1、油藏數值模擬基礎培訓（一）油藏數值模擬基礎培訓（一）油藏數值模擬基礎培訓油藏數值模擬基礎培訓油藏數值模擬總論油藏數值模擬總論油藏數值模擬總論油藏數值模擬總論油藏數值模擬的概念油藏數值模擬的概念為什么要做油藏數值模擬為什么要做油藏數值模擬油藏數值模擬的方法原理油藏數值模擬的方法原理油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的大體流程油藏數值模擬的大體流程油藏數值模擬都需要什么參數油藏數值模擬都需要什么參數油藏數值模擬的概念油藏數值模擬的概念標準定義：應用已有規律，采用數值方法求解描述油藏內流體流動問標準定義：應用已有規律，采用數值方法求解描述油藏內流體流動問題，并利用計算機研究油藏開發及動

2、態規律的一門技術。題，并利用計算機研究油藏開發及動態規律的一門技術。l 油藏數值模擬油藏數值模擬工程定義：從地下流體滲流過程中的特征出發，建立描述滲流過程的工程定義：從地下流體滲流過程中的特征出發，建立描述滲流過程的基本物理現象，并能描述油藏邊界條件和原始狀況的數學模型，借助基本物理現象，并能描述油藏邊界條件和原始狀況的數學模型，借助計算機計算求解描述油氣藏滲流數學模型，并結合油藏地質學、油藏計算機計算求解描述油氣藏滲流數學模型，并結合油藏地質學、油藏工程學等學科知識重現油田開發的全過程，工程學等學科知識重現油田開發的全過程， 主要用于解決油田開發實主要用于解決油田開發實際問題。簡單地說就是在

3、電子計算機上開發油藏。際問題。簡單地說就是在電子計算機上開發油藏。油藏數值模擬是一種運用較復雜的數學方法預測油藏動態油藏數值模擬是一種運用較復雜的數學方法預測油藏動態的一門特殊的油藏工程研究方法，本身賦予較重比例的數的一門特殊的油藏工程研究方法，本身賦予較重比例的數學元素，但應用領域屬于油藏工程。學元素，但應用領域屬于油藏工程。油藏數值模擬的概念油藏數值模擬的概念l 油藏工程油藏工程定義一：定義一：是一門以油田地質學和滲流力學為基礎，以油藏數值模擬為是一門以油田地質學和滲流力學為基礎，以油藏數值模擬為手段，研究油氣田開發設計和工程分析方法的綜合性學科。手段，研究油氣田開發設計和工程分析方法的綜

4、合性學科。定義二：定義二：是一門高度綜合的技術學科。它綜合應用地球物理、油藏地是一門高度綜合的技術學科。它綜合應用地球物理、油藏地質學、油層物理、滲流理論和采油工程等方面的成果以及所提供的信質學、油層物理、滲流理論和采油工程等方面的成果以及所提供的信息資料，對油藏開發方案進行設計和評價，以及應用這種預測結果提息資料，對油藏開發方案進行設計和評價，以及應用這種預測結果提出相應的技術措施，以獲得最大的經濟采收率。出相應的技術措施，以獲得最大的經濟采收率。油藏工程含義寬泛，數值模擬是油藏工程研究技術方法之一，理論基油藏工程含義寬泛，數值模擬是油藏工程研究技術方法之一，理論基礎與其它的油藏工程動態預測

5、數學計算方法一致。隨著油藏數值模擬礎與其它的油藏工程動態預測數學計算方法一致。隨著油藏數值模擬技術正規化與綜合性的發展進步，其本身的內涵與功能逐步擴大，與技術正規化與綜合性的發展進步，其本身的內涵與功能逐步擴大，與傳統油藏工程的含義逐步融合交叉，成為傳統油藏工程的含義逐步融合交叉，成為“現代油藏工程現代油藏工程”的核心，的核心，但仍不能取代傳統的油藏工程方法。但仍不能取代傳統的油藏工程方法。為什么要做油藏數值模擬為什么要做油藏數值模擬l 油藏工程與數值模擬油藏工程與數值模擬油油藏藏工工程程應應用用觀測觀測：信息采集與分析假設假設：油藏特征判斷計算計算：定量計算與評估決策決策：提出措施或方案數值

