油藏数值模拟 chapter1
《油藏数值模拟》第一章绪论
计算初始条件下油藏压力及流体的 分布状况。
怎么做油藏模拟?
(1)问题定义
(2)数据检查 (3)模型建立 (4)初始化 (5)历史拟合 (6)动态预测 (7)报告编写
通过拟合产量、含水、压力等指 标，进行模型计算与实际油藏动 态的对比分析，反演油藏地质模 型，认识油藏动态变化规律及油 藏压力、剩余油分布状况。 在可接受的历史拟合精度基础上 ，预测开发部署（或调整措施方 案）下的油藏未来生产动态。
为什么要进行油藏数值模拟?
1. 油气藏的复杂性
地质特征复杂：裂缝、断层、尖灭、非均质、隔夹层、多层
油气水关系复杂：多个压力系统、多个流体界面、油气水间互 流体特征复杂：三维三相、三维四相、复杂的相态变化、多组分 2.油气藏开发的复杂性 通过各种措施增加产量和利润，是一个复杂的多因素决策过程
存在地质和工程的不确定性，需要进行完备的风险评估
部动态预测。 能考虑油藏的复杂几何 数值模 形状、非均质性、岩石 和流体性质变化、井网 方式和产量等因素，是 拟 法： 迄今为止油藏动态研究 中考虑因素最多的一种 方法。
忽略非均质性和动态参的
决策：提出措施或方案
为什么要进行油藏数值模拟?
由于研究和开发一个油田是一个复杂的综合性科学技术问
题，人们靠经验和利用一些简单的计算公式、物质平衡、玛斯
开采 过程
非线性偏 微分方程
非线性 代数方程
②建立数值模型
线性 代数方程
①建立数学模型
Ａ、通过质量/能量守恒方程、状 态方程、运动方程、辅助方程建立 基本方程组。 B、根据所研究的具体问题建立相 应的初始和边界条件。
A、通过离散化将偏微分方程组转换为有限差分方程组。 B、将非线性系数线形化，得到线形代数方程组。
油藏数值模拟基础培训一
KA Q p 运动方程：达西定律。 L
流动方程：
状态方程：流体和岩石体积与压力的关系。
辅助方程：饱和度归一，毛管压力、密度、
粘度及相渗曲线的相关函数。
p [（s w )P C h t
*
垂向非均质管流模型、等值渗流阻 力法、Buckey-Leverett方程非活 塞驱替模型等。
计算：定量计算与评估
物质平 恒 法：
忽略非均质性和动态参 的分布，适合于宏观开 发指标计算，不适合于 油田局部动态预测。
决策：提出措施或方案
数值模 拟 法：
能考虑油藏的复杂几何 形状、非均质性、岩石 和流体性质变化、井网 方式和产量等因素，是 迄今为止油藏动态研究 中考虑因素最多的一种 方法。
ECLIPSE软件介绍
■ ECLIPSE主要模块
ECLIPSE 100: 黑油模拟器 ECLIPSE 300: 组分模拟器 Flogrid: 建模型 PVTi: EOS分析 VFPi: 垂直管流 Schedule: 动态数据 SCAL: 岩芯数据 OFFICE: 项目管理 Frontsim: 流线模拟器 Floviz: 3维显示 Simopt: 历史拟合
4. 油水、油气相渗曲线数据和毛管压力曲线数据；
5. 原始地层压力、温度、压力系数数据； 6. 油、气、水分布（原始饱和度）或压力分布或油水界面和油气界面； 7. 井位分布图； 8. 流体和岩石化验分析报告；
油藏数值模拟的数据要求 （二）动态资料
1. 射孔完井报告；
2. 井史报告、压裂等措施； 3. 系统测压资料； 4. 试油、试井和试采资料（压力恢复曲线）；
油藏数值模拟是一种运用较复杂的数学方法预测油藏动态 的一门特殊的油藏工程研究方法，本身赋予较重比例的数 学元素，但应用领域属于油藏工程。
油藏数值模拟
������������ ������������
= φl t
二阶微分方程三种基本类型为： （抛物型） 、 （椭圆型）和（双曲 型） 。 二维 问题离散化后为一组差分 方程， 其矩阵 A 的形式取决于 （网 格排列）格式。 G 根据每一组份的质量守恒建立的 渗流数学模型称为 （组份） 模型。 H 黑油模型是简化的（组份模型）, 烃类系统只考虑（两个）组份。 黑油模型中（水相）与其它两相 不发生（质量转移） ； （气）可以 从（油）中出入，但（油）不能 汽化为（气）相。 混合外边界条件的表达式为
∂2p ∂ x2
∆x i
=
p i+1 −2p i +p i −1 ∆x 2
为二阶
H
I J
中心差商。 二维模型：描述油藏流体沿二个 方向上同时发生流动，而其第三 个方向上没有任何变化的数学 模型。 黑油模型： 黑油模型是简化的组 份模型。烃类系统只考虑两个组 份： “油”组份是地层油经微分 蒸发后在大气压下的残存液（即 黑油） ，而“气”组份是剩余的 流体。水相与其它两相不发生质 量转移；气可以从油中出入，但 油不能汽化为气相。 IMPES 方法： 是指隐式求解压力 方程，显式求解饱和度方法。 计算机模型：将各种数学模型的 计算方法编制成计算机程序，以 便用计算机进行计算得到需要 的各种结果。 交替对角排列格式：这种排列格 式实际上为交替排列和对角排 列格式的组合。
p i+1 −2p i +p i −1 ∆x 2
