油田开发动态分析方法之油藏数值模拟课件

油田开发动态分析方法

之油藏数值模拟大庆石油学院石油工程学院汇报人：周志军油藏数值模拟数据输入计算机运算结果输出三部分内容:第一节结果输出

最基本的输出结果是油、气层中的几个“场”（或叫做“分布”）：1、饱和度场：含水饱和度、含油饱和度、含气饱和度；图1-1含水饱和度分布图2、压力场;图1-2压力分布3、温度场；4、注入油层中每一种物质（如聚合物、表活剂、碱等）的浓度分布。图1-3聚合物浓度分布图图1-6单井含水率变化曲线图1-7单井压力变化曲线图1-8单井聚合物采出浓度曲线2、注入井的动态指标：全井和分层的注入量、注入压力、注入物浓度等。3、分层或单元的动态指标。4、区块动态指标。5、加密调整、层系调整、注采系统调整以及压裂、堵水，调剖等增产工艺措施下上述指标随时间变化规律的预测。图1-9单井注入量变化曲线图1-10单井注入压力变化曲线图1-11单井聚合物注入浓度变化曲线第二节数据输入

要进行数值模拟，需要输入以下几方面的数据：

1、网格划分结果图1-12采油五厂杏十三区模拟区块网格划分2、静态数据每个网格的：（1）深度；

（2）有效厚度；

（3）砂岩厚度；

（4）渗透率；（5）孔隙度；（6）裂缝渗透率；

（7）裂缝、断层的发育情况。资料的获取：油藏描述或油藏精细描述结果。3、原始油气分布和压力变化油—水界面、油—气界面位置，每个网格的：原始地层压力、含油（气）饱和度、温度。图1-13原始油水分布图

4、高压物性资料（1）原油的高压物性资料：粘度—压力曲线、粘度—温度曲线、密度—压力曲线、压缩系数—压力曲线、溶解油气比—压力曲线；图1-14油相PVT图图1-15气相PVT图（2）天然气高压物性资料：

粘度—压力曲线、粘度—温度曲线、密度—压力曲线、压缩系数—压力曲线；（3）地层水高压物性资料：

粘度—压力曲线、粘度—温度曲线、密度—压力曲线、压缩系数—压力曲线；

（4）岩石高压物性资料：

压缩系数—压力曲线；（5）相对渗透率曲线。5、注入、采出井动态资料

注入、采出井井史。6、分层测试、试油、试井资料（可用于历史拟合）7、措施记录

投产井井位、井型，措施类型、层位、时间。8、特殊驱油方式下所需要的资料

如：聚合物驱水溶液粘度—浓度曲线、聚合物溶液流变曲线等图1-16聚合物溶液浓-粘曲线第三节运算一、数学模型辅助方程偏微分方程定解条件数值模型计算机软件图1-17模型建立过程图1-18网格节点间的关系如对于等温二维油、水两相单介质中的渗流，任意一个网格中要求的未知量是从n时间步到n+1时间步的：Poi,j、Pwi,j、Soi,j、Swi,j，数值模拟模型则是：上式中，i和j取不同值的时候，得到不同的方程，所以上式实际上是一个包括很多个方程在内的方程组。公式中系数的取值有不同的方法，得到的结果也不一样。下面需要对它们进行专门的介绍。公式中的系数项实际上一部分是与输入数据、要求的未知量本身全部或部分有关的变量，一部分是与输入数据无关的常量。它们之间的关系由达西定律来确定。由于很多系数中包含了要求的未知量，如压力、饱和度等，所以上式是一个非线性的方程组，在数值模拟中求解时，往往把它们简化为线性方程组，而简化的方法不同则形成了不同的解法。一般有以下几种处理方法：1、显式处理方法

系数中的未知量直接用上个时间步时的值，直接得到一个线性方程组。2、半隐式（或部分隐式）处理方法（1）系数中的未知量一部分直接用上个时间步时的值，另外一些用本步刚计算出来的值，也是得到一个线性方程组。（2）系数做近似处理，如下图和公式所示。

图1-19系数处理方式3、全隐式处理方法系数中的所有未知量都直接用本时间步的值，但采用迭代算法，迭代初值用上个时间步的值，而每一步迭代计算则是解一个线性方程组。简化成线性方程组后，在计算机上只是求解线性方程的问题了。以上处理方法，都是对准确方程的简化，存在一定的误差，在实际运用时，要进行选取。显式处理方法，简单且速度快，但误差较大，有时计算时误差会越来越大，即所求的解不收敛，这时就不能用这种方法。半隐式方法有时也有这种情况。全隐式方法则不会出现解不收敛的问题，是一种最可靠的方法，但这种方法没计算一个时间步，都需要进行若干次的迭代计算，即要反复求解多次线性方程组。二、计算机软件

油藏数值模拟软件则是在计算机上实现上述过程的程序。按着功能可分为：黑油模型、组分模型、聚合物驱模型、化学驱模型、热力驱模型等。并行算法：把线性方程组分成若干组，分别在不同的计算机上计算。三、前处理

就是把需要输入的内容输入到计算机里，并形成数据库，比较好的前处理软件，则具有与地质建模一体化的功能，直接可以调出地质模型的数据体，并可以作出各种图形、曲线和数据表。四、后处理把结果输出部分的数据形成数据库，并处理成需要的图形、曲线和表格等。图1-21剩余油量场图1-22输出表格控制五、历史拟合由于输入数据、数学模型、解法和计算机程序不可避免地存在误差，所以，计算结果也必然有误差。为了使预测结果更准确，要对输入数据进行修正，使预测的产量、含水率、压力等指标与实际值吻合，这就是历史拟合。图1-23累积产油量拟合曲线图1-24日产油量拟合曲线图1-25含水拟合曲线图1-26压力拟合曲线第四节数值模拟的局限性油藏数值模拟有以下优点：1、方法是严密的。有严格的数学推导和误差分析，目前使用的商业化软件也是完善的。2、模型是完善的。理论上可以考虑一切人们能够想到的问题，在数学模型中，可以加进所有能够考虑到的物理、力学和化学过程。3、预测是万能的。可以预测油藏和单井的所有动态指标。油藏数值模拟的局限性：

1、输入数据的误差导致计算结果存在误差。2、越是考虑因素全面、精细的模型，需要输入的数据就会越多，造成误差的可能性就会越大。3、历史拟合存在多解性，不同操作人员得到的结果可能不一样。有时为了拟合上动态指标，可能错误地修改地质模型