稠油热采数模技术和应用(08年技校培训)

1、河南油田河南油田河南油田河南油田 注蒸汽技术注蒸汽技术(包括蒸汽吞吐、蒸汽驱包括蒸汽吞吐、蒸汽驱)是开采稠油的有效是开采稠油的有效方法。世界上稠油资源丰富，稠油开发具有较好的前景。方法。世界上稠油资源丰富，稠油开发具有较好的前景。注蒸汽油藏模拟是研究油藏注蒸汽过程的有力工具。注蒸汽油藏模拟是研究油藏注蒸汽过程的有力工具。 早期人们采用简单的公式来估计注蒸汽加热油层的早期人们采用简单的公式来估计注蒸汽加热油层的增产效果，诸如加热带计算公式。增产效果，诸如加热带计算公式。 60年代，人们又发展了一些解析解数学模型，其中年代，人们又发展了一些解析解数学模型，其中广为大家应用的是广为大家应用的是Bob

2、erg Lantz蒸汽吞吐模型，该方法简蒸汽吞吐模型，该方法简便可靠，可以反映出蒸汽吞吐过程中加热降粘增产的机理，便可靠，可以反映出蒸汽吞吐过程中加热降粘增产的机理，但是不能计算油藏压力的变化，因而不能准确地反映天然但是不能计算油藏压力的变化，因而不能准确地反映天然能量驱动的机理。后来发展的解析解蒸汽驱数学模型，是能量驱动的机理。后来发展的解析解蒸汽驱数学模型，是解析解模型中功能较多，但也很复杂的模型。这使失去了解析解模型中功能较多，但也很复杂的模型。这使失去了解析解模型简便的优点。解析解模型简便的优点。 河南油田河南油田 70年代，人们已经开始研究三维三相注年代，人们已经开始研究三维三相注蒸

3、汽模型，从而开始了注蒸汽油藏模拟的实用蒸汽模型，从而开始了注蒸汽油藏模拟的实用阶段，以后又发展了注蒸汽组分模型，可以模阶段，以后又发展了注蒸汽组分模型，可以模拟蒸汽对原油的蒸馏作用，也可以模拟蒸汽加拟蒸汽对原油的蒸馏作用，也可以模拟蒸汽加化学添加剂的过程，总之，注蒸汽油藏模拟日化学添加剂的过程，总之，注蒸汽油藏模拟日臻完善。臻完善。河南油田河南油田河南油田河南油田 油藏模拟油藏模拟是用计算机对油藏进行是用计算机对油藏进行时间时间、空间空间研研究。作为模拟的第一步是把油藏在空间上分成许多究。作为模拟的第一步是把油藏在空间上分成许多块，然后对每个块运用渗流方程组，这组偏微分方块，然后对每个块运用渗

4、流方程组，这组偏微分方程称为程称为数学模型数学模型。由于油藏数学模型常常十分复杂，。由于油藏数学模型常常十分复杂，所以不可能用解析方法求解，必须进行近似处理，所以不可能用解析方法求解，必须进行近似处理，其中主要是离散化，使数学模型能够在计算机上求其中主要是离散化，使数学模型能够在计算机上求解，离散后的数学模型称为解，离散后的数学模型称为数值模型数值模型，其相应的计，其相应的计算机程序称为算机程序称为计算机模型计算机模型。河南油田河南油田 1 1、达西定律、达西定律 早在早在19561956年达西就提出了多孔介质中单相流压力与流年达西就提出了多孔介质中单相流压力与流量的关系式：量的关系式：XPK

5、Vx 如果考虑重力作用并写成三维形式： )(ZPKVx 2 2、质量守恒方程、质量守恒方程 对一个流动单元对一个流动单元-网格块：网格块： 流入质量流入质量-流出质量流出质量+注入质量注入质量=累积质量累积质量 3 3、流动方程、流动方程 将达西定律应用于质量守恒方程组就可以得到多相将达西定律应用于质量守恒方程组就可以得到多相 流流的流动方程。的流动方程。) 1 (,.,2 , 1, 0)()(131cNjjSijijjjijjjVNiqdsSdSTp 其中其中 是岩石的孔隙度，是岩石的孔隙度， j是是j相物质的密度，相物质的密度，Sj是是j相相物质的饱和度；物质的饱和度； j是是j相物质的表

6、观流速；相物质的表观流速； ij组分组分i在在j相中相中的摩尔份额，是组份的摩尔份额，是组份i的源项，的源项，Np为相数。为相数。 河南油田河南油田 4、能量守恒方程、能量守恒方程 注蒸汽模拟与其它油藏模拟的区别之一就是要用到能注蒸汽模拟与其它油藏模拟的区别之一就是要用到能量守恒方程。当向油层注入蒸汽时，油层被加热了量守恒方程。当向油层注入蒸汽时，油层被加热了 ，油层，油层的内能增加了。为了模拟这一过程而引入了能量守恒方程：的内能增加了。为了模拟这一过程而引入了能量守恒方程： 流入热量流入热量(焓焓)-流出热量流出热量+注入热量注入热量=累积内能累积内能) 2(,.2 , 1, 011Schc

7、chNjViprockjjjNiQQdsqqTTCuSTp 其中其中uj是是j相物质的内能，相物质的内能， rock是岩石密度，是岩石密度，Cp是岩石的是岩石的比热，比热，T是岩石的温度，是岩石的温度，Ti是组分是组分i的温度，的温度，qh是焓的流速，是焓的流速，qc是热量的流速，是热量的流速，Qc是热源项，是热源项，Qh是焓源项。是焓源项。 河南油田河南油田 6 6、差分方程、差分方程 对复杂的偏微分方程要离散化后才能求解。有限差分对复杂的偏微分方程要离散化后才能求解。有限差分方法是其中的有效方法之一。差分方法的特点是简便可靠，方法是其中的有效方法之一。差分方法的特点是简便可靠，便于用计算机