6、模數值模擬擬 法：法：能考慮油藏的復雜幾能考慮油藏的復雜幾何形狀、非均質性、何形狀、非均質性、巖石和流體性質變化、巖石和流體性質變化、井網方式和產量等因井網方式和產量等因素，是迄今為止油藏素，是迄今為止油藏動態研究中考慮因素動態研究中考慮因素最多的一種方法。最多的一種方法。采收率統計關系式、水驅特征曲線、采收率統計關系式、水驅特征曲線、產量遞減方程及經驗公式等。產量遞減方程及經驗公式等。垂向非均質管流模型、等值滲流阻垂向非均質管流模型、等值滲流阻力法、力法、Buckey-Leverett方程非活方程非活塞驅替模型等。塞驅替模型等。為什么要做油藏數值模擬為什么要做油藏數值模擬l 油藏工程與數值模

7、擬油藏工程與數值模擬油藏數值模擬技術優勢：可以實現預測風險最小化。油藏數值模擬技術優勢：可以實現預測風險最小化。油藏非均質油藏非均質與巖石各相異性與巖石各相異性流體性質及巖石流體流體性質及巖石流體滲流特征空間變化滲流特征空間變化烴類油藏開采機理烴類油藏開采機理的復雜性的復雜性各種油藏工程各種油藏工程方法的適應性方法的適應性影響預測風險的因素影響預測風險的因素輸入油藏地質輸入油藏地質模型數據模型數據選擇合適的模擬器選擇合適的模擬器可靠的工程實踐可靠的工程實踐正確的模擬應用正確的模擬應用地質建模地質建模軟件功能軟件功能應用技能應用技能數值模擬技術實現數值模擬技術實現為什么要做油藏數值模擬為什么要做

8、油藏數值模擬l 油藏工程與數值模擬油藏工程與數值模擬傳統油藏工程方法對油藏數值模擬的作用在于：傳統油藏工程方法對油藏數值模擬的作用在于：彌補收集資料數據的不充足彌補收集資料數據的不充足減小輸入數據的誤差減小輸入數據的誤差深化對模型合理性的認識深化對模型合理性的認識輔助動態歷史擬合分析輔助動態歷史擬合分析利于模擬結果的評價與解釋利于模擬結果的評價與解釋油藏數值模擬的方法原理油藏數值模擬的方法原理1. 建立數學模型建立數學模型 2.建立數值模型建立數值模型 通過離散化，將連續通過離散化，將連續的偏微分方程組轉換成離的偏微分方程組轉換成離散的有限差分方程組，再散的有限差分方程組，再用多種方法將非線性

9、系數用多種方法將非線性系數線性化，成為線性代數方線性化，成為線性代數方程組，然后求解線性代數程組，然后求解線性代數方程組。方程組。 即建立一套描述油藏即建立一套描述油藏中流體滲流的偏微分方程中流體滲流的偏微分方程組，包括初、邊值問題。組，包括初、邊值問題。偏微分方程組線性代數方程組得到壓力、飽和度等有限差分方程組離散化線性化解方程組油藏數值模擬的方法原理油藏數值模擬的方法原理3. 建立計算機模型建立計算機模型 將資料（靜、動態）的輸入，系數矩陣和常數項的形將資料（靜、動態）的輸入，系數矩陣和常數項的形成，多種解法和結果的輸出等，編制成計算機程序。成，多種解法和結果的輸出等，編制成計算機程序。

10、數值模擬的關鍵是計算的精度和速度。計算的精度取決于數值模擬的關鍵是計算的精度和速度。計算的精度取決于離散的程度、數值計算誤差、離散方程的穩定性，計算的速離散的程度、數值計算誤差、離散方程的穩定性，計算的速度取決于計算機速度、解法速度和模型規模。從離散的程度度取決于計算機速度、解法速度和模型規模。從離散的程度看，速度和精度相矛盾，要根據解決問題的需要選擇離散化看，速度和精度相矛盾，要根據解決問題的需要選擇離散化程度和計算速度。程度和計算速度。油藏數值模擬的方法原理油藏數值模擬的方法原理yyvyyyvzzvxxxvxxxvzzzvyztqvzvyvxzyx質量守恒方程質量守恒方程/ /連續性方程：

11、連續性方程：根據物質平衡原理，流入單元體中的流體流量減去流出單元體流體流量等于單元體流體質量變化。 運動方程：運動方程：達西定律。 pLKAQ流動方程：流動方程：tshPKKhooooro)()（狀態方程：狀態方程：流體和巖石體積與壓力的關系。 輔助方程：輔助方程：飽和度歸一，毛管壓力、密度、粘度及相滲曲線的相關函數。 tphCPsw*) （tshPssfwww)()（ 幾點說明幾點說明描述油藏流體滲流這一具體物理過程的完整的數學模型是非線性的偏微分方程，描述油藏流體滲流這一具體物理過程的完整的數學模型是非線性的偏微分方程，不宜直接求解不宜直接求解，需要通過離散轉化成比較容易求解的代數方程組。

