（石油与天然气工程专业论文）埕岛油田油藏动态跟踪模拟技术研究.pdf

埕岛油田油藏动态跟踪模拟技术研究 刘兴奎( 石油与天然气工程) 疆导教洚：娩军袭撼 摘要 本文针对矬剩油豳海上埕岛油幽静实际情况，测臻油藏数值模拟方 法对埕蕊油田已开发的浦藏进行7 动态预测和躐踪研究。通过油藏参数鼹 格化技沭、分层相渗黼线技术、数慎模拟网格旋转技术、网格周部加密技 术、多滋试劳资辩解释方法、由试势资辩确定油黪分层产量方法等理论的 研究，撩立了油藏动态预铡模型和试笄解释模登。在此基磷上，研制了一 套集油藏开发数据库、油藏地质建模、数值模拟历史拟合、油藏工程方案 颈溺等予统一平台玮壤下豹“演藏动态跟踪模拟技术”软俘。 根据试并解释模整，对埕托一酝8 口并1 8 并次的实测试井压力睦线 进行了解释；利用试并资料和分层产量解释方法对9 口并进行了分层产量 诗算；测建数值摸叛技术对1 4 个砂层的开发攒搽进雩亍了预测，对埕鑫油 田的浇水方案进行了计算，确定了举f 司注采琏：下盼涵藏动态。研究结果表 明：该技术预测结果准确，能满足现场生产需骚，为及时掌握油藏开发动 态、利蹙嚣发方案秘调整方案提供了按零支持秘决策蔹摇。 关键词：油藏模拟动态跟踪搽油模型应蹦分析埕岛油酗 n t h e t e c h n o l o g yo f r e s e r v o i rd y n a m i ct r a c i n gs i m u l a t i o nf o r c h e n g d a oo i l f i e l d l i u x i n g - k u i ( o i l g a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o ry a oj u n a b s t r a c t t h ed y n a m i cf o r e c a s t i n ga n dt r a c i n gw c l es t u d i e dt ot h ed e v e l o p e d r e s e r v o i ro fc h e n g d a oo i l f i e l db yt h er e s e r v o i rn u m e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o d i nt h i sp a p e r t h et e c h n o l o g yo fr e s e r v o i rp a r a m e t e rg r i d d i n g ，t h et e c h n o l o g y o f l a y e r e dr e l a t i v ep e r m e a b i l i t ye t l r v e , t h et e c h n o l o g yo f n u m e r i c a ls i m u l a t i o n m e s hr o t a t i n g ，t h et e c h n o l o g yo fl o c a l l ym d i n gm e s hd e n s i t y , t h em e t h o do f i n t e r p r e t i n gm u l t i p l a y e rw e l lt e s t , t h et h e o r yo f d e t e r m i n a t i n g w e l ll a y e r e dr a t e t h r o u g hw e l lt e s td a t aw e r es t u d i e d ，t h er e s e r v o i rd y n a m i cf o r e c a s t i n gm o d e l a n dt h ei n t e r p r e t a t i o nm o d e lo fw e l lt e s tw e r ee s t a b l i s h e d t h e nt h es o f t w a r e o f t h et e c h n o l o g yo f r e s e r v o i rd r n a m i nt r a c i n gs i m u l a t i o n w 勰d e v e l o p e d , w h i c hi n c l u d et h er e s e r v o i rd e v e l o p m e n td a t ab a s e ，t h er e s e r v o i rg e o l o s i c m o d e l i n g ，t h eh i s t o r yf i to fn u m e r i c a ls i m u l a t i o na n dt h ef o r e c a s t i n go f r e s e r v