟常规递减和保持压力以外的新方法。
到80年代,由于高速大容量电子计算机的问世,硬件系统突飞猛进发展,油藏模拟已发展为一门成熟的技术,油藏模拟进入商品阶段,用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。
在模型上,形成一系列可以处理各种各样复杂问题的模型,如常规油气田——黑油模型、天然裂缝模型,凝析气田——组分模型,稠油油藏——热采注蒸汽模型,还有各种三次采油用的化学驱模型、注C02模型等,在此阶段,突出的是注蒸汽和化学驱模型得到实际应用;组分模型得到广泛应用,并在方法上有重大改进。
模型朝着多功能,多用途,大型一体化方向发展。
数值模拟发展重要历史事件如下图所示:2 国内外数值模拟研究现状进入90年代以后,数值模拟技术有了较大发展。
由于计算机的计算速度突飞猛进地增长,使油藏数值模拟技术进行了一次根本性的改造。
主要表现在以下几个方面:2.1模型技术近年来,油藏模型得到不断发展和完善,提出了多孔介质中全隐式热采、多相流线、黑油与组分混合以及非达西渗流等模型,为稠油蒸汽驱精确模拟、同一油藏不同开采方式的模拟提供了技术支持,是对传统模型适应矿场应用方面的重大技术改进。
油藏数值模拟方法的研究与应用石油资源是当今社会最为珍贵且不可替代的能源之一,而油藏数值模拟技术则是石油勘探、开发和管理的重要手段之一。
油藏数值模拟方法的研究与应用,对于油田开发的智能化、精细化和高效化都具有重要的推动作用。
一、数值模拟方法的研究现状油藏数值模拟方法指的是基于数学模型及计算机模拟技术,对油藏内部流动、热输运、多相流、相变和化学反应等物理过程进行模拟,以提高油藏开发效率的一种方法。
目前,油藏数值模拟方法主要涉及的领域包括油藏地质建模、储层渗流模拟、油藏数值模型及优化策略等。
油藏地质建模是油藏数值模拟的前提和基础,主要包括储层建模和岩石物理实验等。
储层建模是基于建模软件和地震资料所进行的三维建模,目的是建立一个可自动进行各种模拟的储层,为储层渗流模拟等后续工作提供可靠依据。
而岩石物理实验则是通过物理试验手段获得相关岩石参数,有效地改进数值模拟精度。
储层渗流模拟方法又是油藏数值模拟的核心和关键,主要涉及到流体运动、物性变化、交界面的模拟等方面,是建立油藏模型的核心部分。
随着计算机技术的不断提高,储层渗流模拟算法也日益成熟,包括有限元法、有限差分法、有限体积法、边界元法等方法,各有特点和适用范围。
油藏数值模型及优化策略则是对储层渗流模拟模型进一步进行计算优化,包括流体组成、地层物性等参数的改变,以及生产方案和注采方案优化等内容。
这里的优化算法主要包括灰色预测模型、神经网络模型、智能优化模型等。
二、油藏数值模拟的应用与发展趋势油藏数值模拟技术在油田开发中的应用,包括识别储层、评估资源量、确定开发方案、指导油田管理和维护等方面。
具体地说,通过数值模拟可以有效地预测储层内油、气、水等多相流的运动情况,优化生产方案,降低开采成本,提高采收率,最大限度地提高油田开发效益。
当前,随着油藏数值模拟方法和技术的发展,越来越多的数据和算法被应用到油田开发中。
其中,人工智能技术得到了广泛的应用,包括机器学习、深度学习、自然语言处理等。
简述精细油藏描述技术现状及发展趋势【摘要】随着油矿开采业的快速发展,国内多数油田都已进入高含水开发阶段,残余在地质结构中油质较难开采,且需要综合多学科对于残余油质的分布情况进行相关的描述以作为开采阶段中的关键数据。
精细油藏描述技术研究的核心目的为对剩余油的分布数据进行搜集研究,进而达到油质开采的高精细化水平的目的,同时能够提高资源的利用率。
本文主要对精细油藏描述技术的现状进行分析,并进一步分析要有的精细油藏描述的技术类型,最后对精细油藏描述技术的发展做出展望。