为（二阶中心）
差商。 对于一个线性代数方程组得稀 疏，系统未知数（编号和排列方 法） ， 会明显地影响到直接求解法 的计算量与储存量。 定解条件一般包括（边界条件） 和（初始条件）前者包括（内边 界条件）和（外边界条件） 。 定压外边界条件的表达式为 p ab = f1 x，y，z，t 定井 底压力内边界条件的表达 式为p rw ，t = 常数 定流量外边界条件的表达式为
《油气藏数值模拟应用技术规范》
观察到的液体饱和度曲线出现 “凹”型，一般是实验时没有给 定充足时间使凝析液析出。
Kr
1
0.9
0.8
Kro
0.7
Krw
0.6
0.5
2008年标准宣贯材料
油气藏数值模拟 应用技术规范
中石化胜利油田分公司地质科学研究院 2008年9月
目录
前言 1 适用范围 2 总则 3 术语和定义 4 油气藏数值模拟
应用步骤 5 研究目标确定 6 资料处理
7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容
及要求
发挥了重要作用，是一项少投入，多产出，可获的巨大经济效 益的新技术。
目录
前言 1 适用范围 2 总则 3 术语和定义 4 油气藏数值模拟
应用步骤 5 研究目标确定 6 资料处理
7 模型的建立 8 历史拟合 9 动态预测 10 模拟研究成果 11 模拟研究文档内容
及要求
1 适用范围
本标准规定了常规砂岩黑油模型的数值模拟应 用技术规范。本标准适用于常规砂岩黑油模型的数 值模拟应用研究，其它类型油气藏可参考使用。本 标准的应用范围广泛，内容全面。本标准的制定和 贯彻实施，可规范油气藏数值模拟应用流程和方法， 提高数值模拟研究的准确性和适用性，进一步推动 油田开发项目研究的科学化、规范化。
〇研究的时间周期要求；
（目标过高）ຫໍສະໝຸດ 〇人为的目标要求及实现的可能性。
——制定有针对性的切实可行的研究目标。
5 研究目标确定
油田开发的不同阶段需要制定不同的研究目标：
平湖油气田花港组油藏跟踪模拟目标方案
开发阶段
开发前期(98.11以前)
数据资料
三维地震数据体、9口井电测 解释、2口井相渗及毛压测试 、3口井钻杆测试及不稳定试 井
石油行业中油藏数值模拟技术的使用教程
石油行业中油藏数值模拟技术的使用教程石油行业是全球经济中一个重要的支柱产业，而油藏数值模拟技术的广泛应用对于优化油田开发、提高采收率、降低开发成本具有重要意义。
本文将介绍石油行业中油藏数值模拟技术的基本原理和使用教程，帮助读者了解并掌握这一关键技术。
一、油藏数值模拟技术的基本原理1. 什么是油藏数值模拟技术？油藏数值模拟技术是指利用计算机模拟地下油气储层中流体流动、质量传递和能量传递过程的方法，并根据模拟结果进行油田开发方案的优化。
2. 油藏数值模拟技术的基本原理是什么？油藏数值模拟技术基于流体力学、热力学和质量守恒等基本原理。
通过建立数学模型和数值求解方法，模拟地下油气的流动过程。
其中，数学模型包括流体流动方程、质量守恒方程和能量守恒方程等。
二、油藏数值模拟技术的使用教程1. 建立数学模型建立数学模型是油藏数值模拟的第一步，需要考虑油藏的结构、物理性质和生产条件等因素。
具体步骤如下：（1）确定模拟范围和边界条件：包括模型的尺寸、边界条件和井网网格。
（2）建立流体流动方程：根据油气储层的物理性质、流体的状态方程和流动规律等，建立流体流动方程。
（3）建立质量守恒方程：考虑油气的产生、消耗和运移过程，建立质量守恒方程。
（4）建立能量守恒方程：考虑地热、生产操作和流体流动的能量交换等因素，建立能量守恒方程。
2. 数值求解方法数值求解方法是油藏数值模拟的核心，是将连续的物理模型转换为离散的数值计算问题。
常用的数值求解方法有有限差分法、有限元法和有限体积法等。
（1）有限差分法：将连续的方程转换为离散的方程，通过差分近似来求解。
（2）有限元法：将模型划分为多个小单元，通过对每个小单元的方程进行离散化，再通过单元之间的拼接得到整个模型的解。
（3）有限体积法：将模型划分为多个小体元，通过对每个小体元的方程进行离散化，再通过边界条件来求解。
3. 模型参数的确定模型参数的确定对于模拟结果的准确性至关重要。
模型参数包括渗透率、孔隙度、饱和度等。
【Selected】油气藏数值模拟技术讲义(专题).ppt
油藏数值模拟
油藏数值模拟是应用计算机研究油气藏中多相流 体渗流规律的数值计算方法，它能够解决油气藏开发 过程中难以解析求解的极为复杂的渗流及工程问题， 是评价和优化油气藏开发方案的有力工具。近年来随 着偏微分方程数值解法的发展和高速、大容量电子计 算机的更新换代，油藏数值模拟方法日趋成熟，建立 和发展了一系列功能丰富的应用软件，在油气田开发 中得以广泛应用，成为提高油气田开发科学决策水平 的重要技术。
油藏数值模拟的主要步骤
一、明确油藏工程问题
在模拟开始的时候，根据油藏的实际开发情况和所研究的问题，进一步 具体明确模拟的目的和要求，要解决那些问题？实际否？划算吗？
二、选择模型