o i re n g i n e e r i n gp r o g r a mw a s d e v e l o p e d a c c o r d i n gt ot h ei n t e r p r e t a t i o nm o d e lo f w e l lt e s t 1 8p r a c t i c a lw e l lt e s t i n g p r c s s l | r ec u r v e so f8w e l l si no n ed i s t r i c to fn o r t hc h e n g d a ow e r ei n t e r p r e t e d ； t h el a y e r e dr a t eo f9w e l l sw a sc a l c u l a t e dt h r o u g ht h ew e l lt e s td a t aa n dt h e m e t h o do fi n t e r o p e r a t i n gl a y e r e dr a t e ；t h ed e v e l o p m e n ti n d e xo f1 4s a n d d e p o s i t sw e r ef o r e c a s t e da n dt h ew a t e rf l o o d i n gp r o g r a mo ft h ec h e n g d a o o i l f i e l dw a sc a l c u l a t e db yr e s e r v o i rn u m e r i c a ls i m u l a t i o nt e c h n o l o g y , t h e r e s e r v o i r d y n a m i c s t a t ew i t hd i f f e r e n t i n j e e t i o n - p r o d u c t i o n r a t i ow a s d e t e r m i n e d t h er e s u l to ft h es t u d ys u g g e s t s ：t h ef o r e c a s t i n gr e s u l to ft h i s t e c h n o l o g yi sa c c u r a t e ，t h et e c h n o l o g yc a nm e e tt h en e e do ft h ep r a c t i c a l o i l f i e l dp r o d u c i n g ，a n do f f e rt e c h n o l o g yb a c k i n ga n dd e c i s i o n - m a k i n g r e f e r e n c ef o rh o l d i n gr e s e r v o i rd e v e l o p i n gd y n a m i cs t a t e ，d e t e r m i n a t i n ga n d i i i a d j u s t i n gd e v e l o p i n gp r o g r a m k e yw o r d s ：r e s e r v o i rs i m u l a t i o n , d y n a m i cr a c i n g b l a c ko nm o d e l , a p p l i c a t i o n a n a l y s i s ，c h e n g d a oo i l f i e l d w 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：趔墨玺7 年多月 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 到孜耋 ? o o s 年6 堋舟6 月f e t 月 日 中犀石油大学( 华东) 王程硕七学位论文 第l 章前言 1 。1 研究目的及意义 第1 耄前言 “油藏动态蹑踪模撼技零”是集油藏开发数据库、油藏地裴建模、数 僚模拟历史拟合、油藏工程方案预测等于统一平台玮境下的实用技术。本 论文主要针对海洋舞发公司油气网开发的特点和垤岛油田的安际清况，对 灞藏进行动态预瓣和跟踪研究，这为及时掌握淮藏的开发动态、制定开发 和调整方素提供技术支持和决策依据。 建立动态的集成亿油藏模型已成为现代油藏技术发展的最新趋势，这 就要求把动态资料以及数值模拟技术等瘦翔于油藏建模，从而优化出符合 实际情况豹动态淮藏模型，数值模拟通道对含水率、产量的拟合来验证油 藏模型，蕊试井解释方法是利用测试压力的拟合朱验证模型。 