【关键词】油藏精细油藏描述技术现状发展趋势油藏技术主要用于油田的开采。
由于油田都存在于地层结构中,因而需要采用一定的勘测技术对地层中油田分布的位置进行预测,油藏描述技术中包含的学科知识较多,其中包括地质学、地震学等相关的知识,而且也需要相关的计算模块对油气储量规模以及油气储层分布状态做出准确的预测。
精细油藏技术主要是针对油田开发后期而言,其目的挖掘已开发油田的潜力,实现油田勘探作业的精细化。
<b> 1 国内精细油藏技术的研究现状</b>油田在开发一定时期后就会进入高含水期,此时油质较差,且需要专门的技术对油质进行凝聚,而且此时地层结构中油藏分布较为分散,局部却也相对富集,在地质结构中已经较难发现比较大片的剩余油分布,导致油田的采收率得不到明显的提升。
而造成油田采收率偏低的重要原因就是不能够对储集层的均质性做到较为准确的预测,因而需要引入精细化油藏描述技术,从而准确的预测出油质在三维空间内的分布规律,以及储集层的性质。
1.1 地震技术的应用在油藏开采过程中,由于储集层的分布状态以及流体性质会发生显影的变化,从而储层体积密度以及地震速度会发生相应的变化,此时地震反射波的相关特性也会发生一定的变化。
因而在油田开发阶段,主要定期对不同位置的油质分布结构进行对比的三维地震观测,并且形成较为完善的地震观测数据,能能够初步的对地层中油气分布进行预测。
如今,地震与广泛的用于地层精细构造研究方面,并且取得了较好的效果。
精细油藏数值模拟研究现状及其发展趋势摘要:精细油藏数值模拟技术对制定油田开采方案和提高油田开采效率具有十分重要的作用。
根据精细油藏数值模拟技术理论,在油藏数值模拟方法和成果应用、基于反映储层和流体变化的应用、应用网格技术和数值求解三个方面的基础上,对精细油藏数值模拟研究现状进行分析。
在分析精细油藏数值模拟技术研究现状的基础上,提出了其发展趋势。
关键词:精细油藏数值模拟研究现状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,它是通过计算机科技技术对油气藏的特征和开发过程进行模拟分析,得出最佳开采方案的技术方法[1]。
“精细”是在科技发展的基础上产生的,它利用现代技术将模拟网格细化、网格节点增加、油藏特征分析更细致等,得到更加准确的数据结果,提高了模拟精度,从而提高油藏开发决策的准确性。
虽然精细油藏数值模拟技术得到提出和应用,但是对于“精细”并没有确切的定义标准,如何达到精细数值模拟也是今后要研究的一大重点[2]。
1 精细油藏数值模拟理论精细油藏数值模拟技术是应运时代发展需要而提出的,但是至今还没有形成精细油藏数值模拟的专门定义,人们对于“精细”也没有严格的标准,它与油藏的非均质性有着密切的联系[3]。
当今油藏过度开发,导致了普通油藏数值模拟技术在地质模型精度很低情况下,不能获取准确数据,精细油藏模拟数值技术就是为应对这种现状而生。
对于精细油藏模拟技术,有学者认为将平面上的网格步长设置为﹤5m,纵向步长﹤50cm的模拟是精细模拟,即通过减小网格步长、增加网格点提高精度。
但是这仅仅是在网格方面改进,需要的是计算硬件条件的先进,本文认为“精细”只是相对概念,通过各种方法以达到模拟结果比普通模拟更准确的结果即是属于精细数值模拟。
2 精细油藏数值模拟研究现状2.1 精细油藏数值模拟方法和成果的应用现状精细油藏数值模拟技术的方法和成果描述应用十分必要,应用研究现状主要包括以下方面:明确流动单元约束模拟方法。
石油勘探与开发中的油藏模拟技术研究一、引言在今天的能源紧缺背景下,石油作为一种重要的能源资源,对于人类的生产和生活至关重要。
石油勘探与开发是保障石油资源供应的基础工作之一。
而油藏模拟技术作为石油勘探与开发中的关键技术之一,对于有效评估油藏储量和确定开发方案具有重要意义。
