GPTSim油藏数值模拟软件简介
=====油藏数值模拟简介
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。
目前，黑油、混相和热力采油模型已经投入工业性应用，并已经成为商业性软件，化学驱油模型也正日趋完善。
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。
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。
油藏数值模拟应用及未来发展趋势
实现可视化与交互性
三维可视化
通过三维可视化技术，将油藏模型以三维图像的方式呈现出来，使得研究人员和决策者能够更直观地理解和分析 油藏动态。
交互式界面
开发交互式界面，使得用户能够更方便地进行模型构建、参数调整和模拟运行等操作。通过友好的用户界面，无 需深入了解底层代码和技术细节，就能够进行油藏数值模拟工作。
评估增产措施效果
利用数值模拟可以评估各种增产措施的效果，为 选择最佳的增产方案提供支持。
03
油藏数值模拟未来发展趋 势
提高模拟精度
地质模型精细化和 参数标定
通过更高精度的地质建模和参 数标定，提高模拟的准确性。 利用更多的地质、地球物理和 测井数据，对模型进行更精确 的约束和校准。
复杂流动机制的考 虑
油藏数值模拟在多学科交 叉领域的应用
与地球科学结合
地球物理学应用
利用地震数据和地球物理方法进行地质构造分析，为油藏模拟提供更准确的地 质模型。
地质统计学应用
应用地质统计学方法对地质数据进行处理和分析，为油藏模拟提供更准确的地 质模型和储层参数。
与工程设计结合
油藏工程应用
利用数值模拟方法进行油藏工程设计，如井网布置、采收率预测等，为油藏开发方案提供科学依据。
通过数值模拟可以了解地下流体的流动规律，为提高 采收率提供技术支持。
降低开发成本
利用数值模拟可以优化开发方案，从而降低开发成本 。
应用于油气生产
生产过程优化
利用数值模拟可以优化油气生产过程，如产量的 分配、生产时间的控制等，从而提高生产效率。
石油上游软件简介
常用石油地质及相关软件简介谈到油田上游软件不得不先说一下上游有名的两家外企哈里伯顿（Halliburton）和斯伦贝谢（Schlumberger），前者是从事油田钻井的外企，后者是从事测井的外企，哈里伯顿的非工程类主打产品是Landmark软件包，斯伦贝谢是Geoframe软件包与peotrel建模软件，两者在勘探研究领域的软件几乎是均分天下，包括从地震解释到反演、建模、油藏模拟等多种类型的模块。
以下我们按照类型简单介绍一下油田常用的石油地质软件，从类型上大体可以分为地震处理、地震解释、油藏描述、油藏模拟、地质绘图、油藏工程、工艺工程等几大类：1、地震处理包括ProMax、Focus、CGG、Omega、TomoxPro 井间地震处理软件、Univers VSP 垂直地震处理、GreenMountain绿山Mesa、Omni Workshop、Vista Window 2D/3D、GeoCT-I 二维野外小折射自动层析成像软件、克浪KeLang、TestifiLand for Windows、SPS_QC 地震辅助数据生成与质控系统。
常用的为前4种。
2、地震解释包括有LandMark R2003、Discovery、SMT、GeoFrame、Recon for Sun、Recon for linux、GeoProbe、EPOS、VoxelGeo、GeoSec 3D、StratiMagic、GeoDepth、Probe、Explorer、iMap、Reservoir Navigator、SeisEarth、SolidGeo、Vanguard、GeoModeling VisualVoxat、EarthWave、3d Move、2Dmove3DStress、EPS reservior、EPS Image、EPS frs、Fraca 裂缝油藏描述软件、TRIANGLE断层封闭性评价、并置分析、ToModel、Proni吸收滤波、OpendTect、双狐微机解释系统、Tesseral 2d全波场模型正演、GXII、Rokdoc、SeislogPlus、HRS（Hampson Russell ）Strara、ISIS、Jason克浪油气检测与反演软件KLInversion、metalink、SeisMod 粘弹性波波动方程正演模拟软件Landmark 5000。
油藏数值模拟与CMG操作简介
动态资料
综合含水 采出程度 压力 累积产油、累积产气、累积产水、累积产液 日注水量 累积注水量
输入各生产阶段每口井的生产动态数据
生产动态数据指各生产井及注水井在各个开发时刻的日 油量，日水量，含水率，油气比，井底压力，井口压力，日 注量等数据，并将这些数据按一定时间步长整理，做成一系
相态及流体性质 计算模块
转换模块
黑油模型模 块
自定义平面 图显示模块
热采和化学 驱模块
Input Data File 详细介绍
Section
1
I/O Control Section
Content
