油藏数值模拟数据准备和历史拟合

油藏模拟的数据准备和历史拟合

高质量油藏数据的重要性进行油气藏数值模拟需要建立一个合理的、定量的地质模型，需要对油气藏的开发系统及其开发历史有一个准确的描述，为此必须收集大量与之相关的资料。模拟结果的正确性和精确性，依赖于这些资料和数据的准确性，因此必须给以足够的重视。虽然自“八五”以来，油气藏的数值模拟研究加强了基础资料的收集与整理和地质模型研究工作，促进了模拟水平和质量的提高，取得了好的效果。但随着油气藏模拟技术在气田开发中的作用日益增强，油气田开发对油气藏模拟的要求愈来愈高，特别是油气藏模拟向精细化发展的趋势，要求必须有与之相适应的精细油藏描述和精细地质建模，这都促使我们必须进一步加强资料的收集与整理等基础工作，加强对油气藏地质模型的综合研究，使基础资料的规范化程度、地质模型的完整性和准确性都得到更大的提高。

气藏模拟的类型黑油模型：气水两相模型组分模型煤层气藏模型黑油模型

由“甲烷“及重质碳氢化合物组分所组成的低挥发油藏系统的数学模型，这种数学模型，我们称之为简化的两组分烃类模型或是黑油模型。

黑油模型是目前油藏模拟中发展最完善，最成熟的模型，实际上所有常规油田的开发问题，都可以用它来进行模拟，所以它也是目前应用最为广泛的模型。黑油模型的基本假设

模型中的渗流是等温渗流；

油藏中最多只有油气水三相，每一相的渗流均遵守达西定律；

油藏烃类中含有油气两个组分，油组分是在大气压下经过差异分离或残存下来的液体，而气组分是指全部分离出来的天然气。在油藏状况下，油气两种组分可形成油气两相，油组分完全存在于油相中，气组分则可以以自由气的方式存在于气相内，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层内油相应为油组分和气组分的某种组合。在常规的黑油模型中，一般不考虑油组分的挥发；

油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时达到相平衡状态；

油水两相，气水两相不互溶；

岩石微可压缩，各向异性；

流体可压缩且考虑渗流过程中重力、毛管力的影响组分模型

数学模型中描述流体在地下流动和相平衡系统是以烃类体系的自然组分为基础。全组分模型能严格地描述出各种凝析气藏（带油环、不带油环、有边底水等）的开发全过程，包括油气两相中组分的瞬间变化，井流物中重质含量的变化，以及在给定的分离条件下可以获得的凝析油量等，并且还可以模拟循环注气、注干气、注氮、注CO2、混相驱等各种采收率方法的工作机理和开采效果。组分模型的特点

模型中对烃类体系每个自然组分的PVT性质、相态特征和相平衡计算，是用状态方程来完成的。基本假设

储层内油气水三相流动均服从达西定律；

组成油气烃类的各个组分在渗流过程中会发生相间质量传递及相态变化，但其相平衡是在瞬间完成的；

水组分为独立相，不参与油气相间传质；

油气体系存在NC个组分；

考虑岩石的压缩性和渗透率的各向异性；

考虑重力、毛管力的影响

渗流是等温过程反转凝析气

地层温度大于临界温度，地层压力高于两相区气油比R=150-1200m3/m3

油密度0.82-0.74

C7+<12.5%摩尔百分比反转凝析气湿气、干气

地层温度大于临界凝析温度气油比R=10000-18000m3/m3

油密度<0.74

C7+<12.5%摩尔百分比

分离器中仍能凝析出液体湿气、干气油藏流体的室内实验

组分分析

常组分膨胀(CCE)

差异分离(DL)

等容衰竭实验(CVD)

膨胀实验(swellingtest)油藏流体的室内实验（差异分离）油藏流体的室内实验（等容衰竭）双重介质双重介质双重介质油藏模拟的数据准备网格的选取

网格定向网格定向①因为一个模型通常假定非流动边界，网格的界限要与天然的非流边界相符合②网格的定向，应包含有效的井位③网格的定向也必须考虑流体流动的主要方向和油藏内天然势能梯度。④网格的定向应该考虑油藏性质的方向，也就是座标系统应当平行渗透率的主轴网格系统油藏ab油藏有效网格无效网格。(i,j)。。(i,j)三维网格系统（层间连通）三维网格系统（层间无流动）柱状模型模型应用:试井解释测试射孔间隔评价井附近流动锥进研究剖面二维（层间连通）模型的应用:油藏剖面流动分析水驱或混相驱重力分异垂向非均质性对驱替前缘的影响拟相对渗透率曲线的偏差剖面二维（层间不连通）模型的应用：垂向剖面流动研究完井对动态的影响多层流动模型拟相对渗透率曲线的偏差一维问题模型应用：混相驱吸管实验和一些岩心驱替重力驱替系统垂向平衡流管法模拟二维平面模型模型应用:大型的多井问题的模拟平面的非均质岩石性质常规网格系统非常规网格系统局部网格加密常规网格系统非常规网格系统局部网格加密网格尺寸