本文将探讨石油勘探与开发中油藏模拟技术的研究现状和未来发展方向。
二、油藏模拟技术的概念与作用油藏模拟技术,是指通过利用地质、物理和流体动力学等原理,模拟油藏内油气运移和驱替过程的一项技术。
它能够模拟油藏中流体在不同地质条件下的流动规律,帮助工程师更好地了解油藏的结构和性质,为决策者提供科学的数据支持。
油藏模拟技术的主要作用有以下几个方面:1. 评估油藏储量:通过对油藏进行模拟,可以准确计算油气储量,为勘探和开发决策提供指导。
2. 确定开发方案:根据模拟结果,分析不同开发方案对油藏的影响,优化开发方案,提高开采效率。
3. 预测油藏动态变化:模拟技术可以预测油田的生产动态,为长期规划提供依据,避免资源的浪费和过度开采。
4. 优化油藏管理:通过模拟技术,可以指导油藏管理,包括注水、采油等工艺流程的优化。
三、油藏模拟技术的研究现状1. 模型建立:油藏模拟技术建模是其研究的基础,包括地质模型、流体模型和物理现象模型等。
近年来,随着计算机技术和软件的发展,模型构建的精度和复杂度不断提高,使得模拟结果更加接近实际情况。
2. 数值模拟算法:常用的数值模拟算法有差分法、有限元法和有限体积法等。
为了提高计算效率和模拟结果的准确性,研究者们不断优化和改进算法,开发出了一系列适用于不同油藏类型和复杂地质条件的数值模拟方法。
3. 参数调整和历史匹配:参数调整和历史匹配是模拟技术中的关键步骤,也是比较困难的一部分。
通过调整模拟模型中的参数,使模拟结果与真实的油藏动态相匹配,得到可靠的模型。
4. 多尺度模拟:近年来,随着石油勘探深入海底和地下的需求增加,多尺度模拟技术成为油藏模拟的研究热点。
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。
油藏数值模拟技术现状与发展趋势摘要:介绍了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,指出了数值模拟的发展趋势。
关键词:并行算法;网格技术;网格粗化;分阶段模拟;动态跟踪模拟;数值解法引言近年来,随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展,油藏数值模拟方法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[1]。
经过几十年的发展,该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 国内外现状1.1 并行算法并行算法是一些可同时执行的诸进程的集合这些进程互相作用和协调动作从而达到给定问题的求解[2]。
并行算法首先需合理地划分模块,其次要保证对各模块的正确计算,再次为各模块间通讯安排合理的结构,最后保证各模块计算的综合效果并行机及并行软件的开发和应用将极大地提高运算速度,以满足网格节点不断增多的油藏数值模型。
在并行计算机上使用并行数值解法是提高求解偏微分方程的计算速度,缩短计算时间的一个重要途径[3,4]。
在共享内存的并行机上把一个按向量处理的通用油藏模拟器改写成并行处理是容易的,但硬件扩充难;分布内存并行机编程较共享式并行机困难,但硬件扩充容易,关键是搞好超大型线形代数方程组求解的并行化。
并行部分包括输入输出、节点物性、构造矩阵、节点流动及井筒等。
1.2 网格技术为了模拟各种复杂的油藏、砂体边界或断层渗透率在垂向或水平方向的各向异性,以及近井地区的高速、高压力梯度的渗流状态,近年来在国外普遍发展了各种类型的局部网格加密及灵巧的网格技术。
这种系统大体可以分为二类:一类称控制体积有限元网格(CVFE),这是将油藏按一定规则剖分为若干个三角形以后,把三角形的中心和各边的中点连接起来所形成的网格。