国外先进的数模软传大多在工作站上运行系统庞大、复杂，前处理及 数模结果籍处理方舔使席有局限性，软、蠖 牛价格昂贵，影响数摸工作开展 和应用推广，通过磺究在微枫主开展油羽开发动态的跟踪模拟工作具有实 用、简捷、方便的特点，能满足常规油藏开发分柝的需要，一次数横结束 后，下一次戆方便熊变现跟踪数值模拟工 乍。 1 2 国瓣处研究蛾状 油藏数值模拟是随蓉电予计算瞻出现和发展丽成长超寒的- - f - 额学 科，在国内外部取得了逐速的发展和广泛鲍应用。它是迄今为止定量的描 述在非均覆地层中多相流体流动规律的准一方法。人们通过观察与实验， 有时也通过推断与假泼，认识了简部与瓣时酶物理瓶律，就可以利用计算 中图石油大学( 斟白表) 工程碗士学位论文 第1 章前宙 梳醣大容量将褥部的觌律推广剿大范戮，秘用计算机酶高速度将瞬对酶簿 律雄广绷长黠闼。 描述油气水在油藏中流动的规律主瓣包括以下三个方面的方程： o 瀛魂方臻薅立渗淀速度_ ；罄压力梯度羲关系。蠡予演气承在魏豫巾翡 流动很缓慢，因此认为流动服从达西定律。对于多相流动，要漪虑不同相 分子之蕊辫镑照炎，一般鬻耦对渗透辜耧毛蓍殛力不煎穗流薄润戆压力蓑) 来表示。 状态方程确立流俸俸积藕温度、篷力静美系。 质量守蜒方程。 根播以上燕个方程，就可l ：l 榭魇满藏数值模拟软件，用一定的数学方 法算出涟势、濑藏长露蠲嚣秀发动态。毽姥我f 】茸班鼹漓藏数馑模拟方法 来认识油藏、谶行动态监测、优选最健开发方辩，提简决策的科学性。 霹予漆藏数餐模数，鬏蠢凡霞维数，霉戳分为一缝、二囊酾兰维摸鳖。 维模型最简雄，仅用于模拟安验室试验结果斧妇某些机理研究。= 维模型 暂分隽平面穰嫠( x - 玲，粼嚣摸鍪g 0 萄移棱b 制( r - z ) 。：维禳鍪静诗箨毙 兰维模型快豹多。除进行机理研究外，在一定条件下。闫二维模型代袭油 藏，柱状模螫w 研究镶进。= 维模型弼个主簧用处怒产生瓠涵数。油藏 孛熬逸下烃类，是多耪烃类鳇漫会魏。盔黑浊模型孛，将这静笈杂豹混会 物简单化为两种组分；油和气，并且认为在开发过程中，温度和水的化学 成劳鹭无交琵。大多数滤气藏均莓痤瑙黑灌摸墼。疆魏栗涵藏滤髂蕊疑类 中，重组分不太多，中间组分禽量较黼，且温度、压力又很高时，则流体 鹭裰态泷较复杂，不憝雳黑演来代衰，需焉要复杂嚣组分模登。当采惩热 采或化学驱对，也需要姆殊的热采和化学驱模型。这螳特殊模型主要成用 于提高采收率的研究中。 摇主爱述双著感，油藏数值模拟方法具肖缀多其它方法不具备的优 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第1 章前言 点，考虑因素较多、使用方便。例如许多常规方法要假定油层为圆形的均 匀介质，如油藏几何形状稍复杂一些，且为非均质油藏和计算简单形态的 均质油藏工作量几乎是一样的。因此油藏数值模拟可以解决其它方法不能 解决的问题。对于其它方法能解决的问题，用数值模拟方法可以更快、更 省、更方便、更可靠地解决，并增加其它分析方法的可信度。一个油藏， 在现实中只能开发一次，其过程是不可逆的，但应用油藏数值模拟，可以 很容易地重复计算不同开发方式的开发过程，因此人们可以从中选出最好 的开发方法。 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： 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( c v f e ) ，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。另一类则称垂直等分线排比网格( p e b i ) ，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。这些方法在处理复杂几何形状油藏及进行局部网格加密时简单而一 致。在多相流情况下，参照某一给定的几何准则时该方法是单调的，这保 证了其稳定性和收敛性。这两种方法都能以直观的控制体积的概念出发并 且采用一致的上游权而推导得出。这些方法对网格的方向不敏感，在某些 情况下比九点差分格式的效果好。 网格粗化技术。对于一些油藏参数( 如孔隙度、深度、饱和度等) ， 采用体积加权平均法；对于与流体有关的参数( 如渗透率等) 就不能用简单 的加权平均计算得出，而要基于流动计算再进行粗化。流动算法相对精确， 首先解出沿压力降方向的总流量，然后再解相同的流动方程，从而解出等效 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第1 章前言 渗透率。在垂向分层合并计算中，把相同性质的油砂体( 按相同的物性、储量 类型) 的网格单元合并在一起，使油藏的数值模拟的网格系统反映出地质沉 积特点网格合并可以按不同井组、区块进行合并计算，为井组模型和分 区模拟提供数据模型。模拟还可以按不均匀网格，考虑水平方向非均质性 及储量分布程度因素等进行内插计算，提供不均匀网格模。 局部网格加密。于大型地油藏数值模拟问题，处于精度地考虑，一 般需要在局部区块采用较密的网格，如井、边界，断层附近。若采用常规 网格加密方法，则在不需要加密的区块也产生了精密网格，这将大大增加 网格数目和计算量。