中国石油大学北京油藏数值模拟组CMG—STARS培训教程中国石油
油藏数值模拟与CMG操作简介
B611工作室 2009.3.23
1 什么是油藏数值模拟？
2 油藏数值模拟软件介绍 3 油藏数值模拟能干些什么？ 4 油藏数值模拟研究步骤如何？ 5 CMG操作简介
油藏数值模拟的定义
油藏数值模拟就是用数值的方法来解油藏中流体( 相或组分)渗流的偏微分方程组。
所谓数值方法是一种近似的解法，即用离散化的 方法把连续函数转变成离散函数，用计算机来求解 。通常用的方法为有限差分法，也可用有限元法和 谱分析方法。
地层压力 Pb
原油体积系数与地层压力关系曲线
油藏数值模拟
原油物性
地层油粘度随压力变化关系
油藏数值模拟
原油物性
典型地层油溶解气油比曲线
• 岩石和流体的流动性质数据
油水相渗曲线 油气相渗曲线 毛管力曲线
注意：油气相渗曲线资料少，可借用 相渗曲线和毛管力曲线饱和度端点值应匹配 毛管力曲线对纯油区可以忽略，但对过渡带必须考虑
·天然裂缝油气藏的模拟应用双重介质的裂缝模型；
对··凝视研析油油、究气气对田田开含象发富、以气及或目注平的气气油大、田小油开可采采藏应用情用组组 份况份或进模黑型油行；模 分型·稠；析油开，发从用热而采确注蒸定汽应模型用；什么软件进行 此··注而项各对种一目化般的学油剂藏数的，值三模次拟模采可拟油选应用研用常究化规学油。模气型田； 开发的黑油
·完井数据：射孔、补孔、压裂、堵水、解堵日期、层位、井指数等； ·生产数据：平均日产油、日产水、日产气、平均油气比和含水比等； ·压力数据：井底流压、网格压力等。 ·动态监测资料（分层测试、吸水、产液剖面等）
4.其它数据
主要包括算法选择、输入输出控制、油水井约束界限、油井定压定产等参 数。
基本数据资料
油藏数值模拟基础培训(第四讲)
油藏数值模拟基础培训RUNSPEC/GRID要点分析主要作用（分配存储空间并启动应用程序选项）•在主存储空间中顺序为模拟的各个组成部分分配内存；•模拟的组成部分包括井、表格数据、模拟网格及解算器存储栈；•一些关键字是必选的，大部分关键字是可选的；•忽略的关键字等价于将这些关键字设为默认值。
模型大小：DIMENS模型流体：OIL,GAS,WATER,DISGAS,VAPOIL,根据油藏实际情况选用不同组合。
模型单位：METRIC, FIELD, LAB模型维数：WELLDIMS(井，射孔和井组维数），VFPIDIMS(注水井VFP表），VFPPDIMES(生产井VFP表），EQLDIMS(平衡区），TABDIMS(流体及岩石维数）模型输出格式控制：UNIFOUT,FMTOUT,UNIFIN,FMTIN特殊功能：API,BRINE,DUALPERM,DUALPORO,MISCIBLE,TRACES标题：TITLES模拟开始时间：START•PVT和相渗曲线数据占用的存储空间相对较小；•油藏模拟网格数据及解算器存储栈占用存储空间最多；•在每一个事件步，eclipse就会求解一个关于每个网格的压力、饱和度、溶解气油比（或油气比）的方程组。
连续的模拟迭代步的解必须是正交的，所以Eclipse需要快速访问前几个时间步的解，这就是解算器的存储栈。
默认的是快速访问前10个时间步的解，也可以用NSTACK来修改这个值。
RUNSPEC部分常用关键字：•AQUDIM 指定解析水体的个数和大小。
•DIMENS 指定模型的大小。
这个关键字是必须的。
•DISGAS，GAS，OIL，VAPOIL，WATER 指定模型中的相。
至少要有一相。
•DUALPORO 启动双孔选项。
•ENDSCALE 启动端点平衡选项。
•EQLOPTS 设置一系列选项，用来定义初始压力和饱和度。
•FIELD，METRIC或LAB 指定使用的单位制。
一个模型的所有数据使用一个相同的单位制。
油藏数值模拟基础培训(第一讲)
REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY
油藏数值模拟的方法原理
vx x vy y
vz zz
vy yy
z
vx xx
y x
vz z
质量守恒方程/连续性方程：根据物
质平衡原理，流入单元体中的流体流量 减去流出单元体流体流量等于单元体流 体质量变化。
xvxyvyzvzq t
油藏数值模拟的作用
——有效的油田开发科学决策工具！
在理论上：探索多孔介质中各种复杂渗流问题的规律； 在工程上：作为开发方案设计、动态监测、开发调整、反求参数、提高
采收率的有效手段，能为油气田开发中的各种技术措施的制 定提供理论依据。
•渗流机理研究 •开发可行性评价 •参数敏感性分析 •开发方案优化
单/多相流公式
离散化
线性化
开采 过程
非线性偏 微分方程
非线性 代数方程
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。
②建立数值模型
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。
油藏数值模拟的方法原理
——几点说明
●描述油藏流体渗流这一具体物理过程的完整的数学模型是非线性的偏微分方 程，不宜直接求解，需要通过离散转化成比较容易求解的代数方程组。离散方 法一般为有限差分法。
●离散后形成的代数方程组是非线性的差分方程组，还要采用某种线性化方法 将其线性化，然后求解。常用的线性化方法有显示方法、半隐式方法或全隐式 方法等。
求实 创新 超越
CMG数值模拟软件培训教程
CMG数值模拟软件培训教程欢迎来到CMG数值模拟软件的培训教程。
本教程将教您如何使用CMG软件进行数值模拟，以解决地下储层流体流动和物质传输的问题。
第一步，安装和启动CMG软件。
请从CMG官方网站下载并安装完整版CMG软件包。
安装完成后，打开软件并登录。
第二步，创建模型。
点击软件界面上的“新建模型”按钮，进入模型创建界面。
在此界面中，您可以选择地下储层的类型，确定储层的尺寸和边界条件，并设置模拟的时间范围和步长。
第三步，定义流体和岩石属性。
在模型创建界面中，您需要定义流体的性质，如密度、粘度和组分。
同时，还需要定义岩石的性质，如孔隙度、渗透率和温度分布。
这些属性将影响模拟结果的准确性。
第四步，设置边界条件。
在模型创建界面中，您可以设置模拟区域的边界条件。
例如，您可以将一侧设为固定压力边界，另一侧设为固定流量边界。
这些边界条件将模拟真实地下储层中的流体流动情况。
第五步，定义附加过程。
在模型创建界面中，您还可以定义附加过程，例如化学反应、相态变化和裂缝形成。
这些过程对于模拟结果的精确性和可靠性非常重要。
第六步，运行模拟。
当完成模型创建后，点击软件界面上的“运行模拟”按钮，CMG软件将开始进行数值模拟。
在模拟过程中，软件将根据您设定的参数进行计算，并产生模拟结果。
第七步，分析模拟结果。
当模拟完成后，您可以在软件界面上查看和分析模拟结果。
CMG软件提供了丰富的结果展示和分析工具，包括流体流动轨迹、压力分布和物质传输路径。
最后，优化模型参数。
根据模拟结果分析，您可以对模型的参数进行优化。
通过调整流体和岩石的属性、边界条件和附加过程，您可以提高模拟结果的准确性和可靠性。
请注意，以上步骤只是CMG软件的简要教程。
在实际使用中，您还需要学习更多高级功能和技巧，以应对更加复杂的地下储层问题。
希望本教程能够为您入门CMG数值模拟软件提供一些帮助。
祝您在数值模拟领域取得成功！在CMG数值模拟软件培训教程的下一部分，我们将继续介绍一些与模型创建和模拟过程相关的重要内容。
油藏数值模拟培训_历史拟合的流程和方法
历史拟合的流程和方法3.1历史拟合目的及意义应用数值模拟方法计算油藏动态时，由于人们对油藏地质情况的认识还存在着一定的局限性。
在模拟计算中所使用的油层物性参数，不一定能准确地反映油藏的实际情况。
因此，模拟计算结果与实际观测到的油藏动态情况仍然会存在一定的差异，有时甚至相差悬殊。
在这个基础上所进行的动态预测，也必定不完全准确，甚至会导致错误的结论。