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。
油藏数值模拟技术研究油藏数值模拟技术在石油钻探和生产中扮演了至关重要的角色。
通过这种技术,人们可以分析在不同条件下石油和天然气的产生、储存、流动和采集情况,从而为石油探测和生产提供了重要的辅助手段。
本文将深入探讨油藏数值模拟技术的研究现状及其未来发展方向。
一、油藏数值模拟技术的研究现状油藏数值模拟技术可以分为两个主要方面:地质模型和流体模型。
地质模型是指对油藏地质属性的研究和建模;流体模型是指对油藏流体流动特性的研究和建模。
1. 地质模型地质模型是建立油藏数值模拟模型的重要前提和基础。
它通过收集石油勘探开发区的地质数据,包括地层、构造、矿物、孔隙度、渗透率等,建立油藏的三维地质模型。
目前,构建地质模型主要采用的方法有地质统计法、地震反演法、地质空间分析法等。
地质统计法是通过对探测区内的地质样本进行统计学分析,预测区域内的地质特征。
地震反演法则是以声波技术为基础,对地下介质进行探寻、获取和分析,从而得出阻抗、速度、位移等参数,进而反演出地下结构和特征。
地质空间分析法是对空间中的地质特征进行分析和处理,建立三维地质模型。
2. 流体模型流体模型研究的是油藏的流动特性。
主要通过对油藏的物理特性和运动规律研究,建立数学模型,以预测油藏的物质运移规律。
流体模型包括多相流动模型和流体机理模型两个方面。
多相流动模型主要研究油、水和气等油藏流体的流动特性和单位面积渗透率;流体机理模型则是研究流体运动的规律和特性,包括其他一些因素,比如孔隙压力、温度和扰动等。
二、油藏数值模拟技术的未来发展方向油藏数值模拟技术在石油勘探开发中向来扮演着不可或缺的角色。
近些年来,随着石油工业的深入发展,不断涌现出更多的石油地质和物理的难题,这也要求油藏数值模拟技术得到更深入的探索和发展。
1. 前沿技术的应用众所周知,现在包括云计算、大数据和人工智能在内的科技领域不断取得突破性进展。
油藏数值模拟技术可以全面利用先进技术,以此来提高模拟效率和模拟精度。
油藏数值模型现状与开展趋势吴晰一、前言随着计算机工程、数学模型和油藏工程等学科的不断开展以与融合,油藏数值模拟技术得到不断的开展和广泛的应用并日趋成熟完善。
通过油藏数值模拟可以掌握油藏的整体规律;研究合理的开发方案,选择最优的开采参数,以最少的投资、最科学的开采方式而获得最高采收率与最大的经济效益。
试井分析方法随着测试手段的提高,经历了常规试井分析方法和现代试井分析方法的开展和完善,成为油藏精细描述和油藏开发动态调整的重要工具。
二、油藏数值模拟技术现状与开展趋势2.1 渗流模型综述渗流模型有以下几种分类:A.按渗流性质分为黑油模型、组分模型、混相驱模型、热采模型与化学驱模型等B.按油藏类型分为砂岩油藏模型、裂缝性油藏模型、气藏模型、凝析气藏模型与复杂断块模型等IMPES方法、半隐式、交替隐式、全隐式与自适应隐式等D.按线性方程组得解法分为各种节点排序方法、各种直接法与各种迭代法等,并可对井、区块或油田给定各种边界条件。
总结各种模型的共同点就是先进展微元体分析用积分或微分方法导出系统的质量守恒方程,然后将运动方程和状态方程代入,在此根底上,根据实际问题的需要进展各种必要的简化和处理。
2.2 数值求解方法从大的方面而言,离散求解方法主要有四类:有限差分法、有限元法、边界元法与有限体积法。
他们各有优缺点,有限差分法最为成熟,占主导地位,但是在处理网格方向、复杂边界与稳定性方面有局限性。
有限元法可克制这些问题,但是它不太适用于点源和点汇问题。
边界元法是最新兴起的一种解法,它的优点是使问题的维数降低一维,从而使数据准备工作量大为减少,但是求解复杂的边界积分方程与方程推导比拟复杂。
2004年X青山、段永刚等用边界元法处理复杂油藏边界与分析油藏不稳定渗流问题。