要根据油藏渗流机理的正确分析和所研究的问题，考虑流体性质（气、凝 析气、挥发油、黑油、稠油）开采条件、注入流体（蒸汽、气、化学剂） 等选择合适的模型。
解决油田开发决策问题，预测投资的时候做。 在编制油田开发方案时，对比开发方案时做。 开发后，在研究油田开采机理和评价提高采收率方法等需
要答案而一般常规计算解决不了问题的时候做。
油藏数值模拟主要内容和基本过程
一、油藏数值模拟的主要内容
油藏数值模拟：数学模型—数值模型（离散-线性方程组-求解）—计 算机模型 1、数学模型：建立一套描述油藏渗流的偏微分方程组，加上方程组的 辅助方程和初始条件和边界条件。 2、数值模型：首先离散化偏微分方程转化为有限差分方程组，然后将 其非线性系数线性化，得到线性代数方程组，再通过线性方程组解法求 得所要求的未知量。（压力、饱和度、温度、组分等）的分布和变化。 3、计算机模型：将各种数学模型的计算方法编制成计算机程序，利用 计算机计算各种结果。
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。
油藏数值模拟精品PPT课件
油藏数值模拟研究内容 油（气）藏：在单一圈闭中具有同一压力系统的基本聚集。 如果圈闭中只聚集了石油，称为油藏，只聚集了天然气，称 为气藏。一般的工业油藏：具有一定的储量；储层温度小于 储层流体的临界温度。一般的工业气藏：具有一定的储量； 储层温度大于储层流体的临界温度。一个油气藏中可以有几 个含油气砂层时，称为多层油气藏。
油藏数值模拟的必要性
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。
先行课程
数学与计算机、地质、（采油）化学、热工学、油层物理、采油工程、油藏 工程、 渗流力学等。 1、地质模型：建立三维地质模型，涉及构造、储层、沉积相、测井等随机建模。 2、油层物理：油层岩性和物性，油层流体的性质。 3、渗流力学：多相流体在多孔介质中的流动，包括物理化学渗流，温度场、渗流 场，压力场，岩石场之间的耦合的关系。 4、采油工程和油藏工程：解决油气田开发过程中的工程问题。包括井筒和地层。 5、（采油）化学：解决各种化学剂在油藏中的作用，特别是化学剂驱油。 6、热工学：解决注入流体的热量与地层流体和岩石的交换问题，特别是蒸汽吞吐， 火烧油层，注热水和气的采油过程。 7、数学与计算机：特别是计算数学、数值分析和线性代数等。通过计算机编程转 换为计算机语言。没有计算机就没有现代意义的数值模拟。
油藏数值模拟方法.pptx
油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模 拟研究，且可重复、周期短、费用低。
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, 提供不均匀网格模型。
⑤动态地质建模 动态地质建模是壳牌公司的 Kortekass 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。
1.2 油藏数值模拟方法
油藏数值模拟方法是利用计算机技术模拟地下油气藏开采、驱替的过程，是石油地质人 员科学认识、评价油藏的重要技术手段。例如，中石油公司进行的前处理的地质建模工作、 清华大学核研院研发的油藏数值模拟管理平台（PNSMP ）、大庆油田有限责任公司勘探开发 研究院研发的 VIP 和 Simbest 格式数据文件相互转换的程序等。油、气、水三相流广泛存 在于石油工业中，对于三相流的测量具有重要的意义。
油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来 模 拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模 型的 不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组 ，在一 定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分 布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体 PVT 性质的变化等因素。这组流动方程组由运动 方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田 实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学， 借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油分析
油藏数值模拟
油藏数值模拟油藏数值模拟是随着电子计算机的出现和发展而成长的一门新学科，在国内外都取得了迅速的发展和广泛的应用。
1953年美国G..H.BUCE等人发表了《孔隙介质不稳定气体渗流的计算》后，为用数值方法计算油气藏渗流问题开辟了道路。