名字、输入输出单位、各控制参数等。 网格数目、井口半径、深度、孔隙度、 ijk方向渗透率、有效厚度等。
2
油藏描述
油藏描述是油田开发的基础，是一项系统工程，由多学科各种方法联合研究的结 果。油藏数值模拟作为一种方法，在油藏描述中起了一定的作用。 1) 孔隙结构研究 -10μ m级 利用CT 、核磁共振、图象分析仪、微观驱油机理、毛管压力实验等进行研究 2)岩石物理性质研究 -cm 级 利用油层物理实验室进行Ф 、K、S、kr等研究。 3)测井研究 -m级 利用测井方法进行Ф 、K、S等研究。 4)井间地震研究 1-100m级 利用井间地震进行油层连续性、油层厚度等研究。 5) 井间监测 m-1000m 利用试井和示踪剂等方法来研究主力油层的Ф 、K、S等。 6)数值模拟网格 10m-1000m 将上述研究的Ф 、K、S等参数填入数值模拟网格。 7)油藏数值模拟 1000m-10000m 利用油藏数值方法研究油藏静态参数和P、S分布。 8)小井距生产试验区 如大庆、孤东等小井距研究弹性驱、水驱和各种提高采收率的开发规律。
什么是油藏数值模拟
一、什么是油藏数值模拟油藏研究的主要目的是预测油藏未来的动态特征，并找出提高最终采收率的方法和手段。
油藏数值模拟是油藏研究的重要方法之一，它是以数值模拟软件为主要研究工具。
油藏数值模拟软件都是基于描述油藏地质和流体特征的数学物理方程，即所谓的“数学模型”。
把复杂的数学模型处理成适合计算机用数值方法求解的软件就是数值模拟软件。
使用这些软件，利用地震、测井等地质数据建立数值化的地质模型，结合油田油水井的生产动态资料，求解基本流动方程，模拟地下油、气、水运动，研究解决油藏开发的实际问题，这样的工作就叫作油藏数值模拟。
二、软件发展简介八十年代引进的黑油模型软件，研究了大量的机理问题和实际应用。
一体化黑油模型数值模拟软件，实现了从地质建模到油藏模拟结果的三维显示的一体化过程，大大地提高了数值模拟研究工作的效率和模拟结果精度。
另外，陆续开发了自动历史拟合、基于数值模拟的试井分析、微机机群并行计算数值模拟等一系列适合油田实际需要的软件。
九十年代末，引进的并行软件。
它不仅具有以往数值模拟软件的一体化处理功能，其并行化的程序设计可进行几十万，甚至上百万节点的模拟，模拟的井数可多达数百口，大大提高了计算速度和实际油田的模拟规模。
另外，软件还具有水驱、聚驱、气驱及稠油热采等功能，可以描述断层、裂缝等复杂的地质条件，是当今世界最流行的数值模拟软件之一。
三、数值模拟所需要的数据在进行数值模拟之前，必须要对研究的地区有全面的认识，需要尽可能多的地质资料才能刻画出较真实的地质状况。
建立数值模拟模型时首先要在被研究的油藏上选取一块相对独立的区块（最好以断层或天然边界作为其边界），建立地质模型。
将地质模型分割成若干网格块，按软件要求给出有关数据。
（1）数据结构油藏流体（油、气、水）性质数据初始化数据油藏描述数据油藏数值模拟数据流裂缝和聚合物参数时变运行数据（2）初始化数据1）描述油藏和流体性质的数据，包括油层水、油及岩石压缩系数等平衡区数据。
新一代油藏数值模拟软件研制成功
h i n a中国C P I a n t设备E n g in e e r in g工程新一代油藏数值模拟软件研制成功【本刊讯】近日，从中国石油天然气 集团公司获悉，由中国石油自主研发的新一 代油藏数值模拟软件HiSimV3.0研制成功，打破了油藏数值模拟领域被国外技术软件 长期垄断的局面，填补了国内同类软件产品 空白，可替代国外同类产品。
通过理论技术攻关，项目组创新建立 了以“断层隔挡、多边界约束、随机干扰插 值”为代表的多条件约束地质建模技术，实 现对复杂沉积油藏储层特征的精细刻画和 储层属性的预测；创新建立非线性多模态渗 流数学理论模型，解决了我国高含水油藏大 孔道模拟、低渗透油藏动态裂缝模拟等变属 性油藏数值模拟难题；创新形成精细复合化 学驱油藏数值模拟理论模型，深入揭示了水驱开发后化学驱提高采收率的关键机理，有效解决水驱开发后化学 驱大幅度提高采收率的开发模拟问题；创新发展了以“一体化架构、高精度时空离散、多阶段预处理求解技术”等为代表的大规模精细 高效油藏数值模拟求解技术(HiSolver)，大幅提升复杂油气藏的模 拟规模和运算速度，单机模拟速度提高了5倍以上，模拟规模突破千万节点；集成多项创新成果，成功研制了集复杂地质建模、大规 模水驱模拟、精细化学驱模拟为一体的新一代油藏数值模拟软件系 统 HiSimV3.0。
验收委员会一致认为，该软件具备丰富完善的地质建模及油藏 数值模拟功能，具备高含水及低渗透油气藏多模态渗流、精细复合 化学驱等特色模拟功能；软件综合性能优异，具有运算速度快、模 拟规模大、稳定性强、符合率高等多项优势，总体达到国际先进水平。
截至目前，HiSimV3.0软件系统拥有国家发明专利1项，已在 国内三大石油公司16个油气田公司百余个区块，以及国外油田区块开发中应用，取得显著的经济社会效益。
（张扬）陕钢汉钢设备管理中心修旧利废见成效【本刊讯】今年以来，面对钢铁行业产 能转型、绿色发展的常态化运行状况，陕钢 汉钢设备管理中心将设备修旧利废作为追赶 超越的突破口，坚持“能修不换新，节约就 是创效，浪费观念要不得”的理念，在公司 内部积极开展修旧利废活动，颇见成效。