网格选取将决定模拟过程的复杂程度和输入数据的数量和格式，并受计算机能力的限制和成本因素的限制，所以网格尺寸大小的确定，应尽可能取能够描述油气藏面貌的粗网格以降低计算费用。亦可先做网格的敏感性分析来确定，相当于在不同网格的数目下做一系列模拟计算直到计算结果在要求的精度范围内不变为止气藏模拟的数据准备油藏模拟的数据准备建立模型需要的数据油藏模拟的数据准备

气藏数据

流体性质

现场动态数据油藏数据1)数据来源(1)地震资料；(2)岩心分析；(3)测井；(4)试井数据。1.构造、大小，形状，走向，连续性2.气藏的总厚度3.断层和不连续性，如不整合削蚀4.裂缝密度和走向由地震资料获取的信息1.地层岩性(砂岩，石灰岩，白云岩等)2.沉积结构(成层，交错层理，根结核，虫孔)3.孔隙类型(储存能力)4.渗透率(流动能力)5.沉积环境6.裂缝情况7.成岩作用(沉积后的化学、物理和生物变化)由岩心分析获得的信息:地质信息1.孔隙度2.渗透率3.渗透率不均质性4.孔隙度与渗透率的关系图5.含水饱和度6.井下测井计算标定和修正的数据7.专门岩心分析相对渗透率毛管压力孔隙容积压缩系数由岩心分析获得的信息:工程信息1.构造顶部2.总厚度-有效厚度比3.孔隙度与深度的关系4.原始含水饱和度与深度的关系5.有无页岩层6.气-水界面深度7.井间对比情况(储层的连续性，确定垂向分层)8.气-水毛管压力排驱曲线9.确定岩性自测井取得的信息

1.地层压力2.有效渗透率-厚度乘积3.单孔隙或双孔隙介质系统4.井间渗透率的连续性干扰试井5.有无裂缝或高渗透性夹层试井数据气藏模拟的数据准备气藏描述气藏的构造图

主要描述气藏的大小、外形、气藏顶部位置和不同区域气层的厚度，区域地质和沉积作用的环境以及由于地质运动所引起的地层断裂、裂缝与断层分布等，来源于地质构造资料与图件。模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

渗透率地层绝对渗透率可以从几个来源获得：a.实验室测定b.试井资料c．测井资料试井分析是渗透率数据的最重要来源。模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

相对渗透率通常是一种较难获得的资料。对于气藏数值模拟，通常需要气一水相对渗透率曲线，可按以下方法获得：a.应用稳定状态驱替法实验室测定b.应用不稳定状态驱替法实验室测定c.根据毛管压力数据计算d.根据使用关系式计算目前相对渗透率主要来源于实验室测定，而数模中使用较为方便的还是计算方法。对物性变化很大的气藏，不同的地方要用不同的相对渗透率曲线。模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

孔隙度孔隙度参数通常从以下来源获得：a.实验室测定b.测井资料c.使用关系式计算实验室测定和测井资料是孔隙度参数的主要来源。模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

地层厚度地层厚度数据来源a.测井资料b.钻井资料c.地震资料模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

地层标高地层标高数据可从储层地面构造图获得，这些数据最初来源于：a.测井资料b.钻井资料压缩性岩石压缩性数据是根据气层岩石的实验分析或使用关系式计算。模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

压缩性岩石压缩性数据是根据气层岩石的实验分析或使用关系式计算。毛管压力毛管压力数据通常是根据实验室资料来确定。模拟研究所需要的气藏信息气藏储层参数

地层流体饱和度一般根据气水界面的位置确定气藏各处饱和度值。原生水饱和度可根据下列资料估算：a.岩心测定资料b.测井资料c.毛管压力资料上述岩石物性参数，不论是按什么方式确定，都是在气藏中某些点取得的。要把这些资料用于数模中，需将这些数据绘制成等值图，以取得每种参数在气藏中的分布。对于气藏开发，往往井距大，井数少，取得的资料的点少，这样不论采取什么方法绘制等值图，都影响其准确性，要小心使用。一般应用多种资料综合分析各物性参数的变化趋势，修正所绘制的等值图。模拟研究所需要的气藏信息原始地层压力及其分布气藏数值模拟都必须从一个已知的气藏初始状态开始。对压力分布最确切的状态就是原始状态。这时气藏处在一个可以认为是完全平衡的静止状态，地层压力只随埋藏深度变化，若折算在同一基准面上，则是一个相同的数值。气藏的原始地层压力，一般是在钻开第一口井上实测取得。原始地层压力的分布，是利用在勘探阶段所取得的各井原始地层压力与各井产层中部海拨高度回归求得。在实际应用中，通常是应用气藏投产前各井最高关井压力，确定气藏原始地层压力及其分布状况。