8、求解。便于用计算机求解。 5 5、约束方程、约束方程 摩尔分数约束方程摩尔分数约束方程 饱和度约束方程饱和度约束方程 )3(0 . 11cNiij )4(0.11pNijS 河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田 ( (一一) )储层特征储层特征 当你模拟某一油藏开采动态时，首先要确定油层当你模拟某一油藏开采动态时，首先要确定油层的有效厚度的有效厚度hehe、绝对渗透率绝对渗透率K K、孔隙度孔隙度、原油饱和原油饱和度度SoSo、隔层隔层( (或夹层或夹层) )的发育情况以及油层非均质性等的发育情况以及油层非均质性等。 1 1、 油层有效厚度油层有效厚度hehe he he对注蒸汽开

9、发有着重要的影响，特别是当对注蒸汽开发有着重要的影响，特别是当hehe10m10m时。纯总厚度比也是一项重要指标，当纯总厚度时。纯总厚度比也是一项重要指标，当纯总厚度比比0.50.5时，注蒸汽开发效果就较差了。时，注蒸汽开发效果就较差了。 河南油田河南油田 2 2、绝对渗透率、绝对渗透率 K K值的大小对注蒸汽开发效果有一定的值的大小对注蒸汽开发效果有一定的影响，影响，K K又分为水平渗透率又分为水平渗透率KhKh、垂直渗透率垂直渗透率KvKv，由于沉积相的特点，一般由于沉积相的特点，一般KhKhKvKv。KvKv对蒸对蒸汽超覆起着重要作用，稠油油藏大多是疏砂汽超覆起着重要作用，稠油油藏大多是

10、疏砂岩，因此很难测得真实岩心的渗透率。实验岩，因此很难测得真实岩心的渗透率。实验室采用较为固结的岩心测得的渗透率一般低室采用较为固结的岩心测得的渗透率一般低于油层的渗透率。于油层的渗透率。河南油田河南油田 3 3、孔隙度和原油饱和度、孔隙度和原油饱和度SoSo 疏松砂岩的值一般都比较大疏松砂岩的值一般都比较大 0.3，而且孔道的连而且孔道的连通比较好，孔隙度与渗透率通比较好，孔隙度与渗透率K之间有某种统计规律。之间有某种统计规律。越大则越大则K比效高。孔隙度随油藏压力比效高。孔隙度随油藏压力P增加而增大。增加而增大。 =i1+Cr(P-Pi) 式中式中i、Pi分别是初始孔隙度和油藏压力。分别是

11、初始孔隙度和油藏压力。Cr是岩是岩石压缩系数，如果考虑压实作用，则式要考虑阚值压力石压缩系数，如果考虑压实作用，则式要考虑阚值压力Pth，对于降压过程中，对于降压过程中，压力低于压力低于Pth以后的油藏，以后的油藏， Cr急急剧增加。剧增加。但是压实是不可逆过程。但是压实是不可逆过程。 稠油油藏的含油饱和度一般比较高，大多稠油油藏的含油饱和度一般比较高，大多So60%。 河南油田河南油田 4、 储层非均质特征储层非均质特征储层的非均质性主要是由于沉积条件造成的，储层的非均质性主要是由于沉积条件造成的， A）油层层内非均质性油层层内非均质性 B）油层层间非均质性油层层间非均质性 C）油层平面非均

12、质性油层平面非均质性 D）隔层（夹层）分布非均质性隔层（夹层）分布非均质性 对于对于ABC三方面来说，渗透率非均质性的影响是三方面来说，渗透率非均质性的影响是主要的；对隔层（夹层）分布来说，主要是连通情况主要的；对隔层（夹层）分布来说，主要是连通情况，厚度变化等。总之，作为模拟的基础。，厚度变化等。总之，作为模拟的基础。 河南油田河南油田 (二二)相对渗透率相对渗透率Kr 相对渗透率是研究多相流动时引入的概念。相对渗透率是研究多相流动时引入的概念。它反映流体在孔隙介质中流动能力的大小，相它反映流体在孔隙介质中流动能力的大小，相对渗透率数据，经过现场历史拟合以后，人们对渗透率数据，经过现场历史拟

13、合以后，人们可以得到相对渗透率数值。可以得到相对渗透率数值。 1、油水两相相对渗透率、油水两相相对渗透率 水的相渗透率曲线滞后现象具有普遍意义，滞后现象在蒸汽水的相渗透率曲线滞后现象具有普遍意义，滞后现象在蒸汽吞吐过程中比较明显，因为蒸汽注入过程是油层吸吮，而开井生吞吐过程中比较明显，因为蒸汽注入过程是油层吸吮，而开井生产则是驱替过程。在研究了几个油田的许多蒸汽吞吐井的动态后产则是驱替过程。在研究了几个油田的许多蒸汽吞吐井的动态后，也观察到开井生产后不久产，也观察到开井生产后不久产水量急剧下降。这反映出驱替水量急剧下降。这反映出驱替时束缚水饱和度大于油层吸吮时束缚水饱和度大于油层吸吮时束缚水饱

14、和度的作用。时束缚水饱和度的作用。 2、油汽两相相对渗透率、油汽两相相对渗透率河南油田河南油田 3 3、油、汽、水三相相对渗透率、油、汽、水三相相对渗透率 对于注水开发的油藏来说，发现三相在油对于注水开发的油藏来说，发现三相在油藏内同时流动是较难的，因此三相相对渗透率藏内同时流动是较难的，因此三相相对渗透率很少用到，但是在注蒸汽开发过程中却总要用很少用到，但是在注蒸汽开发过程中却总要用到三相相对渗透率。由于测定三相相渗很困难到三相相对渗透率。由于测定三相相渗很困难，所以人们普遍采用公式来推算。只有经过认，所以人们普遍采用公式来推算。只有经过认真的历史拟合以后，才能确定油、汽、水三相真的历史拟合

