油藏工程 K26油藏模拟和物理模拟分析方法
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择一个有代表性的地区进行试验。如大庆的小井距进行单层注水和各种提高采收率的方法 的试验等。 （5）井下电视、井下电磁波等。 优点：1、直观（看得见，摸得着）2、准确：客观存在，避免了人为误差。 缺点：1、有一定局限性，范围小（观察井、井下测试以及生产试验区只能在局部进行，代 表的指示局部现象）2、成本高，周期长。3、不能重复进行。
从理论上讲，模拟后所得出结论，应该与原型的规律相似，将模 型的结论还原后，可直接用于原型。但实际上,要在实验室严格满足 所有的相似条件比较困难。模拟时，抓主要相似特性。 原体模型：由实际油藏岩石和流体组成。实验室按相似原理，模型的 结论还原后一般不能直接用于原型。一般这种模型用来研究油藏内物 理机理。
1、物理模拟新进展
自从物理模拟用于油田开发以来，根据模型的作用不同，国内外 分别研究出了一维、二维和三维模型。同时，随着人造模型的制造技 术以及相应仪器的测试精度不断提高，物理模拟参数的个数以及应用 范围不断拓宽。近几年国内外在物理模拟研究中主要突出了如下几项 技术：
➢ 微观仿真模型 ➢ 核磁共振成像技术 ➢ 高温高压三维水平井物理模拟 ➢ 电加热采油物理模拟
一、油藏模拟是现代油藏经营管理的一部分。关于油藏经 营管理，人们常常定义为资源的合理的分配，目的：以最 小的投资和操作提高采收率，获取最大的经济效益。 提高采收率与投入通常是一对矛盾的事物，如果不计较成 本，可能获取最大的油气采收率；同样，如果油藏经营者 不愿意管理有限的资源，成本也可能降到最低。油田管理 者研究的主要目的是从油藏的现状出发，以最小的资金投 入获得最大采收率所需要的最佳条件。 而油藏数值模拟是获得这一目标最高级的方法。
2、间接模拟方法：间接模拟就是用模型来 研究物理过程。模型基本上有两种，简单说， 一类是你摸得着的——物理模拟，另一类是 你不摸着的——数学模拟
一、物理模拟
一、物理模拟：在六十年代以前（无电子计算机时代） ，物理模
拟方法是：研究地下油藏中，流体运动规律的主要模拟方法之一。 相似模型：根据相似原理（几何相似、运动相似、动力相似），把自 然界中的原型按比例缩小，制成物理模型，然后使原型中的物理过程 按一定的相似关系在模型中展现。
二、数学模拟
二、数学模拟：在六十年代（电子计算机问世）以后，数 学模拟逐渐发展并占据主导地位。 在一定的定解条件下，通过求解描述某一物理过程的数学 方程组（数学模型）来研究其物理变化规律的方法。 数学模型不是一个实体模型，而是从物理现象中抽象出来。 同一个物理概念，可以建立不同的数学模型。
数学模型的解法分为解析法和数值法。
利用核磁共振成像技术可以进行多方面的研究：
➢ 测定模型中可动流体密度及束缚水饱和度； ➢ 研究纵向非均质亲油、亲水厚油层水驱油渗流特征； ➢ 研究面积井网、行列井网与水驱采收率关系； ➢ 行列井网投产水淹和水淹方向对开发效果的影响； ➢ 射孔部位和射孔密度对正韵律油层开发效果的影响； ➢ 特低渗透油层水驱渗流特征及其影响因素； ➢ 双重介质的水驱特征； ➢ 周期性注水驱油机理。
解析法的优点在于它们的精确和简明性，能正确识别给定系统主要物 理特性的能力，易于得到比较明确的物理概念。缺点是只能求解一些 比较简单的物理概念。如多维多相多组分，非均质渗流，各种提高采 收率方法等无法求解。对于利用数值方法解决问题的整个过程来说， 解析方法是初始的和必要的。——试井理论。 数值法是一种离散化的近似方法，把连续函数变成离散函数，用计算 机求解，常用的方法是有限差分方法。这种方法自20世纪50年代问世 以来，随着计算机、应用数学和油藏工程以及其他学科的不断发展， 目前已经建立了功能强大的软件并在油气田开发中得到广泛的应用— — 油藏数值模拟。
不同学科对油藏模拟所起的作用
地震解释
岩石物wenku.baidu.com学
流体性质
地质模型
数值模拟模型
井
设施
油管特性曲线 线
模型网格效应
观测结果与生产数据解释的标定