GPTSim油藏数值模拟软件简介
GPTSim油藏数值模拟软件简介——让数值模拟更实用GPTSim是一款功能强大的数值模拟软件。
可模拟多种油藏类型、多种开发方式、多种井型、多种水体类型，具备重启、网格加密、井筒PVT、多相流运算等常用功能。
GPTSim由前处理模块、运算与监测模块和后处理模块三大模块组成。
其核心运算与监测模块根据油藏开采方式不同又分为黑油模块Exodus，热采模块Exotherm，聚合物调驱模块Exopolymer。
前处理模块包括数字化图、历史数据输入以及前处理器，帮助用户处理数据、构建地质和流体模型、输入历史数据和井事件，最终建立数值模型。
在运算主模块中，模拟器采用全隐式算法，根据模型实时的组分数自动调整运算方法，运算速度快、收敛性强、结果可靠。
提供运行状态监测功能，用户可以实时监测运行状态和运行结果。
后处理模块为用户提供丰富便捷的成图、成表、二维三维显示功能。
此外GPTSim软件还提供税前经济评价功能，协助用户进行经济评价及方案优选。
GPTSim功能GPTSim工作流程GPTSim主要特点■功能齐全，支持多种油藏的多种开发方式黑油模块Exodus：支持黑油、组分、煤层气、双孔双渗等多种类型油藏的多种开发方式。
三维水力压裂模板分析、气井集输管线节点分析及辅助历史拟合功能独具特色。
热采模块Exotherm：支持蒸汽吞吐、SAGD、蒸汽驱、火烧油层、携砂冷采、VAPEX等稠油油藏和双孔双渗类型油藏的多种开发方式，井筒离散化功能可模拟SAGD多油管柱蒸汽循环预热功能和单井热损失分析。
是目前唯一能模拟多油管柱的热采数值模拟软件。
聚合物调驱模块Exopolymer：模拟注聚过程中油藏内的多种物理化学现象。
具有调剖、不同分子量聚合物分质注入和混合驱油模拟功能。
多种分子量聚合物及弹性处理在行业内处于领先地位。
■表单式、流程化数据输入方式可以直接与Excel进行交互，软件中所有表格的顶部都给出表格各项输入的说明，可详细说明参数的名称、意义、单位以及相关的算法，极大方便用户操作。
油藏数值模拟概况
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
油藏数值模拟在油田开发中的作用
双模的关系
物理模拟能保持原型的物理本质，多用于机理研究，对应渗 流机理不清楚的问题十分重要。物理模拟为数学模拟提供必 要的参数，并提出新的数学模型，因此物理模拟是数学模拟
的基础。数学模拟可考虑各种复杂因素的实际问题。
双模是相辅相成的，在油田开发设计和动态分析中是必不可 少的工作。
目的 方法
4. 历史拟合（History Match）
• 历史拟合的概念
• 反问题的多解性
5. 动态预测（Performance Prediction）
• 已知日产液，预测压力、饱和度
• 已知井底流压，预测产量、压力、饱和度
第三节
油藏数值模拟的 发展概况和发展方向
• 油藏数值模拟的发展概况
• 目前几个通用的数值模拟软件简介
• 80年代 工业性应用，向综合性多功能模型发展 • 90年代 工作站数值模拟 • 90年代末至今 微机数值模拟 2) SPE 七次考核文章 1. A.S.Odeh,et “ Comparison of Solution to a 3-D Black Oil Reservoir Simulation Problem ”JPT 1981, Jan. 2. H.G.Weinstein J.E. Chappelear et “ Second Comparative Solution Project: A 3-P Coning Study ”JPT 1986 ,Mar. 3. D.E.Kenyon,et.“ Third Comparative Solution Project: Gas Cycling of Retrograde Condensate Reservoirs ” JPT 1987,Aug. 4. K.Aziz,et“ Fouth SPE Comparative Solution Project: A Comparison of Steam Injection Simulators” JPT 1987 Dec. 5. J.E. Killlough et “ Fifth Comparative Solution Project :Evalution of Missible Flood Simulators ” SPE 16000,1987. 6. A．Firoozabadi ,et “ Sixth SPE Comparative Solution Project : Dual-Porosity Simulators ”JPT 1990 June. 7. L．Nghiem ,et “ Seventh SPE Comparative Solution Project: Modeling Horizontal Wells Reservoir Simulation” SPE 21221 ,1991.