为了减少这种差异，使动态预测尽可能接近于实际情况，现在在对油藏进行实际模拟的全过程中广泛使用历史拟合方法。
所谓历史拟合方法就是先用所录取的地层静态参数来计算油藏开发过程中主要动态指标变化的历史，把计算的结果与所观测到的油藏或油井的主要动态指标例如压力、产量、气油比、含水等进行对比，如果发现两者之间有较大差异，而使用的数学模型又正确无误，则说明模拟时所用的静态参数不符合油藏的实际情况。
这时，就必须根据地层静态参数与压力、产量、气油比、含水等动态参数的相关关系，来对所使用的油层静态参数作相应的修改，然后用修改后的油层参数再次进行计算并进行对比。
如果仍有差异，则再次进行修改。
这样进行下去，直到计算结果与实测动态参数相当接近，达到允许的误差范围为止。
这时从工程应用的角度来说，可以认为经过若干次修改后的油层参数，与油层实际情况已比较接近，使用这些油层参数来进行抽藏开发的动态预测可以达到较高的精度。
这种对油藏的动态变化历史进行反复拟合计算的方法就称为历史拟合方法。
综上所述历史拟合过程也是通过动态资料及数值模拟方法对油藏进行再认识的过程。
历史拟合流程图3.2基础数据及模型参数检查油藏模拟模型的数据很多，一般来说，少则几万，多则十几万到几十万数据。
出错的可能性很大，甚至是不可避免的。
在正式进行拟合之前对模型数据必须进行全面细致的检查。
模拟器自动检查：(1)各项参数上下界检查，发现某一参数越界打出错误信息。
(2)平衡检查。
在全部模拟井的产率(或注入率)都指定为零的情况下，进行一次模拟计算，模拟的时间应大于或等于油藏已经开发的时间(或历史拟合的时间)加上准备动态预测的时间。
油藏数值模拟实用技能培训
- 考虑一个典型的注采单元，二维或三维 - 跟踪井组单元内的驱替前缘、驱替效率研究
5.4 全油田模拟
- 考虑参与渗流的整个生产区域，包括油藏、井筒 - 模拟全油藏的整体开发规律
单井模型网格示意图
利用井组概念模型，进 行鱼骨刺分支水平井注 采井网开发效果研究
一能做些简单的科学运算 70年代：计算机快速升级，带动了油藏数值模拟的迅猛发展，计算速度达到
每秒100-500万次，内存增至16兆字节。黑油模型日趋成熟，已能解决中小 型油藏的模拟问题 80年代：油藏数值模似技术飞跃进步，计算方法及软件迅猛发展，超级向量 机诞生，计算机速度达到亿-几十亿次，内存高达10-20亿字节 90年代：油藏模似软件的各模块功能迅速发展，体现为向一体化方面发展， 出现了集地震、测井、钻井工程、完井工程、油藏工程、采油工程、压裂酸 化措施工艺及地面集输、经济评价等为一体的大型软件
[ Hg KKrg x g
( Pg x
g
g
D x
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Hg KKrg g
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[ HwKKrw x w
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D)] x
[ HwKKrw y w
( Pw y
d 1
dr1 dr2 dr3
k=1 k=2 k=3 k=4
径向坐标网格系统
局部加密网格系统
混合网格系统
一、什么是油藏数值模拟 ？
8 模型的类型
8.1 根据流体分类 （1）黑油模型
- 简单的相态（油-气-水），温度的变化可以忽略 - 用于一次采油、注水、干气注入、聚合物注入
油藏数值模拟与CMG操作简介
静态资料
各砂岩组个数及名称
断层方向
油层分层数据
小层名称 沉积类型
断层数据
断点深度 断距
连通情况
密封情况
小层平面图 顶部深度等值图
地质构架
小层静态数据
有效厚度等值图 渗透率等值图 孔隙度等值图
属性数据
• 油层流体性质数据
油、气、水的高压物性资料 岩石的压缩系数