油藏数值模拟是多学科的相互配合。许多不同的学科有助于数据集的准备。在 油藏模拟过程中，各种资料被汇集到一起，油藏的概念在油藏模拟程序中被量 化了，如图所示。
油藏模拟在油藏工程中的必要性
①、微观仿真模型
➢ 孔隙裂隙结构仿真 ➢ 粘土矿物仿真 ➢ 孔隙裂隙表面润湿性仿真及润湿性改性 ➢ 孔隙裂隙表面粗糙度仿真 ➢ 模型再生的光学刻蚀和机械刻蚀 ➢ 高温高压的仿真模型
②、核磁共振成像技术
核磁共振成像技术是近几年发展起来的一种可定量的先进测试 方法，它主要是利用氢、氧等元素的原子核在磁场中具有共振特性 来探测物质性质的。
建立缝洞模型
数字岩芯—孔隙结构三维模型重构技术
（a）由 CT 切片形成的数字岩心 3mmх3mmх3mm 立方体 3 万多
个孔隙和喉道组成
（b）数字岩心孔隙中轴线
（c）基于岩心的孔隙网络模型
图 5－16 数字岩芯孔隙结构三维模型重构（据姚军，2006 ）
“储层岩石微观结构性质的分析方法”，2007，《中国石油大学学报》。以模拟退火算法建立的 数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算。研究：连通孔隙 体积比-孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数定量表征-孔隙的分布;局部孔隙度分布函数-孔隙、岩 石骨架的最大发育规模进行定量评价。
油藏工程原理与方法
第四章 油藏动态分析方法 第30讲 油藏模拟与物理模拟方法
研究油藏的基本方法
1、直接观察法：直接在油田上进行试验或取得资料，以便进行分析。
（1）包括打观察井：用在勘探初期或油田开发过程中，它可以直接取芯分析油层岩性和物性 以及流体性质和在油层中的分布。
（2）试井：观察井投入生产以后，从油气水产量和压力变化来分析流体在油层中的流动规律。 （3）井下测试：分层测试压力和油气水产量，从而分析各层油层性质。 （4）开辟开发实验区：油田开发初期为了达到某种目的（如提高采收率），要在油田内部选
③、FMI成像测井
碳酸盐岩有FMI成像测井资料可以以电性特征来再现井筒岩石和储集空间分布。
TK458H井岩溶垮塌洞穴和裂缝伴生关系FMI成像测井图像特征
TK311井溶蚀洞穴，在其顶部发育垮塌和裂缝密集带，从动态图像上，还可看到溶洞的 角砾与裂隙的切割现象，经过产液剖面证实裂隙带和溶洞共同组成产油层。
从理论上讲，模拟后所得出结论，应该与原型的规律相似，将模 型的结论还原后，可直接用于原型。但实际上,要在实验室严格满足 所有的相似条件比较困难。模拟时，抓主要相似特性。 原体模型：由实际油藏岩石和流体组成。实验室按相似原理，模型的 结论还原后一般不能直接用于原型。一般这种模型用来研究油藏内物 理机理。
1、物理模拟新进展
自从物理模拟用于油田开发以来，根据模型的作用不同，国内外 分别研究出了一维、二维和三维模型。同时，随着人造模型的制造技 术以及相应仪器的测试精度不断提高，物理模拟参数的个数以及应用 范围不断拓宽。近几年国内外在物理模拟研究中主要突出了如下几项 技术：
➢ 微观仿真模型 ➢ 核磁共振成像技术 ➢ 高温高压三维水平井物理模拟 ➢ 电加热采油物理模拟
一、油藏模拟是现代油藏经营管理的一部分。关于油藏经 营管理，人们常常定义为资源的合理的分配，目的：以最 小的投资和操作提高采收率，获取最大的经济效益。 提高采收率与投入通常是一对矛盾的事物，如果不计较成 本，可能获取最大的油气采收率；同样，如果油藏经营者 不愿意管理有限的资源，成本也可能降到最低。油田管理 者研究的主要目的是从油藏的现状出发，以最小的资金投 入获得最大采收率所需要的最佳条件。 而油藏数值模拟是获得这一目标最高级的方法。
2、间接模拟方法：间接模拟就是用模型来 研究物理过程。模型基本上有两种，简单说， 一类是你摸得着的——物理模拟，另一类是 你不摸着的——数学模拟
一、物理模拟
一、物理模拟：在六十年代以前（无电子计算机时代） ，物理模
拟方法是：研究地下油藏中，流体运动规律的主要模拟方法之一。 相似模型：根据相似原理（几何相似、运动相似、动力相似），把自 然界中的原型按比例缩小，制成物理模型，然后使原型中的物理过程 按一定的相似关系在模型中展现。