三十多年来，由于大型快速电子计算机的迅速发展，大大地促进了数值模拟方法的广泛应用。
20世纪60年代初期研究了多维多相的黑油模型；20世纪70年代初期研究了组分模型、混相模型和热力采油模型；20世纪70年代末期研究各种化学驱油模型。
目录编辑本段油藏数值模拟方法是迄今为止定量地描述在非均质地层中多相流体流动规律的惟一方法。
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，且为非均质介质，则求解非常困难，甚至无法求解。
而对油气藏数值模拟而言，计算形态复杂的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。
一个油气藏，在现实中只能开发一次。
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。
因此，对油藏工程师而言，数值模拟给动态分析提供了一种快速、精确的综合性方法；对管理者而言，数值模拟提供了不同开采计划的比较结果；对尚无经验的工程师而言，数值模拟则是有效的培训工具。
编辑本段数模研究数值模拟研究的主要工作程序对一个油气藏进行综合的数模研究，往往需要花较大的精力和较长时间（有时会达一年甚至更长的时间），同时还对计算机硬件和技术人员有很高的要求，然而尽管在不同的项目中，面对的问题会千差万别，但大多数油藏数值模拟的基本研究过程是一样的。
为了使读者一开始就对数模研究工作有一个明确的整体概念，下面简要地介绍一下油藏数值模拟的主要工作程序。
问题的定义：开展油藏数模工作的第一步，是确定研究的目标和范围。
油藏数值模拟方法.pdf
第一章油藏数值模拟方法分析1.1油藏数值模拟1.1.1油藏数值模拟简述油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。
其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。
其基础理论是基于达西渗流定律。
油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。
基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。
其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。
充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。
这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。
油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。
具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。
油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。
现在进入另外一个发展周期。
近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。
在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。
油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。
图1 油藏数值模拟流程图1.1.2油藏数值模拟的类型油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。
油藏数值模拟技术
油藏数值模拟技术2006年11月目录一、关于“油藏数值模拟技术”（一）基本概念及作用（二）数据准备（三）模型初始化（四）生产史拟合（五）生产动态预测二、油藏数值模拟的主流软件系统简介三、油藏数值模拟技术的进展及发展方向（一）进展（二）发展方向四、使用ECLIPSE软件进行油藏数值模拟的过程简介一、关于“油藏数值模拟技术”油藏数值模拟技术是一门将油田开发重大决策纳入严格科学轨道的关键技术。
从油田投产开始，无论是单井动态，还是整个油田动态，都要进行监测与控制。
油藏数值模拟是油田开发最优决策的有效工具。
油藏数值模拟技术从20世纪50年代开始研究至今，已发展成为一项较为成熟的技术，在油气藏特征研究、油气田开发方案的编制和确定、油气田开采中生产措施的调整和优化以及提高油气藏采收率方面，已逐渐成为一种不可欠缺的主要研究手段。
油藏数值模拟技术经过几十年的研究有了大的改进，越来越接近油气田开发和生产的实际情况。
油藏数值模拟技术随着在油气田开发和生产中的不断应用，并根据油藏工程研究和油藏工程师的需求，不断向高层次和多学科结合发展，将得到不断的发展和完善。