为了使用尽可能少的网格达到尽可能高的精度要求， 可以采用个别网格或区块局部加密的方法，这种方法由r o s e n b e r g 于1 9 8 2 年最早提出，随后q u a n d a l e 等人也进行了研究，还有一些文献研究了局部 网格加密的算法问题。局部网格加密的一个主要问题就是如何准确计算粗 细网格交界处的流量，因为粗细网格节点的连线与其界面是不正交的， h e i n e m a n n 介绍了网格加密和粗化后传递系数的计算方法。 动态地质建模。动态地质建模是壳牌公司的k o r t e k a s s 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概 念和技术方法。其强调把动态资料以至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。这种新方法包括一系列获得和运 用各种所需资料的技术和方法，包括地质、地质统计、地震、测井、岩心 和流体分析、试井、驱替特征以及网格的细分和粗化，拟函数的应用等， 但关键是使所建立的地质模型更加符合油藏的实际情况，而且还可以加快 建模的过程。 动态跟踪模拟。油田开发是一个长期过程，储层物性和原油物性随开 发期的不同以及油水井措施发生变化。根据开发期及措施类型制定数值模 4 中国石油大学( 华术) 工程硕士学位论文 第1 章前亩 拟的时间步长，农油水井见效初期采用较小的时间步长，进入见效稳定期 鬈戳较大戆懿闼步长，将势拆周期由零麓鹃教年诗舞提毫弱懿胃残天诗舅。 对方案实施后的效果、生产状况等再进行跟踪模拟，并提出新的方案。如 既反复研究，使入稻对漓藏的橱造、物谴、油水状况及宝产动态的认识嚣 趋合理。 1 3 埕岛油田概况 1 3 1 埕岛油田馆上段油糨的地质特征 埕岛油田位于渤海湾南部的极浅海海域，区域构造饿于渤中坳陷与济 辍壤貉交汇处埕j 低凸莛豹衮枣壤，嚣露激埕l 犬叛屡与埋j 鹭陷穗邻， 向北倾伏于渤中凹陷和桩东凹陷，南距现海岸3 k m 。 缝岛镶淘缓为翦第三系渗出背景土茇育超来豹大型投覆背籀构造，探 明含油面积9 9 0 k m 2 ，地质储量2 9 5 4 4 x t 0 4 t ，占油田地质储量的7 6 8 ， 为埋岛油闰的主力含油层系。 1 ) 拣造特链 埕岛馆陶组构造简单，地层平缓，离点在c b 2 2 井附近，地层倾角一 般为l o 2 0 ：除辩潼气拳分毒起骥显控铡作用载淫j 大羧层终，区域内仅 有6 条北东走向的三级断层，对油气水的分布起定的控制作用。 ( 2 ) 德集层特征 a 含油井段长，主力层突出 埕岛馆陶组锚遇n g 】+ 2 7 等6 个砂蘑缀含油，n 舀+ 2 “6 砂层组划分为3 0 个小层，客油井段长达2 5 0m 3 0 0 m 。共钻遇油砂体2 4 1 个，叠含含油藤 积4 1 9k m 2 ，地质储量1 7 6 5 0 1 0 4 t 。 主力演砂钵岔涵瑟羧丈予8k m 2 ，绣震罐量大手1 0 0 0 i 0 4 t 黪l 类小 s 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论定第l 章前宙 朦6 层( n 9 1 * 2 3 、n g 2 、n 9 4 5 ，n g 站，n g 辩，n 9 5 6 ) ，占2 0 ，地质储量8 8 5 1 l 酞，蠢5 0 。l ；主力溜砂 搴岔洼嚣软4 8 k m 2 ，地鹱镶量3 0 0 x 1 0 4 1 0 0 0 1 0 4 t 的i i 类小层6 层( n 9 1 + 2 4 、n 矿2 、n 9 3 3 、n 9 4 4 、n 9 5 2 、n 矿5 ) ， 蠢2 0 ；缝震镶蓬4 9 3 2 xl o t ，蠢2 7 9 ；主力滚妙钵会瀵嚣积，l 、- 7 ：4 k i n 2 ， 地质储嫩小于3 0 0 x1 0 4 t 的i i i 类小层1 8 层 9 1 + 2 1 、n 9 1 化、n g + 2 5 、 n g 2 6 、n 9 3 1 、瑶4 、 瞎5 、n 矿5 、n 矿、n 9 4 3 、n g s l 、n 9 6 1 、n 产、 n 9 6 3 、n 9 6 4 、n 6 5 、n g “、n 9 6 7 ) ，占6 0 ，地质储璧3 8 6 7 x1 0 4 t ，占 2 1 9 。 b 德层物性好，非均质现象突出 埕岛馆陶缎属河流相沉积的疏松高渗透砂岩油藏。主体部位岩心，平 均嚣骧发3 3 9 ，平均象气渗透率2 2 5 7 x 1 0 3 l a m 2 ，碳黢岩含鬟1 2 ，淀 质含量7 6 ，粒度中假0 1 3i l l n ，分选系数1 ，5 2 ，但平面、层间、层内受 海道砂铬发弯每震布控锈，菲瀚蒺瑗象突出。 平惭上，砂体主要星条带状或透镜体展布，横向变化大，连通性麓。 n g m 州砂层缀的2 4 个小层，l 类层砂体分布系数5 3 4 9 6 2 ，平均 7 3 。