新一代油藏数值模拟核心技术与软件平台公示信息
新一代油藏数值模拟核心技术与软件平台公示信息一、项目名称：新一代油藏数值模拟核心技术与软件平台二、推荐单位：中国地质大学（北京）三、项目简介：油藏数值模拟是油气田科学开发的基础，是油田生产指标计算、剩余油分布预测、开发方案优选的必备技术，也是油气田开发方案设计和投资决策的重要依据。
长期以来，国外商业油藏数值模拟软件垄断中国市场。
为改变这一现状，打破国外垄断，2006年，在国家油气重大专项中设立了“新一代油藏数值模拟软件系统”课题，由中国地质大学（北京）牵头，联合中国石油大学（北京）、中国科学技术大学、北京大学、陕西延长油田五家单位攻关，主要解决新一代油藏数值模拟计算中的核心算法和软件平台开发问题，形成具有自主知识产权核心计算方法和软件。
经过近十年的研究，形成了如下创新成果：1）提出了新一代油藏数值模拟数学模型的统一建模方法，即质量守恒、动量守恒、能量守恒下的统一建模方式，建立了多维空间、多种相态、多组分、多种流动方式等为一体的渗流数学模型，实现了不同物理现象油藏的模拟计算，同时实现了同一油藏不同区域开发方式多变的区域分解整体计算。
2）创建了油藏数值模拟软件平台的新型模式，设计和开发了具有插拔模块的多组合开放的数值模拟软件框架和平台，实现了多功能、多时空下的模拟运算能力，解决了软件升级换代和油田开发方式转变等模拟计算的功能，从根本上改变了油藏数值模拟软件开发的思路。
3）针对中国油藏断层复杂、边界复杂、井型多变及增产措施多样化的情况，建立基于流线形态的变PEBI网格智能划分方法，开发了只按一键就能根据流线形态划分不同尺度PEBI 网格的智能划分模，提出了基于小波分析的多重网格方法和大型稀疏矩阵在GPU下的求解方法，提高了计算速度20%以上。
4）针对油藏数值模拟历史拟合速度慢、调整参数困难的问题，提出了油藏数值模拟快速智能历史拟合计算方法。
根据油藏生产数据分析和模拟计算，建立一个替代模型，得到了概率配点的智能历史拟合新算法，开发了相应的计算模块。
油藏数值模拟应用1
的程序 • 模拟计算结果的可视化前后处理。
数模基础数据
数模具体的基础数据
静 1. 小层数据表或等值线图 砂层厚度
态
有效厚度（或净毛比） 顶部深度
数
孔隙度
据
渗透率等
Eclipse简介
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: 流线法 Floviz: 3维显示 Simopt: 历史拟合 R2SL: 地面管网与模拟模型偶合
面 油嘴的影响 • 黑油及组分流体计算能力
Simopt简介
Simopt是一个全新的历史拟合软件。它通过计算 数模模型与实际历史数据间的梯度差，借助RMS 均方差的调整来达到拟合。 • 一次可同时对多个参数(>500)进行梯度 计算 • 运用均方差、汉森矩阵、相关性矩阵、 协方差矩阵对结果进行分析 • 可充分利用地质统计学的成果，表征地 质模型以此更好地历史拟和。
• Eclpise 不仅为各种各样的油藏和各种复杂 程度（构造、地质、流体、开发方案）的油 藏提供了准确、计算快速的多项选择，而且 还提供了全隐式、IMPES、AIM和IMPSAT 求解方法，可以在任何工作平台上运行，包 括UNIX和PC等，并能够完成在多个处理器 上的大型并行计算。
Eclipse简介
Office操作
8、Summary控制程序的指标图形的结果输出
GPTSim油藏数值模拟软件简介
GPTSim油藏数值模拟软件简介GPTSim油藏数值模拟软件简介——让数值模拟更实用GPTSim是一款功能强大的数值模拟软件。
可模拟多种油藏类型、多种开发方式、多种井型、多种水体类型，具备重启、网格加密、井筒PVT、多相流运算等常用功能。
GPTSim由前处理模块、运算与监测模块和后处理模块三大模块组成。
其核心运算与监测模块根据油藏开采方式不同又分为黑油模块Exodus，热采模块Exotherm，聚合物调驱模块Exopolymer。
前处理模块包括数字化图、历史数据输入以及前处理器，帮助用户处理数据、构建地质和流体模型、输入历史数据和井事件，最终建立数值模型。
在运算主模块中，模拟器采用全隐式算法，根据模型实时的组分数自动调整运算方法，运算速度快、收敛性强、结果可靠。
提供运行状态监测功能，用户可以实时监测运行状态和运行结果。
后处理模块为用户提供丰富便捷的成图、成表、二维三维显示功能。
此外GPTSim软件还提供税前经济评价功能，协助用户进行经济评价及方案优选。
GPTSim功能GPTSim工作流程GPTSim主要特点■功能齐全，支持多种油藏的多种开发方式黑油模块Exodus：支持黑油、组分、煤层气、双孔双渗等多种类型油藏的多种开发方式。
三维水力压裂模板分析、气井集输管线节点分析及辅助历史拟合功能独具特色。
热采模块Exotherm：支持蒸汽吞吐、SAGD、蒸汽驱、火烧油层、携砂冷采、VAPEX等稠油油藏和双孔双渗类型油藏的多种开发方式，井筒离散化功能可模拟SAGD多油管柱蒸汽循环预热功能和单井热损失分析。
是目前唯一能模拟多油管柱的热采数值模拟软件。
聚合物调驱模块Exopolymer：模拟注聚过程中油藏内的多种物理化学现象。
具有调剖、不同分子量聚合物分质注入和混合驱油模拟功能。
多种分子量聚合物及弹性处理在行业内处于领先地位。
■表单式、流程化数据输入方式可以直接与Excel进行交互，软件中所有表格的顶部都给出表格各项输入的说明，可详细说明参数的名称、意义、单位以及相关的算法，极大方便用户操作。