（一）基本概念及作用（1）基本概念油藏数值模拟：从地下流体渗流过程中的本质特征出发，建立描述渗流过程基本物理现象、并能描述油藏边界条件和原始状况的数学模型，借助计算机计算求解渗流数学模型，结合油藏地质学、油藏工程学重现油田开发的实际过程，用来解决实际问题。
油藏数学模型的分类，一般有四种方法：1)按流体中相的数目，划分为：单相流模型、两相流模型、三相流模型。
2)按空间维数，划分为：零维模型、一维模型、二维模型、三维模型。
3)按油藏特性类型，划分为：气藏模型、黑油模型、组分模型。
气藏模型按其组分的贫富，可以用黑油数值模型模拟，也可以用组分类型的数值模拟模型模拟。
所以，气藏模型也可以划进黑油或组分模型。
故数学模型一般分为黑油型和组分型两类模型。
4)按油藏结构特点、开采过程特征，分类为：裂缝模型、热采模型、化学驱模型、混相驱模型、聚合物驱模型等。
油藏数值模拟
油藏数值模拟的发展概况和发展方向
向量化
70年代 标量计算，又称串行运算，即一个时刻内只进行一对 数据计算。
80年代 可以用向量计算机进行向量计算，即一个时刻内可使两 个数组内各因素同时进行计算，也可以是一个数和一个数组内的各因素 同时计算。
工作站前后处理
前处理：井点静态参数输入； 网格自动剖分、增减； 网格数据自动形成； 等值图件绘制。
• 油田开发前期 作规划方案 • 油田开发初期 作初步方案 • 油田开发中期 作调整方案 • 油田开发后期 作IOR、EOR方案
第二节
油藏数值模拟的 主要内容和步骤
• 油藏数值模拟的主要内容 •油藏数值模拟的步骤
油藏数值模拟的主要内容和步骤
一、主要内容
• 数学模型（Mathematical Model） • 数值模型（Numerical Model） • 计算机模型（Computer Model）
前后处理
动态存储分配
多模型一体化
二.八十年代油藏数值模拟进展
八十年代，油藏数值模拟已经进入工业化应用阶段，随着工业化进程， 即应用的拓宽和计算机的发展，则必然在模型、解法及前后处理等方面有较 大的发展。归纳起来有十个方面进展。
●模型方面
状态方程的组分模型 该模型涉及到： 组分模型：组分的质量守恒方程。 状态方程：不同压力、温度下的相态. 数值模拟将烃类组分的相态与地下的渗流力学问题有机地结合起来。 该模型可用于模拟： 凝析气田开发； 凝析气田的循环注气； 回收气藏中的自凝析油； 高收缩挥发性原油的开采； 注co2 或者N2的非混相驱或近混相驱
油藏数值模拟的基本概念
模拟：描述或实现油藏开发的动态变化过程（仿真）。
物理模拟：采油物理实体的办法 岩心试验、单管模型、平板模型试验等 数学模拟：采用数学描述的方法 数学模型、模型求解
《油藏数值模拟》油藏数值模拟应用
Sw
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Sl
油水相渗曲线
油气相渗曲线
1、在地层压力低于泡点压力或一开始就进行注气开采的情况下，就必须较精确地定 义油气相对渗透率曲线。
2、若我们主要希望研究的是注气对油的采收率的影响，那末，对气的相对渗透率精 度的要求还可适当放宽。
单井锥进问题则完全是另一种情况，kv/kh即使小到0.001，垂向渗透率的
估计偏差仍对垂向流动有明显影响。因此，在作单井锥进模拟时，必须对
kv/kh的值作精确定义。这样，在实际生产过程中，为了确保对油藏动态模拟 的合理性，必须对kv/kh的精确性作敏感性分析。
在采用黑油模型作模拟计算时，若油的各种性质较为均匀，此时， 对这些性质的估值的绝对值，即使具有一定程度的偏差，也是允许的。
2、油藏中非连续分布的泥岩夹层或其它低渗透致密层的存在，直接影响纵 向或平面的驱油效率。
3、纵向分层的非均质性，造成注入水沿高渗透薄层突进。 4、非连续的层间窜通影响纵向驱油效率。 5、油藏中天然裂缝的存在，使基岩采收率降低。
中国石油大学（北京）油藏数值模拟研究中心
第2节 模型的选择与设计
六、油藏岩石性质对模型设计影响
滞后效应会对油藏动态产生重要影响需要加以考虑。
中国石油大学（北京）油藏数值模拟研究中心
第2节 模型的选择与设计
六、油藏岩石性质对模型设计影响
3、毛管压力的影响
毛管压力对确定油藏流体的原始分布起着主要作用，而且对流体的 运动也有重要影响。对于驱替过程主要受重力控制的情况，毛管压力对 垂向饱和度分布将起决定作用。在裂缝发育的油藏中，起主要作用的生 产机制是水的毛管压力渗吸作用。对于低渗透层间发生窜流的情况，毛 管压力也将起重要作用。
油藏数值模拟
Support Geological & Engineering Analysis(一）
Large
Indonesian field 4km x
8km Eight sands, faulted, several hundred feet thick 60 years of history Severe loss of production
Miscible Injection CO2 , N2 Hydro carbons
Foams (water blocking) Infill drilling