二、数学模拟
二、数学模拟：在六十年代（电子计算机问世）以后，数 学模拟逐渐发展并占据主导地位。 在一定的定解条件下，通过求解描述某一物理过程的数学 方程组（数学模型）来研究其物理变化规律的方法。 数学模型不是一个实体模型，而是从物理现象中抽象出来。 同一个物理概念，可以建立不同的数学模型。
数学模型的解法分为解析法和数值法。
利用核磁共振成像技术可以进行多方面的研究：
➢ 测定模型中可动流体密度及束缚水饱和度； ➢ 研究纵向非均质亲油、亲水厚油层水驱油渗流特征； ➢ 研究面积井网、行列井网与水驱采收率关系； ➢ 行列井网投产水淹和水淹方向对开发效果的影响； ➢ 射孔部位和射孔密度对正韵律油层开发效果的影响； ➢ 特低渗透油层水驱渗流特征及其影响因素； ➢ 双重介质的水驱特征； ➢ 周期性注水驱油机理。
解析法的优点在于它们的精确和简明性，能正确识别给定系统主要物 理特性的能力，易于得到比较明确的物理概念。缺点是只能求解一些 比较简单的物理概念。如多维多相多组分，非均质渗流，各种提高采 收率方法等无法求解。对于利用数值方法解决问题的整个过程来说， 解析方法是初始的和必要的。——试井理论。 数值法是一种离散化的近似方法，把连续函数变成离散函数，用计算 机求解，常用的方法是有限差分方法。这种方法自20世纪50年代问世 以来，随着计算机、应用数学和油藏工程以及其他学科的不断发展， 目前已经建立了功能强大的软件并在油气田开发中得到广泛的应用— — 油藏数值模拟。
不同学科对油藏模拟所起的作用
地震解释
岩石物wenku.baidu.com学
流体性质
地质模型
数值模拟模型
井
设施
油管特性曲线 线
模型网格效应
观测结果与生产数据解释的标定
油藏数值模拟是多学科的相互配合。许多不同的学科有助于数据集的准备。在 油藏模拟过程中，各种资料被汇集到一起，油藏的概念在油藏模拟程序中被量 化了，如图所示。
油藏模拟在油藏工程中的必要性
①、微观仿真模型
➢ 孔隙裂隙结构仿真 ➢ 粘土矿物仿真 ➢ 孔隙裂隙表面润湿性仿真及润湿性改性 ➢ 孔隙裂隙表面粗糙度仿真 ➢ 模型再生的光学刻蚀和机械刻蚀 ➢ 高温高压的仿真模型
②、核磁共振成像技术
核磁共振成像技术是近几年发展起来的一种可定量的先进测试 方法，它主要是利用氢、氧等元素的原子核在磁场中具有共振特性 来探测物质性质的。
建立缝洞模型
数字岩芯—孔隙结构三维模型重构技术
（a）由 CT 切片形成的数字岩心 3mmх3mmх3mm 立方体 3 万多
个孔隙和喉道组成
（b）数字岩心孔隙中轴线
（c）基于岩心的孔隙网络模型
图 5－16 数字岩芯孔隙结构三维模型重构（据姚军，2006 ）
“储层岩石微观结构性质的分析方法”，2007，《中国石油大学学报》。以模拟退火算法建立的 数字岩心为基础,详细讨论了各个函数的应用方法,并用这些方法进行了实例计算。研究：连通孔隙 体积比-孔隙的整体连通性;孔隙尺寸分布函数定量表征-孔隙的分布;局部孔隙度分布函数-孔隙、岩 石骨架的最大发育规模进行定量评价。
油藏工程原理与方法
第四章 油藏动态分析方法 第30讲 油藏模拟与物理模拟方法
研究油藏的基本方法
1、直接观察法：直接在油田上进行试验或取得资料，以便进行分析。
（1）包括打观察井：用在勘探初期或油田开发过程中，它可以直接取芯分析油层岩性和物性 以及流体性质和在油层中的分布。
（2）试井：观察井投入生产以后，从油气水产量和压力变化来分析流体在油层中的流动规律。 （3）井下测试：分层测试压力和油气水产量，从而分析各层油层性质。 （4）开辟开发实验区：油田开发初期为了达到某种目的（如提高采收率），要在油田内部选
③、FMI成像测井
碳酸盐岩有FMI成像测井资料可以以电性特征来再现井筒岩石和储集空间分布。
TK458H井岩溶垮塌洞穴和裂缝伴生关系FMI成像测井图像特征
TK311井溶蚀洞穴，在其顶部发育垮塌和裂缝密集带，从动态图像上，还可看到溶洞的 角砾与裂隙的切割现象，经过产液剖面证实裂隙带和溶洞共同组成产油层。