3 ；油层分布系数5 0 0 6 6 7 ，平均5 9 。6 。i i 类层砂体分布系数 4 1 8 7 3 6 ，平均5 8 2 ；油层分布系数3 5 ，1 7 0 ，3 ，平均5 5 7 。 l l 类屡妙钵分蠢系数2 1 。2 6 9 。7 ，平均3 7 ，2 ；蘧鼷分毒系数2 t 。6 5 7 4 ，平均3 7 9 。渗透率平面分布具有明驻的方向性，渗透率高值区 基零与童海遥徽稿窃会，在垂纛子潺遂方交上，渗透率麸嚣遂巾心悫掰铡 迅速降低。 级商上，漓层厚度与渗透率菲均质惶突出。c b 2 2 b * l 并共锯通锫掰缀 油层1 2 层，有效厚度7 0 2 m 。其中单层厚度最大的n 9 4 1 + 2 层有效厚度1 9 3 m ，单层厚度嫩小的n g 有效厚度0 7 m ，厚度差异达2 7 6 倍。据c b 2 2 共砉心分摄，n 9 5 砂层缝渗透攀突进系数3 2 7 ，n 矿砂滋组渗透率突进系数 6 中国缸油大学( 毕东) 工程硕士学位论文 第1 章前言 3 0 8 ，n g s 6 砂层组渗透率突进系数5 4 9 。 油层内，馆陶组正韵律河流相非均质现象也很突出。据c b 2 2 、c b 2 5 、 c b 2 5 1 和c b 2 5 3 等井取心资料，1 2 个小层渗透率变异系数范围o 2 2 3 3 ， 其中有8 个小层渗透率差异系数大于o 7 ，占6 6 7 。 c 泥岩隔层发育状况 埕岛馆陶组由下向上，由辫状河沉积向曲流河沉积过渡，泥岩隔层发 育具有以下特点：n 9 1 + 2 。5 砂层组之间，泥岩隔层发育稳定，分别为1 9 4 m 、 1 5 6 m n1 5 5 m ：n 9 1 协5 砂层组内，部分油砂体之间泥岩隔层发育不稳定。 统计主体部位1 7 0 口井资料，n 9 1 + 2 卜6 1 等2 4 个小层，共钻遇砂体叠合连层 1 6 6 井次，占8 9 5 。其中埕岛一区n 9 3 1 - n 9 6 1 各小层间，钻遇泥岩隔层厚 度小于5 m ，共2 6 2 井次，占2 8 8 。 ( 2 ) 流体性质 埕岛馆陶组属常规稠油油藏，原油性质相对较好，平均地面原油密度 0 9 4 0 9g c m 。，粘度2 6 7m p a s ，地下原油密度0 8 9 3g c m 一，粘度5 4m p a s 。 由上到下原油性质变好；平面上，构造高部位原油性质明显好于构造低部 位油水过渡带。 l j 3 2 埕岛油田馆上段油藏的开发状况 馆陶组油藏从1 9 9 5 年投入正式开发，经历了2 个开发阶段： 1 9 9 5 年8 月2 0 0 0 年6 月馆陶组滚动投产大规模建产能、依靠天然能 量开发阶段。该阶段整体上表现为开井数、日产油水平大幅度增加，地层 压力持续下降。其中以1 9 9 8 年6 月为界，又可划分为弹性开采和溶解气驱 两个阶段。弹性开采阶段油气比基本稳定，综合含水略有下降；溶解气驱 阶段油气比迅速上升，综合含水率上升。阶段末，总井数1 8 8 口，动用含 油面积3 6 0k i n 2 ，地质储量1 1 9 3 6 1 0 4t 。油井数1 8 4 口，开井1 5 1 口， 7 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第i 章前言 日产液能力6 4 4 7 t ，日产油能力5 1 7 5 t 。日产油水平4 9 5 7 t ，平均单井日产 油能力3 4 3t ，综合含水率1 9 ，油气比6 3m 3 t 。累积产油6 5 2 0 2 5 x1 0 4 t ， 采油速度1 5 2 ，采出程度5 4 6 ，主体部位地层压降3 7 6 m p a 。 2 0 0 0 年7 月馆陶组正式投入注水开发，比方案设计合理注水时间滞后 两年。通过开展沉积微相研究、非均质特征研究、跟踪数值模拟研究、油 藏工程综合评价等工作，优化确定了馆陶组温和注水技术政策，方案整体 设计，分批实施。到2 0 0 3 年1 2 月已转注5 2 口，并组注采比控制在0 8 左 右，转注后见到较好效果。此阶段表现为开井数、日产油基本稳定，综合 含水率上升，油气比降低，地层压力开始回升。截止2 0 0 3 年1 2 月，总井 数2 7 41 3 ，动用含油面积4 1 4 k m 2 ，地质储量1 3 6 4 7 x 1 0 4 t 。油井2 2 2 口， 开井1 7 21 3 ，日产油水平4 5 7 0t ，综合含水率4 0 4 4 ，妯气比5 6m 3 t ，累 积产油1 5 7 6 8 1 0 4t ，采油速度o 8 9 ，采出程度9 3 1 ，地层压降3 4 6 m p a 。注水井5 2 口，对应油井1 6 8 口，注采井数比为1 ：2 ，注采对应率 6 0 8 ，其中二向以上注采对应率2 5 o ，井组注采比o 7 1 2 ，1 3 注水量 3 7 4 0 i i l 3 ，累计注水量3 0 6 3 1 0 4 m 3 ，月注采比0 3 8 ，累计注采比0 1 4 。 1 4 本论文研究内容 ( 1 ) 油藏参数的网格化技术研究。