12、離散方法一般，需要通過離散轉化成比較容易求解的代數方程組。離散方法一般為有限差分法。為有限差分法。離散后形成的代數方程組是非線性的差分方程組，還要采用某種線性化方法將離散后形成的代數方程組是非線性的差分方程組，還要采用某種線性化方法將其線性化，然后求解。常用的線性化方法有顯示方法、半隱式方法或全隱式方法其線性化，然后求解。常用的線性化方法有顯示方法、半隱式方法或全隱式方法等。等。對數學模型離散化并線性化，得到每個網格節點上的一個（單相）或多個（多對數學模型離散化并線性化，得到每個網格節點上的一個（單相）或多個（多相）線性代數方程。每個方程除含有本點上的未知變量外，一般還含有相鄰節點相）線性代數

13、方程。每個方程除含有本點上的未知變量外，一般還含有相鄰節點上的未知變量。因此，為了求得線性方程的解，需要將各點上的方程聯立，形成上的未知變量。因此，為了求得線性方程的解，需要將各點上的方程聯立，形成聯立代數方程組。該方程組一般為大型稀疏方程組。聯立代數方程組。該方程組一般為大型稀疏方程組。求解線性代數方程組所用的方法有直接法和迭代法兩大類，直接法常用的有高求解線性代數方程組所用的方法有直接法和迭代法兩大類，直接法常用的有高斯消去法、主元素消去法、斯消去法、主元素消去法、D 4方法等；迭代法常用的有交替方向隱式方法、超方法等；迭代法常用的有交替方向隱式方法、超松弛達代法、強隱式方法等松弛達代法、

14、強隱式方法等。油藏數值模擬的方法原理油藏數值模擬的方法原理ECLIPSEECLIPSE軟件介紹軟件介紹ECLIPSE 100: 黑油模擬器黑油模擬器ECLIPSE 300: 組分模擬器組分模擬器Flogrid: 建模型建模型PVTi: EOS分析分析VFPi: 垂直管流垂直管流Schedule: 動態數據動態數據SCAL: 巖芯數據巖芯數據OFFICE: 項目管理項目管理Frontsim: 流線模擬器流線模擬器Floviz: 3維顯示維顯示Simopt: 歷史擬合歷史擬合 ECLIPSE主要模塊主要模塊油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的作用在理論上：探索多孔介質中各種復雜滲流問題的規律；在理論上

15、：探索多孔介質中各種復雜滲流問題的規律； 在工程上：作為開發方案設計、動態監測、開發調整、反求參數、提高在工程上：作為開發方案設計、動態監測、開發調整、反求參數、提高 采收率的有效手段，能為油氣田開發中的各種技術措施的制采收率的有效手段，能為油氣田開發中的各種技術措施的制 定提供理論依據。定提供理論依據。有效的油田開發科學決策工具！有效的油田開發科學決策工具！滲流機理研究滲流機理研究開發可行性評價開發可行性評價參數敏感性分析參數敏感性分析開發方案優化開發方案優化剩余油分布研究剩余油分布研究提高采收率研究提高采收率研究動態跟蹤研究動態跟蹤研究反演油藏地質模型反演油藏地質模型油藏數值模擬的作用油藏

16、數值模擬的作用1、模擬初期開發方案、模擬初期開發方案1 1）實施方案的可行性評價；）實施方案的可行性評價；2 2）選擇井網、開發層系、井數和井位；）選擇井網、開發層系、井數和井位；3 3）選擇注水方式；）選擇注水方式；4 4）對比不同產量效果；）對比不同產量效果；5 5）對油藏和流體性質的敏感性研究。）對油藏和流體性質的敏感性研究。油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的作用2、對已開發油田歷史模擬、對已開發油田歷史模擬1 1）證明地質儲量，確定基本的驅替機理及驅替類型（是溶）證明地質儲量，確定基本的驅替機理及驅替類型（是溶解氣驅、注水驅、蒸汽驅或是重力驅？）解氣驅、注水驅、蒸汽驅或是重力驅？）2 2

17、）確定產液量和生產周期；）確定產液量和生產周期；3 3）確定油藏和流體特性，擬合全油田和單井的壓力、含水）確定油藏和流體特性，擬合全油田和單井的壓力、含水（氣油比）動態歷史；（氣油比）動態歷史；4 4）指出問題、潛力所在區域。）指出問題、潛力所在區域。油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的作用3、動態預測、動態預測1 1）評價提高采收率的方法（一次采油、注水、注氣、注聚等）評價提高采收率的方法（一次采油、注水、注氣、注聚等）2 2）研究剩余油飽和度分布規律）研究剩余油飽和度分布規律 研究剩余油飽和度分布的范圍和類型研究剩余油飽和度分布的范圍和類型 單井進行調整，改變液流方向、改變注采井別、改變注水層