15、以后，才能确定油、汽、水三相流动特征。流动特征。 4、温度对相对渗透率的影响、温度对相对渗透率的影响 根据根据油藏模拟的经验油藏模拟的经验，认为温度对流体的相渗关系有定的影，认为温度对流体的相渗关系有定的影响，这主要体现在响，这主要体现在束缚水饱和度束缚水饱和度、水驱残余油饱和度水驱残余油饱和度的变化上。的变化上。 从从物理概念上物理概念上讲当温度升高时，原油粘度急剧下降，油水粘讲当温度升高时，原油粘度急剧下降，油水粘度比和油的表面张力变小，因此水驱残余油饱和度随温度增加而度比和油的表面张力变小，因此水驱残余油饱和度随温度增加而减少。而水的表面张力随温度变化减小。且在高温条件下岩石亲减少。而水

16、的表面张力随温度变化减小。且在高温条件下岩石亲水程度更加严重，因此束缚水饱和度随温度增加而增加。这两种水程度更加严重，因此束缚水饱和度随温度增加而增加。这两种现象在我们对蒸汽吞吐井的历史拟合中得到证实。现象在我们对蒸汽吞吐井的历史拟合中得到证实。 我们还发现束缚水饱和度与温度的关系我们还发现束缚水饱和度与温度的关系不是完全可逆的不是完全可逆的，即当，即当温度升高后又下降，束缚水饱和度并不回到原来数值，而是要高温度升高后又下降，束缚水饱和度并不回到原来数值，而是要高一些，实验也观察到这一现象。一些，实验也观察到这一现象。 由于相渗曲线要经过由于相渗曲线要经过历史拟合历史拟合才能才能确定确定，而对

17、拟合结果来说，而对拟合结果来说，影响比较大的是：影响比较大的是：1、相渗的端点值及相应的饱和度数值。、相渗的端点值及相应的饱和度数值。2、相、相渗曲线的大体趋势。曲线上某一点的数值是关系不大的。渗曲线的大体趋势。曲线上某一点的数值是关系不大的。河南油田河南油田(三三)流体物性流体物性 1、油的物性、油的物性 原油粘度与温度的关系原油粘度与温度的关系 原油密度原油密度 原油的热焓原油的热焓2、蒸汽的物性、蒸汽的物性 蒸汽的粘度和密度均为蒸汽温度的函数蒸汽的粘度和密度均为蒸汽温度的函数 蒸汽的潜热蒸汽的潜热 蒸汽压力与温度的关系蒸汽压力与温度的关系河南油田河南油田3、水的物性、水的物性 水的粘度和

18、密度是温度的函数水的粘度和密度是温度的函数 水的热焓水的热焓4、顶、底盖层的物性和作用、顶、底盖层的物性和作用 对于注蒸汽开发来说，顶底盖层必须是封闭性对于注蒸汽开发来说，顶底盖层必须是封闭性好的岩层，在此情况下，我们只需要考虑油层向顶好的岩层，在此情况下，我们只需要考虑油层向顶底盖层的热传导。岩石比热容、盖层导热系数一般底盖层的热传导。岩石比热容、盖层导热系数一般来说这两个参数变化不大，除非顶底盖层水浸比较来说这两个参数变化不大，除非顶底盖层水浸比较严重，在那种情况下，注蒸汽过程中向顶底盖层的严重，在那种情况下，注蒸汽过程中向顶底盖层的热损失就很严重了。热损失就很严重了。 河南油田河南油田河

19、南油田河南油田 油藏数值模拟是利用数学模型通过数值计算的方法模拟油油藏数值模拟是利用数学模型通过数值计算的方法模拟油气田开发过程中油气水及注入剂的渗流规律的技术。用于模拟气田开发过程中油气水及注入剂的渗流规律的技术。用于模拟生产过程生产过程,对油田开发进行可行性研究、开发对油田开发进行可行性研究、开发(调整调整)方案、矿场方案、矿场先导性实验优化方案设计、动态开采指标预测、试验跟踪模拟、先导性实验优化方案设计、动态开采指标预测、试验跟踪模拟、试验效果合理评价、调整方案设计等。试验效果合理评价、调整方案设计等。 油田开发过程中，井网部署、井型、压力维持水平、射孔油田开发过程中，井网部署、井型、压

20、力维持水平、射孔井段优化设计、注采对应关系及各种注入剂等因素对油田的开井段优化设计、注采对应关系及各种注入剂等因素对油田的开采效果影响极大。要确定最佳的油气开发方案，首要的工作是采效果影响极大。要确定最佳的油气开发方案，首要的工作是对各专业的研究和大量科学实验的结果进行对比、分析，筛选对各专业的研究和大量科学实验的结果进行对比、分析，筛选出最优的方案。油藏数值模拟研究是其中的一个重要的不可或出最优的方案。油藏数值模拟研究是其中的一个重要的不可或缺的研究环节。缺的研究环节。河南油田河南油田 (二二)稠油热采数模软件类型及应用环境稠油热采数模软件类型及应用环境1、SIS软件。软件。、NUMSIP-

21、5热采数模软件热采数模软件-清华大学开发部研制。清华大学开发部研制。、THERM 2.8软件软件-美国美国SSI公司软件，能进行泡沫公司软件，能进行泡沫 驱模拟，驱模拟，TS为该为该THERM 2.的微机软件。的微机软件。、STARS热采化学驱软件热采化学驱软件-加拿大加拿大CMG公司软件，公司软件， 可以开展注化学添加剂模拟。可以开展注化学添加剂模拟。、Athos多功能热采油藏模拟软件多功能热采油藏模拟软件-法国国家石油研法国国家石油研 究院。究院。、Eclipse热采模型软件。热采模型软件。河南油田河南油田 加拿大加拿大CMG公司公司STARS软件简介软件简介 热采化学驱软件热采化学驱软件