建模过程中将油藏某些参数离散到各 个网格中形成参数分布场，以供数值模拟使用。根据埕北一区实际情况， 选择粘度和饱和压力作为离散参数。 ( 2 ) 分层相渗曲线技术研究。由于各层的岩石、流体物性不同，其相对 渗透率曲线应不同，增加数值模拟功能，考虑每个层都有对应的相对渗透 率曲线。 ( 3 ) 数值模拟网格的旋转技术研究。根据油藏几何形状( 边界、断层等) 中国石油丈学( 华术) 工程硕士学位论文 第l 章前言 及井网排列方向划分数值模拟网格，有时数值模拟网格并不是南a b 、东翻 方囱，嚣魏震旋转模接霹格进簿舔究。 ( 4 ) 数值模拟网格的局部加密技术研究。在油藏构造的顶部或物性参数 交亿篦较崩燕翡演层区域，数值骥藏辩藏壹蟊密网穰淤便藏够充分考虑参数 的变化对数值模拟的影响。 ( 5 ) 多层试井赘料的解释方法研究。根据油藏数值模叛模型，建立试弗 织释模型( 物理模型和数学模型) ：采用解拆方法求解试并解释模型；研究 多层试井解释方法，反求地层参数。 国试劳资辩确定洼势分层产爨磅究。攘据试劳资糕确定涟势分层产爨 技术，可减少生产测试的成本，提高动态分析的水平。建立试井解释模型i 将惩力群转纯为产萋簿；瓣释解分层产量。 ( 7 ) 应用试井解释成果建模技术研究。将试井解释成果( 地层参数、产液 剖面等) 掰子修芷油藏数值模拟模受，实现和甭动态资料建立油藏动态模 型。 1 5 技术路线 在收集资料墨文献调研的基础上，对埕岛油啜概况进行分柝，分别从 油藏参数嗣格化技术、分层相渗曲线技术、数值模拟网格旋转技术、网格 爨郏加密技术、多层试势资料释转方法、盎试势资精确宠浊势分层产量穷 法等角度进行研究，建立油藏动态预测模型和试井解释模型。在此基础上， 磷囊集漓藏开发数撵痒、潼藏逮痰建摸、数篷模孝菝历变藏会、渡藏工程方 案预测等于统一平台环境下的“油藏动态跟踪模拟技术”软件。 9 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第1 章前言 收集资料文献调研 上上 i埕岛油田概况分析 图1 - 1 论文技术路线图 l o 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第2 章油藏数值模拟相关技术研究 第2 章油藏数值模拟相关技术研究 2 1 油藏流体物性参数的网格化技术 在油田开发研究过程中发现，不但油藏物性参数随空间发生变化，而 且流体的物性参数变化也比较剧烈，例如在油藏不同的构造部位上，原油 的粘度不同，同一开发层系的各个小层间的原油饱和压力也不同。常规的 油藏数值模拟中，并没有考虑到这些油藏流体物性参数在空间上的变化， 而这些流体物性参数的变化考虑与否对油藏数值模拟结果有着较大的影 响，因此在原有考虑岩石物性参数离散的基础之上，对流体的物性加以考 虑是非常必要的，建模过程中应将这些参数离散到各个网格中形成参数分 布场，以供数值模拟使用。具体实现时，根据油藏中不同部位、不同层位 的流体高压物性资料，经过数值离散在数据库中为每一个网格保存一个物 性参数值，数值模拟时可以选用其中的每一个网格值。根据埕北3 0 的流体 物性变化情况，选择粘度、饱和压力两个参数进行网格化。 2 1 1 三维三相渗流方程 油气水的渗流方程分别为： v ( 警o - y 。v d l 圯= 掣 v ( 等吣棚) + t k k , g p g 吣柙) + r s q o + q g ：掣 v ( 警。仇v 。) 卜= 掣 l。 优 ( 2 1 ) ( 2 - 2 ) ( 2 3 ) 主里至垫查兰! 兰查2 三堡堡主兰垡丝奎 苎! 兰塑塑墼堕鉴型塑差垫查翌壅 其中： y d g 。y o + y 研 yo 。p 口g 7 鲥2p 耐g s 。+ s w + sg = 1 o = p 。一p 。 p s 2 p o + p c 模型线性化后的差分方程： 陋矽孵孵k 炒q 。秘母蚝 j 眨+ 2 秘霹矽+ 晖肇+ 铭； j 趔玩肛叼巧鸣函坳母 矽+ 蟛卸一q 鹾四班d = 函瓯 气出广卷( 赳舢 气聘矿若鸲k ，。卷( 乩。j 0 硷p ) = ，亿。p ) + ，) + ：伍：p ) ，以，p ) = 巧驾m o i ：m p 茹1 ) 一巧瓢g ；2 一，5 = ：m ) ，阮，p ) = t 强k 0 艺：，k p z ) 一一强k 0 一p 端k ) 1 2 ( 2 4 ) ( 2 5 ) ( 2 - 6 ) ( 2 - 7 ) ( 2 8 ) ( 2 9 ) ( 2 一i o ) ( 2 - 1 1 ) ( 2 1 2 ) ( 2 1 3 ) 中闻石油大举( 华东) 丁程硕士学嫂论文第2 章油减数值模拟相关技术研究 ：( r a 。p ) = ： ) 幻：嵩。) 一p 茹1 ) 一t ，t 7 。一1 ) 0 一p 出n + l 州) 强班：瑰 旷端 ，一一舡煳她， 毛噱) 2 砜毒茜南 其中： k 一渗透率，l a m 2 2 x 矿涵槎疆黠渗透誊； k 。