油藏数值模拟与cmg操作简介
案例二：CMG操作在某油田的应用
总结词：有效增产
详细描述：某油田采用CMG操作，有效提高了油田的采收率和产能，降低了开发成本。
案例分析：该油田在开发后期，面临采收率低、生产成本高等问题。通过引入CMG操作，优化了油田的 生产参数，提高了采收率和产能，同时降低了开发成本，为油田的可持续发展提供了保障。
案拟与 CMG操作相结合，实现了协同增效， 进一步提高了油田的开发效果和经济 效益。
案例分析：该油田在开发过程中，同 时面临储层复杂、生产参数调整难度 大等问题。通过结合油藏数值模拟和 CMG操作，对储层进行精细描述和模 拟预测，优化了CMG操作参数，实现 了协同增效，提高了油田的开发效果 和经济效益。
应用领域与优势
应用领域
油田开发、油气田评估、生产优化等。
优势
能够模拟复杂油藏的动态变化和油、气、水的流动情况，提供科学依据，提高 油田开发的经济效益和成功率。
02
CMG操作简介
CMG软件概述
综合性
01
CMG软件是一个综合性的油藏工程软件，集成了数值模拟、地
质建模、生产优化等功能。
模块化
02
CMG软件采用模块化设计，可以根据用户需求选择不同的模块
04
油藏数值模拟与CMG操作的发展趋
势与挑战
发展趋势
精细化模拟
随着油藏地质模型的精度不断提高，数值模拟将更加精细化，能 够更准确地预测油藏的动态变化。
多物理场模拟
将地质、流体、热力学等多物理场纳入模拟范围，提高模拟结果的 准确性和可靠性。
智能化模拟
利用人工智能和机器学习技术，实现模拟过程的自动化和智能化， 提高模拟效率和精度。
主要观点总结
油藏数值模拟是预测油田开发效果和制定开发方案的重要 手段，通过模拟可以预测油田在不同开发条件下的产量和 压力变化，优化开发方案，提高油田采收率。
油藏数值模拟介绍
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。
其中：数学模型：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。
油藏数值模拟技术
常晓平
河南油田勘探开发研究院
一、油藏数值模拟技术 二、油藏数值模拟的主流软件及发展方向 三、实例
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
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。
差越大
6
inj1
(二) 网格设计的发展阶段
3、PEBI网格：1999 ——
可模拟任何几何形状的油藏 用k-PEBI网格处理油藏的各向异性 加密网格与基础网格能够自动耦合 收敛速度快稳定性高误差极小 正交极小加速算法(Orthomin)
网格设计方法的发展阶段
3、PEBI网格：1999 ——
更具 灵活性
在垂向上网格分层基于： 1、可得的层面数据。 2、渗透性随深度的变化。 3、影响垂向上流动的隔挡：
如泥岩夹层的影响程度 及范围等。
优点：夹层描述精确； 弱点：网格多，占用空间
大；容易与流量相关的导致 不收敛问题
优点：网格少，省空间；与 流量相关的不收敛问题较少。
弱点：垂向上描述较粗，需
花较大的功夫调整垂向传导 率
网格描述
(三) 网格的类型及描述方法
到目前主要有三种网格类型： 块中心、角点及PEBI网格。
网格几何描述
块中心网格：
给出DX、DY、 DZ及深度
角点网格：需
要指定组成每一 个网格的四条坐
标线坐标 （COORD）及八
个角点的深度
块中心网格描述倾斜构造
在块中心网格系统， 虽然相邻网格的深度 错开，但ECLIPSE 还是认为其间是相连 的，有流动发生。
网格描述
5 国内外油藏数值模拟软件
中国石油大学（北京） 檀朝东 tantcd@
目 录
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍 2.国外油藏数值模拟软件介绍 3.国内油藏数值模拟软件介绍 4.各种主流油藏数值模拟软件的比较
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍
1.1油藏数值模拟介绍、意义
模拟：基于现实的各种假设条件，通过一个模型模拟真实系统 模拟：
拉斯收购. 1996年兰德马克公司收购了西方阿特拉斯数模业务.
11
1986年INTERA收购ECL公司，1995年斯仑贝谢GeoQuest收购了
INTERA公司软件部.
12
公司。其开发的数值模拟软件为VIP。
兰德马克于1996年7月被哈里伯顿公司宣布收购，成为其下子
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍
2.国外油藏数值模拟软件介绍
2.1 ECLIPSE油藏数值模拟软件
2.1.3
ECLIPSE出图效果
2.国外油藏数值模拟软件介绍
2.1 ECLIPSE油藏数值模拟软件
2.1.4
ECLIPSE主要特点
1.能够模拟各种类型的油气藏.包括砂岩油气藏、裂缝性双孔双渗油气藏、凝 析油气藏和低渗透油气藏。Eclipse100提供一个GI拟组份模型选项，用于模拟 凝析油气藏。 2.能够模拟多种开采方式(包括一、二、三次采油)。诸如衰竭开采、注水开采 、注气开采和循环注气开采。三次采油中有多种选项,其中包括聚合物驱、混合 相驱(包括气水交替混驱)、表面活性剂驱和泡沫驱等。 3.Eclipse串行计算可在单处理器机器上运行： Sun,SGI,IBM,PCs(Win98/NT/2000,Linux)。 4.Eclipse并行计算可在多处理器机器上运行：Sun,SGI,IBM,SP,PC。 5.具有全隐式解法，AIM和IMPES解法；