22、STARSSTARS：包括基本模块、双孔双渗模包括基本模块、双孔双渗模块、加密网格模块、角点网格模块、离散井模块、化块、加密网格模块、角点网格模块、离散井模块、化学反应模块、注空气模块、电磁加热模块、水平井井学反应模块、注空气模块、电磁加热模块、水平井井筒离散化模块、前处理模块和后处理模块。筒离散化模块、前处理模块和后处理模块。 STARS软件是软件是CMG提供的热采、化学驱以及其提供的热采、化学驱以及其他先进开采过程的油藏模拟软件。他先进开采过程的油藏模拟软件。STARS可用于模拟可用于模拟热水驱、蒸汽辅助重力泄油热水驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、蒸汽驱、蒸汽吞蒸汽驱、蒸汽吞吐、蒸汽混相

23、驱、岩石力学（压裂、地层沉降、岩石吐、蒸汽混相驱、岩石力学（压裂、地层沉降、岩石破裂）、分散组份（聚合物、凝胶、碱、乳状液、表破裂）、分散组份（聚合物、凝胶、碱、乳状液、表面活性剂、调剖、断塞注入等）、蜡处理、化学剂增面活性剂、调剖、断塞注入等）、蜡处理、化学剂增强气水交替驱以及油层火烧、注空气过程等。强气水交替驱以及油层火烧、注空气过程等。CMG的的STARS软件在全球热采和化学驱数模领域的市场占有软件在全球热采和化学驱数模领域的市场占有率达到率达到85以上。以上。 河南油田河南油田法国国家石油研究院法国国家石油研究院Athos热采软件简介热采软件简介可以模拟的热采方式：可以模拟的热采方式：

24、 注热水注热水 蒸汽吞吐、蒸汽驱蒸汽吞吐、蒸汽驱 井加热井加热 SAGDSAGD（蒸汽辅助重力泄油）蒸汽辅助重力泄油） 火烧油层火烧油层 在热油藏中注冷水在热油藏中注冷水 CO2CO2、N2N2非混相驱替非混相驱替河南油田河南油田 Eclipse热采模型软件简介热采模型软件简介 Eclipse热采模型是具有一切商业热采软件的基本热采模型是具有一切商业热采软件的基本功能，它具有最好的井模型和热采多底井选择，并功能，它具有最好的井模型和热采多底井选择，并且与且与Eclipse组份模型集成在一起。组份模型集成在一起。 热水驱热水驱 蒸汽吞吐和蒸汽驱蒸汽吞吐和蒸汽驱 单井及成对井蒸汽辅助重力驱单井及成

25、对井蒸汽辅助重力驱(SAGD)SAGD) 注注CO2，N2及轻烃混相驱及轻烃混相驱河南油田河南油田 预热，并可温度控制预热，并可温度控制 并行计算并行计算 象黑油模型一样，具有处理复杂地质情况的能力象黑油模型一样，具有处理复杂地质情况的能力 有效地模拟裂缝油藏有效地模拟裂缝油藏(双孔隙度双渗透率双孔隙度双渗透率) 水平井，斜井和多底井的摩阻计算水平井，斜井和多底井的摩阻计算 蒸汽干度，温度，压力及持油率，持水率，持汽蒸汽干度，温度，压力及持油率，持水率，持汽率沿井筒的分布变化率沿井筒的分布变化 可以模拟注蒸汽可以模拟注蒸汽+泡沫，实现堵窜。泡沫，实现堵窜。 考虑岩石压实效应，压实可以是可逆的、

26、不可逆考虑岩石压实效应，压实可以是可逆的、不可逆的。地质力学模型则考虑了岩石的应力应变对孔隙度的。地质力学模型则考虑了岩石的应力应变对孔隙度和渗透率的影响，描述地层形变，如压实、剪切、断和渗透率的影响，描述地层形变，如压实、剪切、断裂等几何特征变化对流体运动的影响。裂等几何特征变化对流体运动的影响。河南油田河南油田模拟功能 软件 名称 热水驱 蒸汽辅助重力泄油（SAGD） 蒸汽吞吐 蒸汽驱 岩石力学（压裂、地层沉降、岩石破裂） 化学驱（聚合物、凝胶、碱、乳状液、表面活性剂、 调剖等） 蒸汽泡沫段塞驱 火烧油层 井筒热损失计算 水平井井筒离散化计算 裂缝模拟 CO2、N2 非混相驱替 STARS

27、 Athos Eclipse 热采软件区别一览表热采软件区别一览表 河南油田河南油田应用环境应用环境、工作站、工作站、微机、微机 早期：早期：DSI-780加速板上运行加速板上运行-突破突破640k内存限制。内存限制。 NDP-Fortran编译软件。编译软件。 Fortran 90 编译软件。编译软件。 Digital Visual Fortran Version 6.5。河南油田河南油田( (三三) ) NUMSIP-5NUMSIP-5热采数模软件简介热采数模软件简介1 1、原理及功能、原理及功能 热采的机理主要有四条，一是加温后油的粘度热采的机理主要有四条，一是加温后油的粘度降低；二是加

28、温后相对渗透率曲线发生变化，朝有降低；二是加温后相对渗透率曲线发生变化，朝有利于油的流动的方向发展；三是原油在加温后的蒸利于油的流动的方向发展；三是原油在加温后的蒸馏作用，使原油中的轻组份易于产出；四是加热后馏作用，使原油中的轻组份易于产出；四是加热后流体和岩石的热膨胀，增加了地层的压力能。这四流体和岩石的热膨胀，增加了地层的压力能。这四个机理在程序中都有所反映。个机理在程序中都有所反映。 河南油田河南油田 这个模型考虑了在粘性力，重力和毛管力作用下油、这个模型考虑了在粘性力，重力和毛管力作用下油、水、气三相的流动，考虑了温度对各种流体和固体介质物水、气三相的流动，考虑了温度对各种流体和固体介