r 一水相相对渗透率； 妒孔隙度； 1 t 一流钵糕发，m p a - s p 一流体密度，g 恕： d 一流体质点高度，m ； 一 盎穗羹发； 蟊一单位时间注入爨，m 堍。 2 1 2 原油岽占艘的离散计算方法 ( 2 - 1 4 1 ( 2 - 1 5 ) ( 2 一1 6 ) ( 2 一l 乃 在对上述传导系数的离散计算中，原油粘度已经不能作为个常量进 行处理了，雨登须同渗遴率一样进行离散纯。嗣对，粘度随压力的变化符 1 3 巾国石油太学( 华东) 工程硕士学位论文第2 章油藏数值模拟相关搜查研究 念高压物性处理的一般兢律。这样，原先计算过程中，必是对一个稚度参 数进行感力豹变位计算，薅现在则是对每一个网格上豹独度都要进行计算， 计算的翼作量大大增加，使计算结果的精度也得到了提高。 2 。1 3 变饱和压力计算方法 霹予饱和悉力豹潮疆证诗雾，其过程粼更热复杂，现凌交魂移压力豹 方法介绍如下：一般来讲，随构造部位的不同，原油的饱和压力也不同， 梅造部便越低，箕施稻疆力越离，并黑瓣子多滚罄来漭，箕撬秘堑力醚深 度的变化更会发生很大的变化。处理变饱和压力的方法疆涉及到修改方程 的累积项，即流动方程的右端项。研究中采用的建s 试g h t 等入掇出静处遴 方法。 ( 1 ) 如果p p ，贝u s g = 0 ； ( 2 ) 如果墨 0 ，受| j p = p ； 霪嚣，尹，裁是是嚣令辐互接斥豹交塞，这藏意味蓑这嚣个变量能秽置 取代，例如= o 时，计算帮。是多余的，因为嘎= ，而s ：的值在迭 代开始时是已知的，当这种情况出现时，用觏代替峨作为隐式求解变黛 为了求出甑，必须把色和r s 蕾成是p 。静函数，朝玩= 玩( p ，p 。) ， 憋= 震，( 或) ，这样缝暴建萼冬漉动方程孛戆疑毒菇瓦有关豹瑷，郝可按坟与 p 和p ，的依赖关系予以展开。对丑，的处理与此相同，不同的是在对r ，求 导时，仅把它褥作是p ，的函数，而不是p 的函数。 气相方程中累加项导( & 氏瓤) 守餐的有限麓分展歼形式： a 。( s o b o g ，) = ( b o 冀) ”1 ( 彰”一鬈) 十【瞧也) ”1 一( 6 。愿) ”】 ( 2 - 1 8 ) 1 4 中困石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第2 章油藏数值模拟相关技术研究 ( 九月，) = b o ( p ，p ：) r ，( p ：) ( 2 1 9 ) 为了麓擎起麓，砉心压缩系数霰定凳零，霪搿式静第二顼是嚣力交纯 和饱和压力变化的函数： ，瓴琏) = ， a ，p ，a ，p ， ( 2 。2 由于这项的矮歼式与寒知量程p 移p ，- f 弱变傀毫关，骶绫必须迭代求 解。s t r i g h t 等人展开方程第一次越带忽略了a ，只为； t ( 霞，) = ， ，只a 一只 ( 2 2 1 ) ；( $ o b o r ；) = ( b o r ；y 矗；爰+ 鬈菇，n 矗，p ( 2 - 2 2 ) 6 ：一【6 。( p 4 + a p ，p ? ) 一b 。( p “，p ：) 】a p ( 2 2 3 ) 第一次迭代的结果用p ”，s o ”，掣表示a 有几种情况需要根据饱和 爨力交纯来送 亍楚瑾。 ( 1 ) 在p 1 1 p ；情况下，“= p ”且s 。随着气体的产生而增加 ( 2 ) 在矿2 和s ? o 情况下，存在的部分( 或全部) 气体可能溶解， p ，可能增加到p ”。 o ) 农霹 l 7 根据图2 - l b ，式中： a ( b o r ，) 丘m 【6 。( p ”，p ；) r s ( p ”) 一玩( p ”，p ；) r s ( p ；) 】 ( 6 。r s ) 罩溉( p n ，p 辨) 矗s ( p 拜) 一b o ( p , p “) r s ( p 8 ) 】式p 街一”) 弦) 妇果p ” p ，掰有存农豹气钵烽会溶解曼饱和压力还达不到掇块 压力，p ， + 恁矗( ) = 。 j = l ，2 ，n( 3 2 5 ) u = 2 0 o v ；口2 e u 刘式( 3 - 2 5 ) 霹写先： ， 翻 缈2 9 + 5 + a 25 o o o 甜。z + 一o s 自 ( 3 - 2 6 ) ( 3 - 2 7 ) 。叠盘繇。专丘繇 芎 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第3 章分层产量计算方法研究 悯跏) = o c s z s ， 求式( 3 2 5 ) 即式( 3 - 2 8 ) 的全部非零解，需要求出矩阵u 的特征值和特征 设u 的特征值分别为：盯? ，一，设有相应的特征向量构成的转化矩 阵为r = h l 。，则丁一1 w = 幽曙p ；，西) 。 设式( 3 2 7 ) 满足边界条件( 3 i s ) 、( 3 1 9 ) 、( 3 - 2 0 ) n ( 3 2 1 ) g e ( 3 - 2 2 ) 的解为： p i dm 窆。