油藏数值模拟数据准备和历史拟合

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。
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。
由岩心分析获得的信息:工程信息
1. 2. 渗透率 3. 4. 5. 6. 7.
自测井取得的信息
1. 2. 总厚度3. 4. 5. 6. 气7. 井间对比情况(储层的连续性，确定垂向分层) 8. 气9.
试井数据
1. 地层压力 2. 有效渗透率3. 4. 5.
气藏模拟的数据准备
气藏描述
模拟研究所需要的气藏信息
剖面二维（层间连通）
X
模型的应用:
Z
1
1
•油藏剖面流动分析
2 2
•水驱或混相驱重力分异
3
3
4
•垂向非均质性
4
•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：
Z
•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
X 11
2 3 4
2
3
一维问题
Parallel Grid
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
油油藏藏
有效 网格
网格系统
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
•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。
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。
(i,j)
b
。
。。 a
(i,j)
无效网格
(a) tank
(b) 1-D linear
(c) 1-D radial
(d) cross-sectional
x y
(e) areal
(f) radial cross-sectional
(g) 3D (from Mattax and Dalton, 1990)
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
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(swelling test)
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
பைடு நூலகம்
Diagonal Grid
三维网格系统（层间连通）
X
Y
1
2
Z
1
1
2 2
3 3
4
三维网格系统（层间无流动）
X
Y
1 2 34
Z
11
2
3
4
2
3
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
Completion Interval
Z
Gas-Oil Contact
Oil-Water Contact
r
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。
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
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。
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。
1
模型应用：
Z
•混相驱吸管实验和一些岩
2
心驱替
•重力驱替系统
3
•垂向平衡
4
•流管法模拟
二维平面模型
X
Y
1
2
3
4
1 2 3
4
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
k =2
k =1 k
i=1 j
i
(2,1,2) i=2
(3,1,1) i=3
(4,3,2) (4,2,2)
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
• • •
1)
(1) (2) (3) (4)
油藏数据
由地震资料获取的信息
1. 构造、 2. 3. 4.
由岩心分析获得的信息:地质信息
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. 6. 7.成岩作用(沉积后的化学、物理和生物变化)
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
j=3 j=2 j=1 i=4
非常规网格系统
局部网格 加密
常规网格系统
d 1
dr1 dr2 dr3
k=1 k=2 k=3 k=4
局部网格
非常规网格系统 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
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。
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，
➢ 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
气藏模拟的数据准备
流体性质(PVT数据)
原始流体系统
(1) (2)气体系统，包括湿气和干气
由实验室测定取得的气体数据
1. 气体地层体积系数与地层压力的关系 2. 3. 4. 5.
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
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