油藏数值模拟全面解释
油藏数值模拟全面解释前言：油藏数值模拟是随着计算机的发展，而在石油行业中逐步成为一门成熟的技术。
追溯油藏数值模拟的发展史，从30年代开始研究渗流力学到50年代在石油工业方面得以应用，到70年代进入商品化阶段，而80年代油藏数值模拟又向完善、配套、大型多功能一体化综合性软件飞跃发展。
近十年油藏数值模拟已成为油田开发研究，解决油田开发决策问题的有力工具。
在衡量油田开发好坏、预测投资、对比油田开发方案、评价提高采收率方法等方面应用都极为广泛。
油藏数值模拟就是应用数学模型再现实际油田生产动态。
具体通过渗流力学方程借用大型计算机，结合地震、地质、测井、油藏工程学等方法在建立的三维地层属性参数场中，对数学方程进行求解，实现再现油田生产历史，解决油田实际问题。
油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术，涉及油田地质、油层物理、油藏工程、采油工程、测井、数学、计算机及系统等学科。
而油藏数值模拟工作又以其繁重的前期准备和上机历史拟合运算工作让人望而生畏。
那么如何做好前期资料准备工作和尽快掌握模拟技巧？使得今后的油藏数值模拟工作在作业区顺利开展，便是出此书的目的所在。
本书结合以往工作中的实际经验教训，成功与失败，参考诸多资料从前期数据准备工作开始到模拟技巧做了较为的详细介绍，以舐读者。
有不妥之处，请予指证。
同时，今后不定期的将更新的模拟技术及方法推荐给大家。
目录一、数值模拟发展概况二、数值模拟的基本原理二、选择适当的数值模型及相类三、数据录取准备工作（一）建立油藏地质模型（二）网格选择（三）数据录入准备四、历史拟合方法及技巧（一）确定模型参数的可调范围（二）对模型参数全面检查（四）历史拟合附件1：关于实测压力的皮斯曼校正附件2：关于烃类有效孔隙体积的计算一、数值模拟发展概况30年代人们开始研究地下流体渗流规律并将理论用于石油开发；50年代在模似计算的方法方面，取得较大进展；60年代起步，人们开始用计算机解决油田开发上的一些较为简单间题，由于当时计算机的速度只有每秒几万到几十万次，实际上只能做些简单的科学运算；70 年后主要体现于计算机的快速升级带动了油藏数模的迅猛发展，大型标量机计算速度达到100--500万次，内存也高增主约16兆字节。
GPTModel 油藏地质建模软件
GPTModel油藏地质建模软件------让地质建模更简单GPTModel是以角点网格剖分、地质统计学、三维可视化、多学科一体化研究等技术为基础的油藏地质建模软件，主要基于精细地质研究对油藏构造及其储集层的几何形态、物性进行三维表征。
软件在地质模型的基础上实现了储量计算、水平井地质设计等应用。
GPTModel地质建模过程可直接利用GPTLog和GPTMap软件提供的单井、多井和层面研究成果，集成了构造建模、相建模、储层参数建模、储量计算、模型粗化等功能。
可以通过平面、剖面和三维多视图环境，进行水平井轨迹设计；软件简化了地质建模的操作过程，以“快速建模”为目标，力求推动地质建模在油田生产现场的普及；同时，提供了实用的水平井设计功能，满足当前油田推广水平井开发方式的要求。
GPTModel主要功能GPTModel工作流程GPTModel主要特点⏹角点网格构造建模采用国际上主流建模软件广泛使用的角点网格描述三维地质体，既能很好的描述复杂的地层层序和断裂系统，又具有矩形网格简单快速的特点，还能适用于通用的地质统计学算法。
⏹基于沉积单元的沉积相建模以沉积单元为垂向模拟网格单元的三维沉积微相（岩相）建模能够较好的表征储层平面非均质性，能够作为储层内部属性参数建模的约束条件。
具有建模速度快，符合对地质沉积规律的认识的优点。
⏹相控属性建模相控建模技术把地质规律特别是沉积相研究成果融入建模过程，利用沉积相带的控制进行储层参数插值或模拟，使得属性分布更符合沉积规律，更能真实的反映地下地质情况。
⏹确定建模与随机建模相结合确定性插值方法多样，充分考虑地质家的经验和各种约束条件，使建模结果更精确，也避免了在多个模拟结果间选择的问题。
同时，也提供了基于GSlib地质统计学库的大量随机模拟算法，用于不确定性研究。
⏹多视图水平井交互设计在平面、剖面和三维多个视图中交互设计，基于地质模型中的目标优选进行靶点和井轨迹设计，软件自动拟合出最优的水平井轨迹。
5 国内外油藏数值模拟软件
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SimTech成立于1982年,1996年5月16日被Intera收购。Intera为
Duke工程服务公司的子公司,主要做环境及水资源评价。
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数值模拟研究公司(RSRC)成立于1982年，1996年被Smedvig
收购。 1999年Smedvig技术公司与多流体ASA合并组成新的Roxar公司. 模拟软件为MORE, MORE为Modular Oil Reservoir Evaluation的缩写 . Hot (Heinemann Oil Technology and Engineering)公司1986年成立 于奥地利Leoben，其模拟软件为SURE,其主要特色是采用PEBI网 SURE 格.