在网格离散后形成大型的代数方程组得解法上主要有直接法,迭代法和预处理共轭梯度法。
可根据求解的问题和方程的特点加以选择。
油藏数值模拟技术的开展趋势如今油藏数值模拟在软件与模型的技术上已经很成熟了。
油藏数值模拟技术的研究与应用随着石油资源的日益短缺和对环境保护的不断提高,油藏数值模拟技术在石油勘探开发中扮演着越来越重要的角色。
本篇文章将从研究方法和应用方面探讨油藏数值模拟技术的现状和发展趋势。
一、研究方法1. 建立油藏数值模型油藏数值模拟技术需要先建立一个逼真的油藏数值模型,该模型要能够准确的反映出油藏内的各种物理、化学和地质特性。
在建立数值模型时,需要考虑到各种因素的影响,如地质构造、岩石孔隙度、渗透率、水饱和度等。
只有建立出逼真的油藏数值模型,才能进行后续的数值模拟。
2. 数值模拟方法目前主流的油藏数值模拟方法有有限差分法、有限元法、有限体积法、连续介质法等。
这些方法各自有其优势和不足,在具体应用中需根据实际情况选用。
不过,无论使用哪种方法,都需要考虑到数值稳定性和计算效率等问题。
3. 模型验证和优化建立数值模型和进行模拟计算之后,需要进行模型验证和优化。
通过与实际生产数据进行比对,验证模拟结果的准确性和可靠性,同时对数值模型进行优化,以提高模拟精度和计算效率。
二、应用方向1. 油藏开发优化油藏数值模拟技术可以帮助开发人员模拟不同开发方案的效果,以优化开发方式。
例如,通过模拟不同采油率、注水方案等,可以确定最优开发方案,提高油藏开发效益。
2. 产能预测油藏数值模拟技术可以根据油藏数值模型和生产数据预测油藏产能,从而帮助开发人员制定生产计划和采油策略,提高产量。
3. 数值井测技术油藏数值模拟技术可以模拟电测井、声波测井等数值井测技术,以更加准确的方式获取油层内部的地质和物理信息。
这些信息可以帮助开发人员优化生产策略,提高采油效率。
4. 油藏改造油藏数值模拟技术可以模拟油藏内流体的运动和物质交换,从而帮助开发人员制定油藏改造策略。
比如,模拟水驱油、气驱油等技术,以提高油藏采收率。
三、发展趋势随着计算机技术和数值模拟技术的发展,油藏数值模拟技术将越来越精确和高效。
未来,应用人工智能等新技术,将可使油藏数值模拟技术更加高效可靠。
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。
1631 国内外研究现状在油气藏的开发过程中,数值模拟主要被用来研究地层中各项流体的渗流规律、原油的复杂驱油机理以及剩余油分布,为后期开发方案的制定以及油气藏精细划分等提供合理的参考,以达到获得油田最大采收率以及经济效益的目的,运行的算法步骤如表1所示[1]。
表1 油藏数值模拟运算流程算法流程特点并行算法并行算法是指能同时执行诸多进程的集合,这些进程通过相互作用求解给定问题。
在计算时,需要合理的划分出模块并安排合理的运算结构,达到满足符合油藏数值模型。
网格技术1控制体积有限元,是指将模型划分为许多三角形,再将三角形的中间点及边长中点连接起来形成的网格。
2垂直等分线,是指使划分出的三角形各边的垂直等分线相交而形成的网格。
历史拟合Eclipse数模软件中通过线性预测分析,实现计算机辅助调整参数,减少模拟次数。
地质建模根据已知点的参数,应用计算机模拟技术,建立多个可选择的等概率储层空间分布模型。
分段模拟随着油田的开发,静态参数会发生变化,这时将静态模型划分成不同开发时间段的地质模型。
动态跟踪模拟一般情况下,在开采初期采用小步长,进入稳定期后采用大步长,并且将油井的分析周期改为以月或天统计。
对改进后方案的的效果进行跟踪监测,并提出新的改进方案。
三维显示三维再现油藏的开发历史及剩余油的空间分布,并可任意平移、旋转、缩放、透视和透明处理。
