油藏数值模拟的基本数学模型

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。

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。

石油工程中的油藏数值模拟技术使用技巧石油工程中的油藏数值模拟技术是一种重要的工具，对于油田的开发和管理具有关键作用。

它通过建立数学模型，模拟石油藏中的流体流动行为和物质传递过程，帮助工程师预测油藏的产能和开发方案，并进行优化设计。

在实际应用中，油藏数值模拟技术需要合理运用，根据具体的任务要求，灵活选择和使用适当的技巧。

首先，选择合适的数学模型是油藏数值模拟的关键。

常见的油藏数值模拟模型包括各向同性模型、非各向同性模型和双渗透模型等。

各向同性模型适用于具有均匀孔隙度和渗透率的油藏，而非各向同性模型则适用于具有各向异性的油藏。

双渗透模型可以模拟由水和油组成的复杂油藏。

在选择模型时，需要充分了解油藏的地质特征和性质，以确保数值模拟结果的准确性和可靠性。

其次，在进行模拟前，必须进行合理的网格划分。

网格划分的精细程度对数值模拟结果的精度和计算效率有着重要影响。

对于油藏中的复杂结构和地质特征，应当尽可能选择适合的非均匀网格或多块网格划分方法。

对于具有高梯度区域的油藏，可以采用局部细化的网格划分方法以提高精度。

此外，要注意网格划分的网格大小和形状，避免出现过分扭曲的网格。

第三，油藏数值模拟中的边界条件和参数设置非常关键。

边界条件的合理设置有助于准确模拟油藏中的流体运动和物质传递过程。

常见的边界条件包括压力边界条件和物质流量边界条件等。

在设置参数时，需要充分考虑油藏当时的实际情况，如油藏压力、温度、岩石特性等，以确保模型的真实性。

此外，还需要注意模型中的各种参数之间的相互关系，避免设置相互之间矛盾的参数。

第四，合理选择数值计算方法也是油藏数值模拟的关键。

常见的数值计算方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。

在选择方法时，需要综合考虑计算复杂度、模型适用性和精度等因素。

有限差分法适用于简单油藏和边界条件，有限元法适用于具有复杂结构的油藏，而有限体积法则适用于非均质油藏和非线性问题。

此外，在模型计算时，还需注意数值稳定性和收敛性，避免出现数值计算上的问题。

油藏数值模拟（精简）一、名词解释1、油藏数值模拟：利用计算机求解油藏数值模拟，模拟地下油水流动，给出某时刻油水分布，预测油藏动态。

2、模拟法：用油藏模拟型来研究油藏的各种物理性质和流动在其中的流动规律的措施。

3、历史拟合：用已知的地质、液体性质和特殊岩心分析资料和实测的生产历史，输入计算机程序中，将计算结果与实际观测和测定的开发指标相比较，若发现两者间有相当大的差异，则说明我们用的资料与实测结果一致，即为历史拟合。

4、黑油模型：描述气、油、水三相同时存在油藏数学模型。

5、组分模型：描述油藏内碳氢化合物化学组分的数学模型。

6、单向流模型：描述只有一相流体流动的数学模型。

7、离散化：即把整体分割为若干单元来处理。

8、Impes方法：就是通常所说的隐压显饱法，即隐式求解压力方程、显式求解饱和度方程。

它属于顺序求解法的一种，是现在最常用、最简便的方法。

二、简答加填空1、油田的复杂性。

答：1.油层静态描述的复杂性。

2.油层中所含流体及其与岩石作用的复杂性。

3.油田开发动态描述的复杂性。

4.油田开发技术措施的复杂性。

2、油藏数值拟合的步骤。

答：1.油藏动静态状况分析 2.选择模型3.资料输入4.灵敏度实验5.历史拟合6.动态预测3、数值模拟能解决那些问题。

答：1.油田开发方案编制过程中的动态指标预测2.用于加密调整、层系调整、注采系统调整方案的编制3.压裂、堵水、调剖等增产工艺措施的评价4.注水量、注入压力、油井产液、流压调整5.提高采收率技术评价：聚合物、CO2、N2、化学驱、热力采油等6.驱油机理研究4、点中心、块中心的特点答：点中心由网格的交点，即节点的位置来决定小块的中心；块中心用网格分割成小块的中心来表示小块的坐标。

5、离散化的特点。

答：1、每个小单元的形状是规则的，并可近似认为是均质的从而把形状不规则的非均质问题转化为容易计算的形状规则的均质问题2、整个运算是由重复的简单运算构成的3.能够控制解的精确度6、油藏数值模拟的主要内容答：1.地质模型2.数学模型3.数值模型。