Slugs Continuous Visco Shear Wettability flood elastic thinning control Miscible and low IFT Water control
Support Geological &Engineering Analysis（四）
Recommends
work over for
wells Each well goes from 4 BOPD to 400 BOPD Field now matches simulator forecast
为什么要进行油藏数值模拟（续）
评价油藏开发策略 对油田开发的重大问题决策
为什么要进行油藏数值模拟（续）
Total Oil
Present Recovery Usually Less Than 30% Presently Less Than 30%
OPPORTUNITY 5 to 60% More Oil
油藏数值模拟及应用
主讲：喻高明
第一章 绪
论
油藏流体及其与岩石作用的复杂性
油藏数值模拟总论
油藏数值模拟总论1、引言我们简要的回顾了目前油藏数值模拟技术在石油工业的历史演变过程，给出了一些我们研究的一般观点，并强调了它的重要性。
同时，我们精确的定义了我们指的模型，特别是数学模型。
最后，我们讨论了在没有给出数学模型情况下构建油藏模拟器，油藏模拟器的类型，怎样使用模拟器，在使用过程中出现的问题和不正确的使用。
2、历史回顾在人类发展的历史上用过许多模型。
最早的时候，人们使用模型为了更好的了解外界和预测受自然规律限制的各种物理现象。
现在，随着油藏工程技术的发展，人们更多的依赖于模型。
（The dependence is unique and borders on total commitment in as much as the environment we treat, the petroleum reservoir, is inaccessible in the large.）我们考虑使用模型的目的是将它作为一个在一定的实验条件下能够研究现象的实体，这个现象很可能在实践中发生。
在本文中，一方面，模型可能是物理装置，通过它可以再现希望得到的现象的微观世界；另一方面，模型可能代表物理概念，以数学形式表达出来，通过这种模型可以通过适当的数学手法得出一些结论。
我们把这种模型称为数学模型。
上述两种模型在石油工业都起着重要的作用。
举例来说，通过物理模型，发现流体在孔隙介质种的流动规律并对流动规律进行描述。
例如达西定律，相对渗透率的概念，毛管压力，密度，粘度等等，都是通过物理模型实验得出的。
不用说，物理模型对油藏工程来说也是非常必要的。
然而，也有一些局限性。
这主要取决于我们很难做到准确的模拟大型系统，比如整个油藏。
做这样一件事情需要克服巨大的困难并耗费巨资。
即使这样，希望得到一个具体的物理油藏模型可能仍然办不到。
我们谈到物理模型在研究小规模现象的时候是非常有用的，也是必要的对于定义控制这些现象的物理概念来说。
油藏数值模拟技术
义较大。
开始
油藏原始平衡状态检查（零流量模拟） 拟合油田平均压力 拟合单井压力 拟合油田综合含水率 拟合单井含水率
油藏压力已经拟合好了？ 拟合井底压力 结束
生产史拟合
3、可修改的参数
可以单个的或集体的改变几个参数。通常按下述范 围进行修改： 1、岩石数据的修改：
4、 在初始化（initialization）时，计算油藏每一层的静压力 剃度，并给每一个网格赋每一相的饱和度值
给定初始化数据的方法
给定平衡区数据：
平衡区数据被用来初始化 饱和度分布、基准深度的压 力及压力梯度。
用枚举的方式给出每一个 单元的初始饱和度及压力。
一、油藏数值模拟技术
（一）基本概念及作用 （二）所需的数据及准备方法 （三）模型初始化方法 （四）生产史拟合技术 （五）动态预测技术
平衡区---概念及作用
概念：
在原始状况下，认为在同一个 平衡区中的流体的静力学是平衡 的。
作用：
用于定义油藏初始条件下的 每一个网格单元的压力、饱和度 值。
平衡区---初始平衡计算（一）
初始压力计算：
原始水分布
也可以在PROPS 部分中使用 SWATINIT 定义每 个单元的原始含 水饱和度值。
在每个区域，需要设置最大、最小及临界饱 和度值。
用于定义过渡带的饱和度。
岩石数据
岩石数据是特定的岩心分析试验的结果， 该数据用于： 设置每一流体相的最大、最小饱和度，该 值用于定义平衡区的相饱和度。 定义过渡带的范围及属性。 描述各相在网格块间流动时的动态表现。
数据准备方法
1、网格描述 2、PVT分析 3、岩心分析 4、平衡区 5、油藏工程方法 6、数据文件实例
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Michael J. Economides
Dowel1 Schlumberger