29、质物性的影响，考虑了每一组份中汽液两相的相平衡。考虑了性的影响，考虑了每一组份中汽液两相的相平衡。考虑了热在油层中的传导与对流以及向上、下覆盖层的热损失，热在油层中的传导与对流以及向上、下覆盖层的热损失，同时也模拟了注蒸汽时可能产生的压裂现象和在开采过程同时也模拟了注蒸汽时可能产生的压裂现象和在开采过程中可能有的压实现象。这个版本还提供了水平井功能，它中可能有的压实现象。这个版本还提供了水平井功能，它模拟了多相流体在水平井模拟了多相流体在水平井(包括斜直井包括斜直井)内的流体摩阻和热内的流体摩阻和热交换现象，可以计算出沿管长方向的压力分布、温度分布交换现象，可以计算出沿管长方向的压力分布、温度

30、分布和流量分布还可以处理蒸汽辅助重力驱和流量分布还可以处理蒸汽辅助重力驱(SAGD)时注入井与时注入井与生产井之间的压力与流量调整关系，此外，在数据的输入生产井之间的压力与流量调整关系，此外，在数据的输入与自动整理上也做了大量的改进。与自动整理上也做了大量的改进。 河南油田河南油田 NUMSIP-5 是一个主要用于注蒸汽采油的三维是一个主要用于注蒸汽采油的三维三相多组份软件，它可以模拟单井吞吐、蒸汽驱、三相多组份软件，它可以模拟单井吞吐、蒸汽驱、热水驱等热采生产过程，也可以用于注蒸汽后期改热水驱等热采生产过程，也可以用于注蒸汽后期改注冷水的生产过程，同时，它还可以用于注二氧化注冷水的生产过程，

31、同时，它还可以用于注二氧化碳和注天然气等非热采开发方式。碳和注天然气等非热采开发方式。 河南油田河南油田2 2、模拟研究步骤及历史拟合一般方法、模拟研究步骤及历史拟合一般方法 在建立油藏地质模型的基础上，有下述步骤：数据准备数据准备敏感性敏感性分析分析预测预测结果结果分析分析历史历史拟合拟合数据准备单独叙述。河南油田河南油田敏感性分析敏感性分析K产油量、油汽比有什么影响产油量、油汽比有什么影响Cr油层的压缩系数（对模拟结果影响很大）油层的压缩系数（对模拟结果影响很大）Kh油层导热系数（对模拟结果影响不大）油层导热系数（对模拟结果影响不大） 河南油田河南油田历史拟合所涉及的主要参数历史拟合所涉及

32、的主要参数 流体参数：流体参数：o，o，K，Kr相对相对，So，Cr 参数参数结果结果 结果结果参数参数（正问题，预测）（正问题，预测） （反问题，拟合）（反问题，拟合）河南油田河南油田历史拟合历史拟合： 反问题反问题 目的在拟合时校正参数，进行预目的在拟合时校正参数，进行预测测 不唯一结合油藏工程，在合理范不唯一结合油藏工程，在合理范围内修正参数，预测才有意义围内修正参数，预测才有意义河南油田河南油田历史拟合的步骤：历史拟合的步骤：1）调整）调整Cr（拟合总产液量）拟合总产液量）2）调整）调整K、油气比拟合压力油气比拟合压力3）调整）调整KrwSw拟合水油比拟合水油比 KrgSg拟合气油比拟

33、合气油比 河南油田河南油田例：例：t生产时间生产时间500天，天，Qs=1500t，Qo=1500t，Qw=300t，Pwf=52at，K2m2，Swi=0.3，气油比气油比GOR5m3/m3 1.拟合压力：拟合压力： 12345tPwf6 实例河南油田河南油田2.产液量产液量K2m2，Sw=0.3，GOR5Ql=1800t，Cr= 1/atm改变改变Cr1.1*10-3, 1.2 *10-3, 1.4*10-3, 1.5*10-3, Ql 1500， 1700， 1790， 1795 Cr1.2*10-31/atm Ql=1800tK2.5m2，变化不大河南油田河南油田Krw Rw=1 Sw

34、 3.拟合水油比拟合水油比Ql=1800t，Qo=1300t，Qw=500t Krw = Krwm(Sw)Rw 无因次水饱和度无因次水饱和度 Sw SwirSorwSwirSw1 温度对端点值（温度对端点值（Krwm）的影响没有温度对的影响没有温度对Swir的影响大的影响大（原始亲油性强，高温亲水性强）。（原始亲油性强，高温亲水性强）。所以说改变束缚水饱和度的方式来改变曲线。所以说改变束缚水饱和度的方式来改变曲线。 河南油田河南油田Sw Sw Swi 0.3 0.35 0.40 Qo/Qw 1300/500 1400/400 1450/290=5 水油比水油比 Swi=0.4Ql=1740(产

35、液量又低产液量又低)（重点以上步骤所拟合，从产液量开始）（重点以上步骤所拟合，从产液量开始）如调如调Cr1.25*10-31/atm 河南油田河南油田网格选择单井吞吐-径向网格汽窜蒸汽超覆(考虑垂向网格)蒸汽驱过程中的蒸汽驱过程中的两个重要现象两个重要现象河南油田河南油田直角坐标直角坐标-驱替过程驱替过程 五点差分计算中平行网格与对角网格的差别：五点差分计算中平行网格与对角网格的差别：平行网格蒸汽突破快。平行网格蒸汽突破快。九点差分比较接近实际，可以基本消除网格的方向影响。九点差分比较接近实际，可以基本消除网格的方向影响。河南油田河南油田井的控制条件 井网、井距、射孔条件确定之后，改变工艺参数