VIP系列
GrandTM
3DSL
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍
1.3油藏数值模拟的分类、现状和未来发展
1.3.3高级油藏数值模拟技术的发展方向：
多功能集成
在一个模拟器中整合黑油,组分， 热采 模型；整合全隐式，压力隐 式和自适应隐式等不同格式；整合 结构化和非结构化网格统；整合传 统井模型和智能井模型。
油藏岩石流体模型：
① 初始 条件
通过测试手段了解油 水气界面信息； 通过流体采样，实验 室分析了解组分信息等； 通过岩心取样，实验 室分析了解岩石信息等。
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍
1.2油藏数值模拟的初始条件,边界条件和运动规律
1.2.1运用模型模拟现实的三大要素 ：
地质模型边界： 井：
封闭边界：
发展方向
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍
1.3油藏数值模拟的分类、现状和未来发展
1.3.4参考文献：
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GPTMap油藏自动绘图软件
GPTMap 油藏自动绘图软件------让油藏绘图更快速GPTMap是以精细地质研究为基础的油藏自动绘图软件，主要基于层面和剖面进行储层二维研究与图件绘制，同时兼顾自动成图和交互编辑。
可自动生成平面底图、构造图、沉积相图、属性等值图、开采现状图、单井柱状图、地层对比图、砂体连通图、油藏剖面图、栅状图、统计图等图件。
软件可满足静态地质图件和生产动态图件的绘制需要，为精细地质研究工作和油藏动态分析提供实用、易用的绘图工具，是油田开发实现“动静结合”的综合工作平台。
软件彻底改变了传统的绘图模式，实现了数据和图形的统一，真正体现了“数据就是图形，图形就是数据”的绘图理念，根本解决了图形的重复利用问题，极大提高了工作效率。
GPTMap主要功能GPTMap 油藏自动绘图软件图形管理•图层专业化•格式转换•图形打印•图形浏览器•综合录井图•岩芯综合图•四性关系分析图平面图•井位底图•沉积相图•等值线图•开发现状图栅状图•井组栅状图•油层连通图剖面图•剖面管理•地层对比图•砂体连通图•油藏剖面图•井轨迹显示•层面构造•层面属性统计图•线型图•散点图数据管理•加载导出•统计计算•浏览编辑•坐标系统转换柱状图•直方图•三角图图形清绘•坐标定位•位图矢量化•坐标校正三维图•接口程序•符号编辑器其它工具GPTMap工作流程GPTMap主要特点■数据与图形统一强调数据和图形统一，数据变化，图形更新；图形变化，数据更新。
软件既保存图形，又保存对应的数据，数据是图形的根本，图形只是数据的表现。
从而实现了图形的重复利用，数据发生变化后，图形会自动更新。
■集多种绘图功能于一体支持的图件有平面图、柱状图、剖面图、栅状图、三维图、统计图6大类，22个子类。
其中平面图又包含井位底图、构造图、沉积相图、属性等值图、开采现状图（条形、饼状、综合）、小层平面图、砂体连通平面分布图；剖面图包含地层对比图、砂体连通图、油藏剖面图、单井剖面图；统计图包含散点图、线型图、柱状图、直方图、三角图、玫瑰图、饼状图以及概率分布图、C-M图等地质专业图版。
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GPTSim油藏数值模拟软件简介
——让数值模拟更实用GPTSim是一款功能强大的数值模拟软件。
可模拟多种油藏类型、多种开发方式、多种
井型、多种水体类型，具备重启、网格加密、井筒PVT、多相流运算等常用功能。
GPTSim由前处理模块、运算与监测模块和后处理模块三大模块组成。
其核心运算与监测模块根据油藏
开采方式不同又分为黑油模块Exodus，热采模块Exotherm，聚合物调驱模块Exopolymer。
前处理模块包括数字化图、历史数据输入以及前处理器，帮助用户处理数据、构建地质和流体
模型、输入历史数据和井事件，最终建立数值模型。
在运算主模块中，模拟器采用全隐式算
法，根据模型实时的组分数自动调整运算方法，运算速度快、收敛性强、结果可靠。
提供运
行状态监测功能，用户可以实时监测运行状态和运行结果。
后处理模块为用户提供丰富便捷
的成图、成表、二维三维显示功能。
此外GPTSim软件还提供税前经济评价功能，协助用户
进行经济评价及方案优选。
GPTSim功能
GPTSim工作流程
GPTSim主要特点
■功能齐全，支持多种油藏的多种开发方式
黑油模块Exodus：支持黑油、组分、煤层气、双孔双渗等多种类型油藏的多种开发方式。
三维水力压裂模板分析、气井集输管线节点分析及辅助历史拟合功能独具特色。
热采模块Exotherm：支持蒸汽吞吐、SAGD、蒸汽驱、火烧油层、携砂冷采、VAPEX等稠油油藏和双孔双渗类型油藏的多种开发方式，井筒离散化功能可模拟SAGD多油管柱蒸汽循环预热功能和单井热损失分析。
是目前唯一能模拟多油管柱的热采数值模拟软件。
聚合物调驱模块Exopolymer：模拟注聚过程中油藏内的多种物理化学现象。
具有调剖、
不同分子量聚合物分质注入和混合驱油模拟功能。
多种分子量聚合物及弹性处理在行业内处
于领先地位。
■表单式、流程化数据输入方式
可以直接与Excel进行交互，软件中所有表格的顶部都给出表格各项输入的说明，可详细说明参数的名称、意义、单位以及相关的算法，极大方便用户操作。
用户自定义表格大大丰
富软件的数据输入格式。
按照流程完成输入的输入并自动检查输入数据的正确性，降低数值
模拟软件使用门槛。
■丰富的数据接口
可以导入Landmark、EarthVision、Geographix、Surfer等软件产生的数据，转换成GPTSim 前处理可接受的dig数据体。