l-l INTRQDUCTION Well and reservoir evaluationsare of particular importancein thejustification of stimulation treatments.Pressure transient and well performance analyses are the obvious available tools. This chapter will include two parts: (1) an outline of the fundamentals pressuretranof sient analysis, and (2) skin characterization,idiosyncrasiesof tight reservoirs,and recommended methodologies applicableto wells and reservoirs that are candidatesfor stimulation. l-2 FUNDAMENTALS OF PRESSURE TRANSIENT ANALYSIS Pressuretransient analysis, long establishedin groundwater hydrology, has becomea major tool in petroleum reservoir engineeringduring the last 40 years. van Everdingen and Hurst (1949) introduced what is believed to be one of the first major works in modem pressuretransient analysis.In their paper, they usedLaplacetransformations in formulating analytical mathematicalsolutions to fluid flow problems in porous media. Their work extended and transferred to the petroleum literature much of the analytical work done in the heat conduction area. Homer (1951) presenteda practical methodologywhich has becomethe mainstay in pressurebuildup analysis. Homer, using the principle of superposition, developed a simpleinterpretation graphingtechnique allowed and that the calculation of the permeability, skin effect, and average reservoir pressure. It was not until 1970 that Agarwal, Al-Hussainy, and Rameypresenteda major work that usheredin a new era in the field. Type-curve matching and well responsediagnostics became widely usedapproach pressuretrana to sient analysis. Since 1970, numerous publications on different reservoir and well geometries, effects of dual porosity, fractures,two-phaseflow, and multilayer reservoirs have been written.
In this chapter, a fundamentaltreatmentof the subject is offered, along with a step-by-stepmethodology and mathematical basisof the most widely usedequationsand interpretation techniques. 