36、调整开发过程。 生产井的控制条件：泵的最大排量井底流压若考虑沉没度110-120m，则Pwf=11-12at蒸汽驱应当把泵筒抽空，即不考虑沉没度一种新观念。河南油田河南油田注入井的控制条件：蒸汽干度、注汽温度、注汽速度河南油田河南油田3 3、数据文件、数据文件 数据文件采用关键字自由格式数据文件采用关键字自由格式(以往的一些程序的数据输以往的一些程序的数据输入，多采用严格的入，多采用严格的FORTRAN格式，它要求用户完全按格式，它要求用户完全按FORTRAN语法的规定，逐行逐列按格式填写。而且这种数语法的规定，逐行逐列按格式填写。而且这种数据文件对不熟悉本程序的人是无法读懂的据文件对不熟悉本

37、程序的人是无法读懂的)。 例如例如RW0.5则表示井的半径为则表示井的半径为0.5，而且只要满足一，而且只要满足一定的规定，各个量的输入顺序无一严格要求。定的规定，各个量的输入顺序无一严格要求。 河南油田河南油田 场的几种描述方法场的几种描述方法 在油藏模拟中，经常需要使用一些场变量，如压力在油藏模拟中，经常需要使用一些场变量，如压力场、温度场、饱和度场等等，有些物性参数在各栅元场、温度场、饱和度场等等，有些物性参数在各栅元中往往取不同的值，如孔隙度、绝对渗透率，实际上中往往取不同的值，如孔隙度、绝对渗透率，实际上它们也是场变量。下面介绍了给这些场变量赋值的几它们也是场变量。下面介绍了给这些场

38、变量赋值的几种方法。种方法。 置相等的值置相等的值 关键字：关键字：CON 例：例：PERMI CON 2000表示表示X方向绝对渗透率在全场各栅元中都取值方向绝对渗透率在全场各栅元中都取值2000。 置因数置因数 关键字：关键字：EQUALS 例：例：PERMK EQUALS PERMI *0.5 表示在全场各栅元中表示在全场各栅元中Z方向绝对渗透率都取方向绝对渗透率都取KX值的值的12 沿沿X,Y,Z,R,Q方向置不同的值。方向置不同的值。 关键字：关键字：IVAR ,JVAR,KVAR IVAR表示其值沿表示其值沿X方向是变化的。方向是变化的。 例：例：PERMI KVAR 2000 4

39、*1500 表示表示PERMI值在值在Z方向是不同的，第一层取方向是不同的，第一层取2000，第二层，第二层至第五层取至第五层取1500。 注意，若用注意，若用KVAR，则后面必须接则后面必须接NK个数字，个数字，NK为为Z方方向的栅元数。向的栅元数。 河南油田河南油田局部赋新值局部赋新值 关键字：关键字：VMOD 形式：形式： VMOD 范围范围 值值 例例 POR CON 0.3 VMOD 1:9 1:5 2:4 0.28 1:9 1:5 5:5 0.29河南油田河南油田修改修改 与局部赋新值相似，但功能更强，它的一般形式与局部赋新值相似，但功能更强，它的一般形式为为 MOD 范围范围 运

40、算符运算符 值值 其中其中MOD为关键字，范围的意义同为关键字，范围的意义同VMOD，运运算符取，算符取，*，五种之一，表示新值是从，五种之一，表示新值是从老值经过上述计算得到的。老值经过上述计算得到的。 对上例，我们可用对上例，我们可用MOD的方法得出全场孔隙率的的方法得出全场孔隙率的新值。新值。 POR CON 0.3 MOD 1:9 1:5 2:4 0.02 1:9 1:5 5 0.01河南油田河南油田 几个重要的关键字几个重要的关键字 下述几个关键字是特别重要的TITLE这是标题，通常它出现在数据文件的最前面，后面是一个不长于70的字符串,在所有的输出文件里都打印两行标题的内容。RES

41、TAR若数据文件中出现此关键字，表明这是一个重新启动过程。RUN我们用它将数据文件分成初始化数据和运行数据两部分。它必须单独占一行。STOP它出现在运行数据中，程序运行时退到此关键字，表明计算到此结束。ENDJOB它出现在数据文件的最后一行，表明数据文件到此结束。 河南油田河南油田数据文件简明分组说明数据文件简明分组说明 TITLE 第一组：单位制和求解方法第一组：单位制和求解方法 第二组：第二组：PVT特性数据，特性数据， 第三组：相对渗透率和毛管力，第三组：相对渗透率和毛管力， 第四组：上下复盖层热物性参数，第四组：上下复盖层热物性参数， 第五组：求解域几何描述，第五组：求解域几何描述，

42、第六组：油藏岩石物性数据，第六组：油藏岩石物性数据， 第七组：油藏平衡参数，第七组：油藏平衡参数， 第八组：油藏初始条件，第八组：油藏初始条件， 第九组：场输出控制，第九组：场输出控制， RUN 第十组：输出控制第十组：输出控制, 第十一组：井的编号第十一组：井的编号,位置及运行时间表位置及运行时间表 ENDJOB 初始化数据初始化数据 运行数据运行数据 河南油田河南油田河南油田河南油田(一一)蒸汽吞吐数模研究蒸汽吞吐数模研究井距优化井距优化注采参数优化注采参数优化组合注汽研究组合注汽研究地下地下“三场三场”变化规侓变化规侓开发指标预测开发指标预测河南油田河南油田河南油田河南油田新庄油田泌浅5