18、位的效果；單井進行調整，改變液流方向、改變注采井別、改變注水層位的效果； 擴大水驅效率和波及系數的方法；擴大水驅效率和波及系數的方法； 回答油田開發中所遇到的問題并致力解決問題的方法?；卮鹩吞镩_發中所遇到的問題并致力解決問題的方法。3 3）評價潛力和提高采收率方向）評價潛力和提高采收率方向 確定井位和加密井的位置；確定井位和加密井的位置； 確定產量、開采方式；確定產量、開采方式； 確定地面和井的設備；確定地面和井的設備； 各種調整開發方案和開發指標對比及經濟評價。各種調整開發方案和開發指標對比及經濟評價。油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的作用4、專題和機理問題的研究、專題和機理問題的研究1 1）

19、對比注水、注氣和天然枯竭開采動態；）對比注水、注氣和天然枯竭開采動態；2 2）研究各鐘注水方式的效果；）研究各鐘注水方式的效果；3 3）研究井距、井網對油藏動態的影響；）研究井距、井網對油藏動態的影響；4 4）研究不同開發層系對油藏動態的影響；）研究不同開發層系對油藏動態的影響；5 5）研究不同開發方案的各種指標；）研究不同開發方案的各種指標；6 6）研究單井產量對采收率的影響；）研究單井產量對采收率的影響；7 7）研究注水速度對產油量和采收率的影響；）研究注水速度對產油量和采收率的影響；8 8）研究油藏平面和層間非均質性對油藏動態的影響；）研究油藏平面和層間非均質性對油藏動態的影響；9 9）

20、驗證油藏的面積和地質儲量；）驗證油藏的面積和地質儲量；1010）檢驗油藏數據資料；）檢驗油藏數據資料；1111）為談判和開發提供必要的數據資料。）為談判和開發提供必要的數據資料。油藏數值模擬的作用油藏數值模擬的作用地質工程師地質工程師油藏工程師油藏工程師數值模擬工程師數值模擬工程師現場工程師現場工程師一體化工作模式和協作式解決方案是油藏模擬成功的保證！一體化工作模式和協作式解決方案是油藏模擬成功的保證！油藏數值模擬的流程油藏數值模擬的流程油藏數值模擬的流程油藏數值模擬的流程確定研究目標（確定研究目標（5%5%）獲取檢查數據（獲取檢查數據（20%20%）建立油藏模型（建立油藏模型（15%15%）

21、開展歷史擬合（開展歷史擬合（40%40%）進行動態預測（進行動態預測（20%20%） 合理的合理的時間分配時間分配是確保模是確保模擬研究質擬研究質量的必要量的必要條件條件油藏數值模擬的流程油藏數值模擬的流程網格建立FloGrid (GRID)PVT數據PVTi井數據準備Schedule巖石數據 SCAL井筒模擬VFPi地質模型PetrelEclipse Result Floviz歷史擬合 SimOpt生產數據OFM等模擬運算分析數數 據據 處處 理理ECL工作流程工作流程油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求（一）靜態資料（一）靜態資料 1. 小層數據表或等值線圖（包括砂層厚度、有效厚度

22、（或凈毛比）、頂小層數據表或等值線圖（包括砂層厚度、有效厚度（或凈毛比）、頂部深度、孔隙度、滲透率等）；部深度、孔隙度、滲透率等）； 2. 地質儲量及地層、油藏特點的總結報告；地質儲量及地層、油藏特點的總結報告； 3. 油、氣、水高壓物性油、氣、水高壓物性PVT數據；數據； 4. 油水、油氣相滲曲線數據和毛管壓力曲線數據；油水、油氣相滲曲線數據和毛管壓力曲線數據； 5. 原始地層壓力、溫度、壓力系數數據；原始地層壓力、溫度、壓力系數數據； 6. 油、氣、水分布（原始飽和度）或壓力分布或油水界面和油氣界面；油、氣、水分布（原始飽和度）或壓力分布或油水界面和油氣界面； 7. 井位分布圖；井位分布圖

23、； 8. 流體和巖石化驗分析報告；流體和巖石化驗分析報告；油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求（二）動態資料（二）動態資料 1. 射孔完井報告；射孔完井報告； 2. 井史報告、壓裂等措施；井史報告、壓裂等措施； 3. 系統測壓資料；系統測壓資料； 4. 試油、試井和試采資料（壓力恢復曲線）；試油、試井和試采資料（壓力恢復曲線）； 6. 油水井別，調整井位示意圖；油水井別，調整井位示意圖； 7. 油井生產（水井注水）數據報表：油井生產（水井注水）數據報表： 日產油、日產液、日產氣、綜合含水、壓力日產油、日產液、日產氣、綜合含水、壓力 累積產油（氣、水、液）累積產油（氣、水、液） 日注水、