1-2.1 Solution Of The Diffusivity Equation For A Well Producing At Constant Rate In An Infinite-Acting Reservoir Much of the work donein modempressuretransientanalysis beganwith someform of the diffusivity equationa direct analogto the convection/diffusion equationwidely used in other engineering disciplines. The diffusivity equation, the result of the continuity equation, a rate equation (Darcy‘s law), and an equation of state for low compressibility and constant viscosity fluids (liquids), is normally given by
l-l
RESERVOIR STIMlJLATloN
Using “infinite-acting” boundaryandinitial conditions, and with the aid of a Boltzman transform, the solution to Eq. l-l is
Pr,t = Pi * Ei(x) Pwf
Pwf=Pi - * ln ,QErw2 . (l-11)
t
Similarly to othercases pseudosteady andsteady for state state, the skin effect can be introduced.
+ 2 s) (1-12)
or, more conveniently, if pw, = p1 hr which is found on the extension of the straight line at log t (1 hr), then s = 1.151
a9 1 F+yJy= ap
+w, - ap
k
at -
(l-1)
Introduction of the following dimensionlessvariables (cast in traditional “oil-field” units) khAp pD = 141.2 qBp ’ tD= 0.000264 kt h-$ rw2
l-2
Eqs. 1-14 and l-15a are significant in well analysis for drawdown testing. In a semiloggraphof field data,the slopeof the straightline portion of the datawill yield the value of the permeability, k (if all other variables are known); the value of the skin effectcanbe calculated from Eq. l-15a. The value of p1 hr can be obtainedfrom the graphical construction. Of course, the major problem is to identify the correct “semilog straightline,” because datamay cause field wide confusionasto which is the correct line. For the purposes of this review, the following notes will suffice. In a drawdowntest of an infinite acting reservoir, three regimes of flow may be evident: l wellbore storage effects,
Pi - PI hr m 1%
k
(&ctrw2 + *
(l-15a)Байду номын сангаасThe skin effect, first introducedby van Everdingenand Hurst (1949) defines a steady-state pressuredifference aroundthe wellbore. A positive value indicatesa restriction to flow while a negativevalueindicatesflow enhancement, usually a result of stimulation. At times, a negative value may be the result of a natural fracture. In oil-field units and changing natural log to log base 10, Eq. 1-12 is transformed into