模拟研究所需要的气藏信息分布储量及储量丰度分布来源于储量研究报告,气藏开发系统及开发历史资料包括：1）井位布置图2）井况资料包括每口井的以下信息：井位、射孔层段、井的产能指数、表皮系数等，这些资料可以从试井、钻井录井资料中获得。3）生产资料为了进行历史拟合，必须具备有开发过程的生产资料，这些资料可以从日常的生产记录中取得。每口井应具备下列资料：a.随时间而变化的气产量b.随时间而变化的水产量c.各阶段测定的地层压力与各井随生产时间变化的压力模拟研究所需要的气藏信息气藏模拟的数据准备流体性质(PVT数据)(1)气体凝析油系统(2)气体系统，包括湿气和干气原始流体系统1.气体地层体积系数与地层压力的关系2.水的地层体积系数与地层压力的关系3.气体粘度与压力的关系4.水的粘度5.水的压缩系数由实验室测定取得的气体数据现场动态数据的采集(1)完井数据(2)采-注数据气藏模拟的数据准备搞好基础资料规范化，增强地质模型的完整性和准确性

①

资料的完整性资料的遗漏将导致对地层模型和生产史描述的不全面，使模拟计算不可能正常进行，因此必须保证资料获取的完整性。对于因某些客观原因缺少的资料数据，应根据油气藏地质的整体趋势和开采动态规律作出合理的增补。②资料的准确性基础资料的谬误将导致气藏模拟历史拟合的失败和动态预测的错误。因此必须保证所获取资料的准确性，真实客观地反映气藏地质情况和开采动态。气藏模拟的数据准备搞好基础资料规范化，增强地质模型的完整性和准确性

③加强与地震、测井、油藏描述等其它专业的合作油气藏模拟的基础资料大多来源于地震、测井、油藏描述、油藏工程等专业的研究成果。加强与这些专业的合作可以促进彼此间的相互补充和校正，从而对油气藏的地质现象认识更清楚。随着计算机工作站的发展和对油气藏模拟工作部的进一步开发，前处理的功能愈来愈强，更好地应用油气藏模拟的前处理功能，对资料的整理和分析各种图件向数据形式的转化都实现计算机化，可使模拟的初始数据文件质量更高。⑤加强对勘探数据库和开发数据库的利用

模型差分格式和网格系统的选择

网格的稀密程度首先取决于所求解问题的性质。

简单问题尽量用稀网格：流动问题，在井间没有空节点，所求解的压力、产量和较密的网格相比其误差几乎可以忽略不计。

较密网格：合理的井网密度研究、剩余气分布研究、部署加密井井位等。

模型差分格式和网格系统的选择

在可能条件下，可以考虑进行合理节点数的敏感性研究

由于气藏的非均质性以及气藏各部位情况的不同，可以采用不规则矩形网格系统。

当机器内存容纳不下所需的节点时，在可能的条件下，可以采用稀密网格系统相交替计算的办法来解决。

数据的齐全准确程度

美国的Jay油田，初期采用稀井网布井，井距800米，共打了102口井。102口井全部取心，共取心7600米，每口井平均73米，耗资500万美元。大量的测试工作：如噪声测井、井下流量测试。三维油藏描述对不同的工程问题，进行了多次数值模拟研究，数值模拟是很成功的。

数据的齐全准确程度数值模拟效果看，有些是无法用经济指标表示的，如：正确的预计了不注水情况压力下降、产量递减、采收率很低的情况，及时采用了合理的注水方案，提前设计和订购了注水工程设备，使整个注水工程得以提前15个月完成，注水后压力很快回升，产量稳定上升。有些效果是可以用经济指标来表示的，如：如通过数值模拟预测了各分层水线推进和剩余油分布的情况，制定了补打加密井、完井、修井措施。

数据的齐全准确程度其中：正确制定修井和完井措施：增产80万吨；细分层对低渗透改造措施：增产68万吨；在剩余油高的地方补打14口加密井：增产383万吨；（至少有6口井不依靠数值模拟是定不准井位的，6口井增产82万吨）总和：》230万吨取心花费500万美元。历史拟合和动态预测历史拟合历史拟合的概念