24、累積注水日注水、累積注水 8. 區塊綜合生產數據統計報表：區塊綜合生產數據統計報表： 日產油（水、氣、液）、采出程度、綜合含水日產油（水、氣、液）、采出程度、綜合含水 累積產油（氣、水、液）累積產油（氣、水、液） 日注水、累積注水日注水、累積注水 油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求1.模擬工作的基本信息模擬工作的基本信息2.油藏模型油藏模型3.流體流體PVTPVT屬性屬性4.巖石屬性巖石屬性5.油藏分區參數油藏分區參數6.初始化計算參數初始化計算參數7.輸出控制參數輸出控制參數8.生產參數生產參數油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求設定是進行黑油模擬，還是熱采或組分模擬；模擬

25、采用的單位制（米制或英制）；模擬模型大小（你的模型在X,Y,Z三方向的網格數）；模擬模型網格類型（角點網格，矩形網格，徑向網格或非結構性網格）；模擬油藏的流體信息（是油，氣，水三相還是油水或氣水兩相，還可以是油或氣或水單相，有沒有溶解氣和揮發油等）;模擬油田投入開發的時間；模擬有沒有應用到一些特殊功能（局部網格加密，三次采油，端點標定，多段井等）；模擬計算的解法（全隱式，隱壓顯飽或自適應）。模擬工作的基本信息模擬工作的基本信息：油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求油藏模型油藏模型：模型在模型在X,Y,Z三方向的網格尺寸大??；三方向的網格尺寸大??；每個網格的頂面深度，厚度，孔隙度，滲透率

26、，凈厚度每個網格的頂面深度，厚度，孔隙度，滲透率，凈厚度（或凈毛比）；（或凈毛比）；網格是死網格還是活網格；網格是死網格還是活網格；斷層走向和斷層傳導率。斷層走向和斷層傳導率。油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求流體流體PVT屬性屬性：油，氣，水的地面密度或重度；油，氣，水的地面密度或重度；油，氣的地層體積系數，粘度隨壓力變化表；油，氣的地層體積系數，粘度隨壓力變化表；溶解油氣比隨壓力的變化表；溶解油氣比隨壓力的變化表；水的粘度，體積系數，壓縮系數；水的粘度，體積系數，壓縮系數；巖石壓縮系數。巖石壓縮系數。如果是組分模型，需要提供狀態方程。如果是組分模型，需要提供狀態方程。油藏數值模擬

27、的數據要求油藏數值模擬的數據要求巖石屬性巖石屬性：相對滲透率曲線和毛管壓力曲線。相對滲透率曲線和毛管壓力曲線。如果是油，氣，水三相，需要提供油水，油氣相對滲透率如果是油，氣，水三相，需要提供油水，油氣相對滲透率曲線和毛管壓力曲線（軟件會自動計算三相流動時的相對滲曲線和毛管壓力曲線（軟件會自動計算三相流動時的相對滲透率曲線）；透率曲線）；如果是油，水兩相或氣，水兩相，只需要提供油水或氣水如果是油，水兩相或氣，水兩相，只需要提供油水或氣水兩相相對滲透率曲線和毛管壓力曲線。兩相相對滲透率曲線和毛管壓力曲線。油藏數值模擬的數據要求油藏數值模擬的數據要求油藏分區參數油藏分區參數：如果所模擬的油田橫向或縱

28、向流體屬性，巖性變化比較大，如果所模擬的油田橫向或縱向流體屬性，巖性變化比較大，或者存在不同的油水界面，這時需要對模型進行或者存在不同的油水界面，這時需要對模型進行PVT分區分區（不同區域用不同的（不同區域用不同的PVT流體參數表），巖石分區（不同流體參數表），巖石分區（不同區域用不同的相對滲透率曲線和毛管壓力曲線）或者平衡區域用不同的相對滲透率曲線和毛管壓力曲線）或者平衡分區（不同平衡區用不同的油水界面）。分區（不同平衡區用不同的油水界面）。另外如果想掌握油藏不同斷塊的儲量或采收率，可以對模另外如果想掌握油藏不同斷塊的儲量或采收率，可以對模型進行儲量分區（不同儲量區可以輸出不同的儲量，產量，型進行儲量分區（不同儲量區可以輸出不同的儲量，產量，采收率，剩余儲量等）。