( a j k k r n ) + b j k l o ( c r t 甜 “( 3 2 9 ) 设 乏 = 口。 ： ， ： = 钆 ： ，贝u ： 胁甚瓮翻 伊s 代入式( 3 2 0 ) 、( 3 - 2 1 ) 、( 3 2 2 ) 三种外边界条件，式( 3 3 0 ) 中的 口，民b 七) + 6 ，l o k 。b ，d ) 相应变为： q b ，r d ) 虬，d ) + 制) 虬冉制) 中黼石油大学( 华东) 工张硕士学位论文第3 章分层产黛计算方法研究 两种情况类似) ，得： 弘2 羁。f 乍。州蝴。蔷n 屯盯，k o ( o t e x p ( _ s ) ) ) ，i = l ，2 ，n 主川( t , j k o 够，e x p ( 一s ) m ，一芦岫2 。，i = 1 ，2 ，n ( 3 3 1 ) 如割州b ( 芬础 ) = 一知引。啦， 喜( 喜o 。岛k ；e b ，l a ：+ c d 窄。= i i ( 3 3 3 ) z l 、# l， 4 k ( 3 。3 1 ) _ 丰n ( 3 。3 3 ) 构成了关于q ，d 一，p w o 的( n + 1 ) 阶方程组。解之求出 极小范数最小二象解，得p w o ( z ) ，再用数值反演求出p 仲( b ) 。 3 4 多层变产量压力计算方法 对于变产量的情况，采用叠加压力得列 p 础加志喜q ，飞。，m 融刊。】 s t ) 式中：p o ( t 。) 为常产量条件下的多层油藏的无闲次并底压力： p 。( f 。) 为交产羹条锌下豹多落濑藏翡羌霾次著窳匿力；譬，为，辩弱酒并 的产量；n 为产量变化阶段数耳。 3 ，5 各层性质和初始艨力不阉的多屡混合油藏模戮 ( 1 ) 物理模型 设有n 层油藏，各爱问仅由井筒相邋，各崖的参数猿立，设第i 层的 中国石油大学【华东) 工程硕士学位论文第3 章分层产量堡蔓查! ! ! 堕 渗透率为屯，孔隙度为办，厚度为h j ，表皮系数为s s ，初始压力为p o j ( 2 ) 数学模型 在混合系统中第i 层流体的控制扩散方程为 枇矿弋a 2 p o , - + 去警 q 等 铲缸+ c 。孥dj i l t d ：竺- - 坠2 r d ：r | r 。 。丽磊 刮| 1 。 ( 3 - 3 5 ) ( 3 - 3 6 ) g d2 q q , 矿 丽：n 鼢) j历= 壹鼢l j = l一l q = ) 膨，j ：l ，2 ，n 珊，= 船) j 历，j = l 2 ”，n 式中：p 为参考压力，q 可为参考流量。 ( 3 ) 模型求解 对于每层油藏，初始压力p 。、井筒压力p 。和流量g 。之间的关系为： p 。o 。) = p 哪一i 。q 。( r ) g 一“一t ( 3 - 3 7 ) 其中： g 。“) = 面五筹岳丽g 。o ) ( 3 瑚) g 。( t ) 是g r e e n 函数。 中嗣石油大学( 华东) 工攫硕士学位论文第3 章分层产羹计算方法研究 在l a p l a c e 空间中式( 3 4 5 ) 、( 3 - 4 6 ) 分别变为： 如= 她+ c 。万。 3 3 9 ) 万。0 ) * 丝+ b ( z ) 否0 ( z ) z 对于熬个系统： 多。0 ) 。三p 。g ) + 爵0 ) ( z z ( 3 - 4 0 ) ( 3 - 4 i ) ( 3 - 4 2 ) ( 3 - 4 3 ) 在式( 3 4 0 ) 右端中，第l 项是备层初始条件的组合对弗筒压力的贡献， 第2 项是并底流羹对并筒压力的贾献。 将( 3 - 3 9 ) 代入( 3 _ 4 1 ) 得： 砒)=嬲ztl z l r + o n。n t z j ( 3 - 4 4 ) 对于无限大油藏，在l a p l a c e 空间中第i 层的g r e e n 函数为 m ，= 高瞩 伊蚴 各蘑产量： 面 竺斟k 生弧菇一些弧 | i | l g 0 岫 ； 一g p 中 其 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文第3 章分层产量计算方法研究 张：h 笔孚 3 6 自动拟合方法 自动拟合方法是处理多参数试井问题的重要方法之一，其原理如下： n一 2 s u m = b ( f 。) 一吆型g ，j | ，叩，) 1 ( 3 - 4 7 ) t - i 采用非线性回归分析，选择一定的参数之后进行计算理论模型的压力 数据，计算s u m 值，判断s u m 是否满足一定的精度，不满足则重新选择一 组参数代入模型进行计算压力数据，重复上面的过程，直到s u m 满足一定 的精度。此时代入模型的参数即为所求的油藏参数。 这种方法的优点： ( i ) 可解决多参数、变流量、复杂模型的试井解释； ( 2 ) 能评价参数间的相关性，及各参数的置信区间； ( 3 ) 采用系统分析方法，避免划分流态，分析结果可靠。 由于多层油藏试并压力响应涉及的影响因素多，无法组合出象垂直并 那样的典型曲线，因此，采用自动拟合方法。在编制程序中采