2 发展趋势当前数据库系统和数据格式的种类各异、开发的应用软件之间互不相通以及用户界面等存在许多问题,阻碍了多学科之间的协同工作。
借助多井试井数据、数值模拟和优化技术,反演油藏中某些非均质参数分布,这样能有效地解释测试井的径向平面渗透率的变化情况。
同时,有利于突破目前建立在单层、单相和均质储层等基本假设条件下的局限性[2]。
这些技术的发展大大加深了人们对油藏剩余油分布状况和储层非均质特征的认识。
但是,由于当前数据库系统和数据格式的种类各异、开发的应用软件之间互不相通以及不同风格的用户界面等许多问题,这些问题严重阻碍了多学科之间的协同工作、数据资源及研究成果的共享。
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。
在石油工业快速发展的今天,一般的油藏模拟技术早已不能满足油田开发需要,精细油藏数值模拟的概念也由此被提出。
早在20世纪80年代,世界范围内关于精细油藏数值模拟的研究便大量展开,但这一时期人们对“精细”并没有进行严格的标准划分,这就使得精细油藏数值模拟的精细程度在很长一段时间难以把握。
在学界中,J.W. Watts提出的精细油藏数值模拟概念受认同程度较高,即非均质性严重的油藏,当平面上网格步长小于5m,纵向上的网格步长小于50cm的数值模拟可称之为精细模拟,而结合这一精细油藏数值模拟的概念笔者发现,我国乃至世界上很多油田开发研究中的油藏数值模拟都不能满足这一概念的要求,不过考虑到计算机硬件限制与“精细化”本身属于相对概念,本文就精细油藏数值模拟的研究现状及发展趋势展开的研究将主要围绕油藏地质模型描述、流体运动描述、模拟模型求解的精细程度展开。
1 精细油藏描述方法与成果的应用在精细油藏数值模拟的发展中,由于地质模型的精度直接关系着这一模拟能否较高质量展开,这就使得精细油藏描述方法与成果在精细油藏数值模拟中实现了较好的应用,这主要得益于该应用所实现的精准地质模型的提供,精细油藏数值模拟的最终结果可信度由此也能够实现较好提升。
关于精细油藏描述方法与成果的应用,近年来国内外学者就其展开了大量尝试,高分辨率层序地层学、储层随机模拟、流动单元约束等都属于这一研究中采用的精细地质方法与相关成果。
1.1 流动单元约束的精细油藏数值模拟在流动单元约束这一精细地质方法下的精细油藏数值模拟中,这一精细地质方法的应用主要是利用不同流动单元物性与流动特性的不同,而由此精细油藏数值模拟的精度就能够在选取相应的相对渗透率曲线支持下实现提升。
值得注意的是,在这一流动单元约束精细地质方法应用中,垂向上有无细分流动单元必须着重考虑,一般来说层内无夹层、单层厚度小于5m时就无需进行细分,这样就能够较好避免剩余油精细研究无法展开的问题出现。
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。
一.油藏数值模拟的主要内容藏数值模拟的主要内容可以概括为三大部分,即建立数学模型(Mathematical Model ),数值模型(Numerical Model)和计算机模型(Computer Model )。
1.建立书数学模型,就是要建立一套描述油藏中流体渗流的偏微分方程组一起构成一格完整的数学模型。
2.建立数值模型,即对所建立的数学模型进行数值求解,一般要经过以下三个步骤:(1)离散化,将连续的偏微分方程组转化成离散的有限差分方程组,即将连续函数变为离散函数。
(2)线性化,将有限差分方程组中的非线性系数项性化,从而得到线性代数方程组。
对线性代数方程组进行求解,包括直接求解法和迭代求解法。
(3)建立计算机模型,就是将各种数学模型的过程编制成计算机程序,以便通过计算机计算得到所需要的结果。
计算机模型中包括资料输入,系数矩阵和常数项的形成,多种解法和结果的输出等。