43、7井蒸汽吞吐试采产油量拟合曲线新庄油田泌浅57井蒸汽吞吐试采产油量拟合曲线0246810121405101520253035时间 (天)时间 (天)瞬时产油量：立方米/天瞬时产油量：立方米/天-0.0200.020.040.060.080.10.12累计产油量：千立方米累计产油量：千立方米瞬时产油量实际瞬时产油量累计产油量实际累计产油量河南油田河南油田新庄油田泌浅57井蒸汽吞吐试采产液量拟合曲线新庄油田泌浅57井蒸汽吞吐试采产液量拟合曲线05101520253005101520253035时间 (天)瞬时产液量：立方米/天-0.0500.050.10.150.20.25累计产油量：千立方米瞬时

44、产液量实际瞬时产液量累计产液量实际累计产液量河南油田河南油田井距研究井距研究 油藏基本参数：油藏基本参数：埋深：埋深：523.4-535.8m有效厚度有效厚度10.0m，孔隙度孔隙度26.5-31.3%，渗透率渗透率0.685-1.144m2，油层压力油层压力4.97MPa，温温度度37.5，油层温度下脱气原油粘油层温度下脱气原油粘度度1374mPa.s。模拟网格：模拟网格：13*13*5网格网格系统。系统。w1井w2井w3井w4井w5井新 庄 油 田 普 通 稠 油 数 模 网 格 系 统 河南油田河南油田普通稠油井距优选结果普通稠油井距优选结果井距井距 (m) 周周期期数数 控制控制 储量

45、储量 ( (10104 4t)t) 生产生产 时间时间 (d)(d) 注汽注汽量量 (t)(t) 产油产油量量 (t)(t) 含水含水 (%)(%) 油气比油气比 采收率采收率 (%)(%) 内部收内部收益率益率 (%) 7070100100 4 4 1.9121.912 660660 99849984 53725372 60.660.6 0.54 0.54 28.128.1 56.24 100100141141 5 5 3.823.82 11971197 1348013480 74567456 56.656.6 0.55 0.55 19.519.5 32.75 141200 7 7 7.64

46、87.648 18641864 2148021480 1052610526 59.259.2 0.49 0.49 13.813.8 14.12 河南油田河南油田100141m井距井距原始油层压力原始油层压力5MPa，油层厚度油层厚度10m，注汽压力注汽压力11MPa，第第1周期注周期注汽汽1200吨，注汽结束后（吨，注汽结束后（12天），距天），距井底井底37m，压力仅增加压力仅增加1MPa。020406080100120020406080100120020406080100120020406080100120蒸 汽 吞 吐 第 1周 期 注 汽 结 束 油 层 压 力 分 布 距断层距离确定

47、距断层距离确定河南油田河南油田 注采参数优化设计注采参数优化设计1010m m油层注汽量优选油层注汽量优选 每米油每米油层注汽层注汽(t)生产时生产时间间(d) 注汽量注汽量(t)产油量产油量(t)产水量产水量(t)油汽比油汽比增产油增产油汽比汽比60609509505994599451725172411741170.8630.863/80809959957990799057805780556855680.7230.7230.3050.305100100104810489984998464686468703270320.6480.6480.3250.3251201201076107611984

48、1198469126912875987590.5770.5770.2900.290备注备注:普通稠油，普通稠油，he=10m，100141m井距，吞吐井距，吞吐4个周期，井底蒸汽干度个周期，井底蒸汽干度50%。注汽量对蒸汽吞吐效果的影响注汽量对蒸汽吞吐效果的影响每米油层优选注汽量为每米油层优选注汽量为100100吨。吨。 河南油田河南油田蒸汽干度蒸汽干度蒸汽干度对蒸汽吞吐效果的影响蒸汽干度对蒸汽吞吐效果的影响 干度干度(%)注汽量注汽量(t)生产时生产时间间(d)产油量产油量(t)产水量产水量(t)油汽比油汽比含水含水(%)101096096085.185.13603603923920.375

49、0.37552.152.1303096096094.794.74164164104100.4330.43349.649.65050960960119.6119.65085084494490.5290.52946.946.97070960960159.2159.26436434924920.6700.67043.343.3蒸汽干度对吞吐开发效果的影响0 01001002002003003004004005005006006007007000 02020404060608080井底蒸汽干度（%）周期产油量（t）0 00.20.20.40.40.60.60.80.81 11.21.2油汽比油汽比产油

50、量.河南油田河南油田注汽速度优选注汽速度优选01020304050607080050100150200250300350注汽速度(t/d)井底蒸汽干度(%)H=600mH=250mH=1000m河南油田河南油田注汽速注汽速度度(t/d)产油量产油量（t）井底蒸井底蒸汽干度汽干度(%)采出程采出程度(%)度(%)油汽比油汽比40401271127134.634.612.9312.930.2000.200606016411641424216.716.70.2580.258808020562056484820.9220.920.3230.3231001002418241852.852.824.624

51、.60.3790.3791201202615261555.655.626.626.60.4100.41014014027222722575727.727.70.4270.4271601602781278157.857.828.328.30.4370.437 注汽速度对吞吐效果的影响注汽速度对吞吐效果的影响 当注汽速度超过当注汽速度超过100100t/dt/d时，吞吐产油量增加幅度减缓。时，吞吐产油量增加幅度减缓。对对BQ57BQ57井蒸汽注入状况分析，新庄油田浅井蒸汽注入状况分析，新庄油田浅5757区油层的吸汽指数为区油层的吸汽指数为2.892.89t/(m.d.MPa)t/(m.d.MPa)

52、，当注汽速度超过当注汽速度超过140140t/dt/d注汽压差可以达注汽压差可以达到到5.05.0MPaMPa，但容易压破油层。因此优选注汽速度为但容易压破油层。因此优选注汽速度为100-120100-120t/dt/d。既保证井底蒸汽干度大于既保证井底蒸汽干度大于50%50%，又不致于，又不致于压破压破油层。油层。 河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田河南油田 ( (二二) )蒸汽驱数模研究蒸汽驱数模研究河南油田河南油田试验区油藏地质参数表试验区油藏地质参数表 1、试验区基本地质简况、试验区基本地质简况河南油田河南油田 -200 -200