支持Petrel，RMS，GPTModel等软件以Eclipse数据格式输出的数据体，可转化Eclipse模拟器的大多数关键字。
可以将角点网格和块中心网格相互转化。
■交互性强
直接用鼠标拾取需要加密的网格，并且自动完成对加密网格各种属性的赋值，三维图根
据二维图网格加密动态显示；对指定网格区域进行算术运算、多种方法填充以及网格属性的
拷贝、粘贴等功能，非常方便的进行网格属性的修改；Excel的网格矩阵数据体可直接粘贴到
选定的网格区域；直接用鼠标在网格上进行井位的定义与修改。
■计算结果动态显示
井曲线模块可以动态追踪模拟器运行中输出的参数。
根据需要可提前中止模拟器的运行，
修改参数，重新运算，有效提高历史拟合的效率。
在一个版面上绘制多张曲线图，方便对比。
■强大的网格显示工具
一个版面上多窗口对剖面图、三维图、井曲线图和报表进行显示。
各种图形可同时显示
同一时刻的各种属性，轻松实现联动；对比不同时刻网格属性，并具备动画放映的功能；鼠
标随意点选网格，网格属性曲线跟踪生成；井动态曲线可以与平面或剖面上井点网格关联。
能够自动自定义不规则剖面。
■齐全的三维显示功能
除了常规的放大、缩小、旋转等功能外，还可以进行多角度、全方位的三维动画显示和
输出。
可以显示任意剖面、截面上参数随时间的动态变化以及切面沿某个方向的动态变化。
■方便灵活的报表输出
可按照时间、井号和参数三种类别分类，同时提供多种报表输出排序格式，使得结果输
出更加清晰。
可进行单井各射孔网格的产量统计、边角井产量的转换、多个模拟结果的加载。
自定义井组功能非常实用。
前处理模块介绍
Exodus、Exotherm前处理模块
Exodus、Exotherm前处理模块采用了相同的界面风格和功能，由数字化图、生产数据输
入、控制信息、高压物性、相渗数据、网格数据、井位数据和生产控制数据这个部分组成，
其中在个别特殊功能的设计上存在差异。
将前处理模块特征做如下总结：
有效的解决数模软件选项多、需要窗口多的特点，将主要的窗口操作界面控制在2~3个界面，使得窗口更简洁，更容易操作。
操作界面全部实现汉化，对其进行流程式的操作管理，用户可轻松上手，好学易用。
表单式数据输入方式，可以直接与Excel进行交互，很方便的进行复制、粘贴、数据填充以及撤销操作。
参数注释功能，可详细说明参数的名称、意义、单位以及相关的算法。
软件中所有表格的顶部都给出表格各项输入的说明，极大方便用户操作。
同时对表格中
的列提供单位转换功能，很方便的对数值进行转换。
允许不同的单位制在表格中出现，如不
同的列英制单位和国际制单位可以并存。
表格功能注释
键能迅速跳转到本版面的帮助丰富灵活的数据接口
DIG数据体转化：GPTSim模拟软件可以导入Landmark、EarthVision、Geographix、Surfer 等软件产生的数据，转换成GPTSim前处理可接受的dig数据体。
网格数据、属性数据体、断层、网格的特殊连接和完井数据：支持Petrel，RMS，GPTModel 等软件以Eclipse数据格式输出的数据体，可转化Eclipse100模拟器的大多数关键字。
生产数据体：支持PA、OFM数据体以及CSV格式的数据体，所有表格都可以跟Excel 进行交互。
相渗、高压物性输入与绘图
提供Honarpour相关系数方法计算油水相渗和气液相渗，确保油水相渗曲线的准确性与圆滑。
由于油水相渗和气液相渗在端点值处存在一定的关联，放在一个版面上方便对比和修改；
因实验数据点不全引起的空值，表格提供自动插值的功能，确保数据的完整性；自动完成相
渗曲线、高压物性曲线的绘制。
根据经验公式计算相渗数据表
根据井点数据自动插值生成网格属性，更快完成网格数据处理。
通常在井点数据较多的
情况下进行网格插值计算，具有一定的准确性与方便性。
模型的细分层与合并
对模型提供平面上和纵向上的网格增减、细分和合并功能。
有多种细分方式，如按比例
细分、等厚度细分，对角点网格也可进行操作。
Z向加密
鼠标拾取井位
在平面或剖面网格上用鼠标直接拾取井位，可进行新井定义，老井射孔层位修改，并自
动生成射孔数据表，弥补手工的方法定义新井和修改射孔层位的缺点。
局部网格加密技术，可直接用鼠标拾取需要加密的网格，并且自动完成对加密网格各种
属性的赋值。
网格属性修改
可以对指定网格区域进行算术运算、多种方法填充以及网格属性的拷贝、粘贴等功能，
非常方便的进行网格属性的修改。
还可跟Excel交互（Excel的网格矩阵数据体直接粘贴到选
定的网格区域）。
下图展示了局部网格的加密功能、网格数据体的拷贝（见下图红色表示的网
格属性）。
网格数据的修改还可以直接用常数赋值、在原有网格属性的基础上进行基本运算、
直接导入dig数据进行插值、井点数据插值和从其它网格数据体运用进行计算，提供网格修改操作格式刷的该功能大大方便了历史拟合过程中对网格属性的修改。
属性拷贝
网格的加密以及网格属性的拷贝及三维同步显示功能
井位定义与井流数据的输入与显示
井位数据与井流数据分开显示，这样能够更清晰的查看单井射孔及调补层情况与单井生
产状况。
井流数据是在模拟运算过程中输入的单井约束和计算条件，表单式的输入方式可以
与Excel交互；前处理中的历史数据输入模块提供的计算功能可直接输出成井流数据所需的格
式，并自动加载。
数模处理井流数据传统的方法是按照时间来排序，便于数模软件的读入。
GPTSim提供了按照井排序的方式，方便数模工程师对数据进行查错、修改以及方案预测数据的写入。
该数
据输入表根据需要可以进行列标签的显示与隐藏，可输入进行自动历史拟合的参照值，还可
以进行边井角井产量的自动劈分。
色标可以保存和调用，使用同一色标很方便对不同层位或不同时刻网格属性进行对比。