工业性应用的计算机模型称为计算机软件。
油藏数值模拟是应用计算机模拟系统描述油藏中流体流动的。
计算机模拟系统通常是一个或多个计算机程序。
进行油藏数值模拟时,首先要建立能够反映油藏实际状况的地质模型,包括油藏构造,几何形态,储层基本性质,流体性质及分布等,然后输入油藏的实际生产动态资料数据进行拟合计算。
若计算结果与实际生产动态不吻合,则修改前面输入的地质模型后重新计算,一直到计算结果与实际动态相吻合,则前面修正的地质模型即为对油藏的正确描述。
图1. 不同学科领域对油藏数值模型的作用二.油藏数值模拟的技术现状油藏数值模拟技术从20世纪50年代开始出现到今天,已经经历了半个多世纪的发展,特别是20世纪80年代以来,随着计算机,应用数学和油藏工程学科的不断发展,油藏数值模拟技术得到了不断的发展和广泛的应用。
下面从各个方面总结目前的油藏数值模拟技术现状。
数值模拟模型 地震解释 岩石物理学 流体性质 地质模型 油井设备 油管特性曲线模型网格的影响 观测结果和生产数据解释的标定并行算法并行算法是一些可同时执行的诸进程的集合,这些进程互相作用和协调动作,从而对给定问题进行求解。
并行算法首先需要合理的划分模块,其次要保证对各模块的正确计算,再次要为各模块间通讯安排合理的结构,最后要保证各模块计算的综合效果。
并行机及并行软件的开发和应用将极大地提高运算速度,以满足网格节点不断增多的油藏数值模型。
在并行计算机上使用并行数值解法是提高求解偏微方程的计算速度,缩短计算时间的一个重要途径。
在共享内存的并行机上把一个按向量处理的通用油藏模拟器改写成并行处理时容易的,但硬件扩充难;分布内存式并行机编程较共享内存式并行机困难,但硬件扩充容易,关键是搞好超大型线性代数方程组求解的并行化。
并行部分包括输入输出,节点物性,构造矩阵,节点流动及井筒计算等。
在并行计算方法上,有效的并行方法是区域分解方法。
该方法不仅应用于黑又模型,而且已应用到组分模型,局部网格加密和水平的计算,为实现软件的并行法,针对并行模拟过程中如何静态负载平衡提出了一种做法,即好的负载平衡不一定在最初实现,应在计算过程中就计算工作量动态调配各处理器的任务量,使各处理器的计算量基本相等,这些做法已在模拟器中实现,并在8个节点的IBM/SP2及32个节点的IPSC/860 机上试算,并行销率分别达70%及80%。
网格技术随着三维地质模型的引入,网格技术已向精确化方向发展,为了模拟各种复杂的油藏,砂体边界或断层,渗透率在垂向上或水平方向上的各向异性。
一及近井地区的高速,高压力梯度的渗硫状态,近年来发展了局部网格加密,角点网格,PEBI网格等。
当然,快中心网格计算速度快,收敛性好,结果精确,但无法真实描述油藏的构造。
角点网格是用一个网格8个节点的坐标来表示网格的。
该技术改变了矩形网格模拟断层只能以台阶形式顺着网格走的情形,有效地改善了模拟精度,可以很好地描述油藏,比如断层的走向,不规则边界等,但其非正交待性严重影响了求解的精度。
控制体积有限元网格(CVFE)是将油藏按一定规则剖分为若干个三角形以后,把三角形的中心和各边的中点连接起来所形成的网格,它是一种非正交网格。
垂直等分线排比网格(PEBI),其剖分方法是将油藏分成若干三角形后,使三角形各边的垂直等分线相交而形成网格。
PEBI网格一种局部正交网格,其离散形式与有限差分方法相似,流动系数的取值原则和界面渗透率的取法均与有限差分方法相同。
PEBI网格既具有数学求解上要求的正交性,又可以使模拟网格任意弯曲以模拟复杂的地质现象,能最大限度地接近油藏实际。
1.计算机辅助历史拟合技术油藏数值模拟的历史拟合既复杂又费时,费力,而且具有多解性。
计算机辅助历史拟合技术利用最优化和人工智能的方法,构造历史拟合目标函数,利用协方差矩阵和均方根梯度,进行参数的不确定度和敏感性分析。