53、-250 -250 井楼油田LZ27井区蒸汽驱试验井位图井楼油田LZ27井区蒸汽驱试验井位图（核三段IV顶面构造）楼102楼31111楼01606楼01503楼资27楼资29楼31211楼31311楼31313楼31413楼31415楼31511楼31513楼31517楼31613楼31615楼31713楼31715楼31717楼31719楼31815楼31817楼31915楼31917楼31919楼31921楼32019楼32021楼32119楼32121楼32221楼32323楼31619楼31617楼32017楼31611楼32223楼31411楼31409楼31509楼31610楼31

54、712楼资30楼资31河南油田河南油田2、三维储层建模及历史拟合10m10m (1)网格的定义网格的定义 LZ27井区地质井区地质模型网格定义图模型网格定义图 河南油田河南油田6顶面构造图6底面构造图2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田62层孔隙度分布图 63层孔隙度分布图 2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田62层渗透率分布图 63层渗透率分布图 2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田62层原始含油饱和度分布图 63层原始含油饱和度分布图 2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田（2） 生产动态历史拟合单井拟合指标汇总表单井拟合指标汇总表四、三维储层建模及历史拟合河南油田河

55、南油田(2) 生产动态历史拟合2、三维储层建模及历史拟合LZ27井区日产油量拟合曲线 特稠油数值模拟特稠油数值模拟LZ27井区日产水量拟合曲线 河南油田河南油田PL31615日产油与日产水对比图(二) 生产动态历史拟合四、三维储层建模及历史拟合特稠油数值模拟特稠油数值模拟河南油田河南油田PL31713日产油与日产水对比图(2) 生产动态历史拟合2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田剩余油分布图图1-5-6a 62层剩余油饱和度场层剩余油饱和度场图图1-5-6a 61-5-6a 62 2层剩余油丰度场层剩余油丰度场 剩余油分布剩余油分布2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田图图1-5-7

56、a 63层剩余油饱和度场层剩余油饱和度场图图1-5-7b 63层剩余油丰度场层剩余油丰度场剩余油分布剩余油分布2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田温度场分布规律分析 图1-5-8 62层温度场图1-5-9 63层温度场温度场温度场2、三维储层建模及历史拟合河南油田河南油田图图1-5-10 62层压力场层压力场图图1-5-11 63层压力场层压力场压力场压力场2、三维储层建模及历史拟合(1)转驱起始含油饱和度转驱起始含油饱和度 00.050.10.150.20.250.3304050607080油汽比含油饱和度So(%)图6.1起始含油饱和度对汽驱效果的影响20%25%30%35% 河南油

57、田注蒸汽河南油田注蒸汽稠油油层孔隙度在稠油油层孔隙度在30%35%之间，蒸之间，蒸汽吞吐转蒸汽驱起始汽吞吐转蒸汽驱起始含油饱和度应在含油饱和度应在44%46%之间，才能保之间，才能保证油汽比大于证油汽比大于0.15。 3、LZ27井转驱方案井转驱方案(2)井网井距研究井网井距研究 数模以数模以L31917井组为对象，研究了在注汽速度为井组为对象，研究了在注汽速度为80t/d,井底干度为井底干度为0.65的前提条件下，采用反九点法和五点法两种不同井网的汽驱效果。模拟结果的前提条件下，采用反九点法和五点法两种不同井网的汽驱效果。模拟结果表明：采用相同排量（表明：采用相同排量（80t/d），反九点井

58、网生产效果明显好于五点法，其油），反九点井网生产效果明显好于五点法，其油汽比为汽比为0.182，汽驱采出程度，汽驱采出程度23.2%。井网对蒸汽驱开发效果的影响井网对蒸汽驱开发效果的影响 3、LZ27井转驱方案井转驱方案河南油田河南油田(2)井网井距研究井网井距研究不同井距蒸汽驱模拟结果不同井距蒸汽驱模拟结果不同井距蒸汽驱经济指标汇总结果不同井距蒸汽驱经济指标汇总结果 3、LZ27井转驱方案井转驱方案河南油田河南油田不同转驱时机蒸汽驱模拟结果不同转驱时机蒸汽驱模拟结果3、LZ27井转驱方案井转驱方案（3 3） 转驱合理时机研究转驱合理时机研究 河南油田河南油田吞吐五个周期后饱和度分布（62层）

59、仍有较高的剩余油分布，平均为54.3%。 吞吐五个周期后温度分布（62层）上升14以上。 河南油田河南油田吞吐五个周期后压力分布（62层） 吞吐五个周期后粘度分布（62层）以上河南油田河南油田注汽速度优选注汽速度优选（4 4）蒸汽驱注采参数优化）蒸汽驱注采参数优化注汽速度对汽驱开发效果的影响注汽速度对汽驱开发效果的影响河南油田河南油田采注比和泵的排液能力确定采注比和泵的排液能力确定河南油田河南油田河南油田河南油田采注比对汽驱效果影响采注比对汽驱效果影响采注比对汽驱效果的影响采注比对汽驱效果的影响0 05 510101515202025253030660660760760860860960960

60、10601060116011601260126013601360时间(天)时间(天)瞬时产油量：立方米/天瞬时产油量：立方米/天采注比0.8采注比1.2采注比1.8采注比1.0采注比1.5开开发发指指标标 采采注注比比 生生产产时时间间( (d d) ) 注注汽汽量量( (t t) ) 产产油油量量 ( (t t) ) 油油汽汽比比 采采收收率率 ( (% %) ) 0 0. .8 8 600 30000 3 36 65 52 2 0 0. .1 12 21 1 1 15 5. .7 73 3 1 1. .0 0 600 30000 4 43 37 74 4 0 0. .1 14 46 6 1