在对气藏进行动态模拟时，由于人们对地下地质条件的认识存在一定的局限性，虽然作了大量的基础工作，但由于只有在钻井处才获得资料，气藏特性如孔隙度和渗透率的等值线图可以多种不同的方法绘出，井间岩石性能的变化只能依靠猜测，因而使得某些参数不确定、不准确，导致所建立的模型不能正确的反映气藏的实际情况，从而气藏模拟产生的动态与实际气藏动态之间仍然可能有相当大的出入，那么在此基础上所做的动态预测也是不可靠的，甚至会导出错误的结论。为了减少这种差异，使得模拟计算的结果与实测结果尽可能接近，必须对过去的生产历史进行模拟，即反复修改已存在的模型数据直到模拟器结果与实际油田记录相比达到可靠程度，即在误差的范围为止。这时从工程应用的角度来讲，可以认为经过若干次修改后的油层参数，与气层实际情况已比较接进，使用这些气层参数来进行气藏开发的动态预测可以达到较高的精度，这种对气藏生产历史进行反复拟合计算的方法就称为历史拟合方法。历史拟合的概念历史拟合的目标数据生产历史拟合过程中需拟合的对象就是目标数据。基本的目标数据有压力，产量（气产量、油产量）、水气比以及气井见水时间。在给定产量曲线的情况下，主要的拟合目标数据是压力；如果给定了气井的压力数据，则拟合气井产量及见水时间。目标数据的质量是能否正确拟合的关键。目标数据的质量包括数据的数量和精确度。如果数量不足，或缺少某一项目标数据，或数据量太少，拟合点不多，拟合后可能有多种不同的储层描述，如果目标数据有误，会导致整个模拟的失败，导致对储层的错误描述。因此，要特别注意目标数据收集、整理的真实性。随着油气藏开发过程的继续进行，所能收集到的目标数据将会越来越多。生产史更长的动态目标数据，将会给历史拟合提出更高的要求，拟合工作量更大，但因此可得到对油气藏模型更全面、更准确的认识，这对于更好地进行油气藏开发是极为有益的。

压力(气层平均压力及单井压力)

见水时间及水气比气井流动压力

1)确定模型参数的可调范围2)对模型参数全面检查3)全区和单井压力拟合4)全区和单井饱和压拟合5)单井生产指数拟合历史拟合的步骤历史拟合的可调参数

在进行生产史拟合过程中，如果计算生产动态数据与实际目标数据不匹配，则需要对影响计算目标数据的参数进行修改，这些参数涉及面广，几乎包容了所有与建立油气藏模型有关的参数：储层参数：渗透率，孔隙度、饱和度、储层厚度、相对渗透率、毛管力等；流体参数：粘度、体积系数、压缩系数、凝析油含量；其它数据：表皮系数、污染半径、边界距离等。在进行历史拟合之前，需要确定参数的可调范围，这是一项重要而细致的工作，应结合油气藏工程知识，收集和分析一切可以利用的资料，对油气藏参数进行综合审查，首先分清哪些参数是确定的，即准确可靠的；哪些参数是不确定的，即不准确可靠的。确定的参数一般可不作修改，对于可修改的不确定参数，则应分析估算其可以调整的范围，即符合工程、物理实际的参数变化区间。主要动态参数的拟合方法压力拟合

全区压力

单井压力

气藏中压力可能过高或过低

●如果压力过高，那么

孔隙度或许大于实际值，造成容量过多。

存在过多的含水层或传导性过大。

由于油藏的产量可能不完全，产出的气或水比报道的多●如果压力太低，可以考虑与上述相反的原因。●在调节气藏性能诸如孔隙度或渗透率变化时，这些参数的绝对值是不应超过一个合理的值，例如，对一致密层，期望孔隙度超过35

40%是不真实的。如果需要孔隙度大于正常值，那么考虑以下可能

如果在气藏的边缘方向上存在气藏的扩展。

如果在气藏中部，存在与其他区带的联系。●气藏中某一部位存在高压区而其相邻部位为一低压区，那么

增加相应部位的渗透率

降低气体粘度

●通过下列任何一项减少高压区储量

降低孔隙度

减少气层厚度

减少气体饱和度

或综合以上几项●在低压区的地方，可以考虑与上述相反的原因，有时压力剖面呈不合理的锯齿状，那么

将该处的渗透率乘以一个大于1的数，即把渗透率提高一个幅度。

总之，在进行场参数修改时，为了保证岩石性质的连续性和光滑性，应该是在一个合理的范围，而不是某一个单元网格进行修改。拟合水气比历史拟合技巧

历史拟合技巧是模拟研究人员的一项重要能力。进行历史拟合需要具有丰富的油气藏地质、开发工程知识，需要对油气藏数值模拟理论有深刻的理解。历史拟合的成功与失败，取决于对实际气藏的熟悉程度，对渗流机理认识的深浅。在模拟计算前，可以通过对参数上下界考查与油气藏原始平衡状态检