通过计算机辅助历史拟合,能够大大减少人工历史拟合的盲目性和所花费的机时。
2.网络粗化技术由于油藏的复杂性,地质家要用较细的网格来描述其特征,网格节点数一般为几十万甚至数百万,一般产生几十万至几百万个网格数据本。
油藏工程是出于工作效率和计算费用的考虑,以及计算机存储量与计算速度的限制,需要对该数据体进行合理的粗化。
因此,如何将密集的网格数据合理地转换到较粗的网格上去,就成为现代油藏模拟技术的一个重要研究内容。
3.动态地质建模和动态跟踪模拟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的概念和技术方法。
他强调把动态资料以致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。
4.分阶段模拟对开发历史较长,地下储层物性和原有物性发生较大变化的油藏,把随开发时间变化的地质静态模型划分为多个不同开发阶段的地质模型。
5.数值解法油气藏数值模拟必须对描述油气藏流体渗流的数学模型进行数值求解。
长期以来,数值求解法的研究一直是油气藏模拟技术研究非常活跃的领域,它的进步极大地推动了油气藏模拟技术向前发展。
数值解法的一个重大发展就是全隐式,自适应隐式方法。
由于全隐式方法对所有方程系数都进行隐式处理,所以稳定性好,隐式程度高,适应范围更宽。
全隐式的方法能解决油,气,水三相渗流,注气,水汽锥进,高速气体渗流等强非线性渗流问题。
但是全隐式模型的求解需要采用牛顿迭代法,因此其工作量和存储量大。
所以,20世纪80年代初期,美国的托马斯等人为了解决方程隐式程度高低和计算量大小之间的矛盾,提出了自适应隐式方法。
该方法的特点是对不同的网格节点和不同的时间步采用不同的隐式程度来处理,以便在具有同样稳定性的前提下减小计算量,加快计算速度。
1985年,W.I.Berteger等人又提出了一种近似的自适应隐式方法,其稳定性进一步增强。
数值解法的另一个重大发展就是多重网格法和预处理共轭梯度法。
两者的共同点在于都加速数值解的收敛性。
多重网格法实质上是外推与内搜技术的创造性应用。
预处理共轭梯度法是将共轭梯度法与各种不完全分解预处理相结合。
它是20世纪80年代以来油藏数值模拟中最引人注目的方法之一。
三.油藏数值模拟的发展方向油藏数值模拟是现代油藏开发中的重要技术手段,它的应用已经渗透到油藏开发的各个环节,无论是油藏描述,产量预测,还是开发方案优化,都离不开数值模拟进入21世纪,伴随着计算机的飞速发展以及互联网的普及应用,饿极以令人难以想象的速度在突飞猛进。
油藏数值模拟是随计算机和计算技术的发展而不断发展的,因此油藏数值模拟的发展也是日新月异。
根据数值模拟技术的发展及目前现状,对其今后的发展方向预测如下:(1)数值模拟运算速度将会大幅度提高。
新的数值求解方法,相平衡算法,并行计算方法等,可以使数值模拟的运行速度又显著的提高。
(2)数值模拟计算的大型化和精细化。
计算机的计算能力将越来越强,64为操作系统的普及将使每个作业都能够占用更大内存,这保证了更大的模型的模拟工作。
相信10年内数值模拟网格将会达到千万数量级。
这样,由地质模型到数值模型的网格粗化将不再需要,从而排除了由孔隙度和渗透率粗化计算带来的误差。
不过另一方面,由于计算机能力的增强,地质模型也可能变得更大,对于大型油气田,可能仍然需要粗化工作。
(3)现在流行的商业软件将推出基于C++的新一代数值模拟软件,新一代软件在计算速度,内存管理,并行优化,并行负载平衡,超大模型处理等方面将有重大进展。
(4)PEBI网格将越来越多地被采用,相信10年内有30%左右的数值模拟模型将会采用PEBI网格。
(5)辅助历史拟合和自动历史拟合将不会有大的进展,历史拟合将仍然取决于油藏工程师的经验。