包括：原油的Bo-p曲线，Uo-p曲线，Rso-p曲线，UoT曲线，此外还有原油的地下密度，地面密度，饱和压力， 地面粘度，压缩系数等。
压实 方向相对 渗透率
方便 较强
一般 一般
压实 方向相对 渗透率
方便 强
三维图形
强
较强
强
总体评价
优
黑油模型的特殊功能
八 角点网格技术 各种类型的局部网格加密技术
项 斜断层处理方法 建 不同岩石类型划分方法 模 不同类型PVT参数划分方法 技 饱和度标定技术 术 储层物性时变处理技术
天然裂缝和人工压裂裂缝模型描述技术。
油、注水、注气、化学驱等）
3).剩余油饱和度分布规律的研究，再现
生产 动态
4).潜力评价和提高采收率的方向
5).专题和机理问题的研究
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
-10μm级
油藏模拟的概念及其所考虑到的因素
• 油藏模拟就是把油藏在三维的空间里分 为许多离散的单元，并且模拟油藏及流 体在空间及一系列离散的时间步里的发 展变化。与物质平衡方法一样的是，系 统遵循物质守恒原理。
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。
培训资料-2王庆
GRID AND RESERVOIR DEFINITION：网格和油藏定义，这部分包括： 模拟网格的定义、天然裂缝油藏选项、离散化井筒定义、基本油层岩石特 性、区块选项，其他油藏特性描述（岩石压缩系数、岩石热物性参数、顶 底盖层热损失系数、井筒热损失系数、水体）。
FLUID AND COMPONENT DEFINITIONS：流体和组分定义，定义组分 名称、个数，相应的K值，各组分的基本参数（摩尔质量、密度、粘度、临 界温度、临界压力，化学反应式等）。
摩尔质量 (必需) *CMM
临界特性(必需) *TCRIT, *PCRIT, *IDEALGAS
参考条件
*PRSR, *TEMR, *PSURF, *TSURF, *SURFLASH
流体焓系数
*CPL1, *CPL2, *CPL3, *CPL4, *CPG1, *CPG2,
*CPG3, *CPG4, *HVR, *EV, *HVAPR
尖灭网格输入(可选)
*PINCHOUT, *PINCHOUTARRAY
断层选项 (可选)
*FAULT, *FAULTARRAY
门 限孔隙 体积 (可选) *PVCUTOFF（ 如果网 格的 孔隙体 积小 于此值 ，此
网格将被设定为无效网格）
油层分段选项 (可选)
*SECTOR, *SECTORARRAY
CMG数模软件的应用
目录
* CMG软件STARS模块简介 * STARS模块主要关键字 * 概念模型的建立（界面及数据体） * BUILDER模块地质建模实例 * 生产动态的处理及观察文件的生成
一、CMG软件简介
主画面
BUILDER
GEM
IMEX
3D
2D
cmgstars软件功能介绍及实例介绍
cmgstars软件功能介绍及实例介绍预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制CMG－STARS热采、化学驱、冷采及其它先进开采方式数值模拟软件软件功能及国内外实例介绍加拿大计算机模拟软件集团（CMG）目录一、CMG总体介绍（以问答形式）3二、CMG－STARS软件功能介绍10（一）CMG－STARS化学驱模块数值模拟功能介绍101、聚合物驱功能及特点：102、凝胶功能及特点：12（二）CMG－STARS蒸汽辅助重力泄油模拟功能介绍13（三）CMG－STARS出砂冷采以及适度出砂模拟功能介绍15三、CMG－STARS软件国内外应用实例17（一）聚合物驱国内实例17（二）表面活性剂驱国内实例－华北油田淖50断块19（三）三元复合驱国外实例－北美海上油田20（四）凝胶调剖国内实例21（五）国外凝胶调剖实例1－奥地利leoben大学22（六）蒸汽辅助重力泄油（SAGD）实例－Conoco 22（7）稠油出砂冷采及适度出砂实例23（八）泡沫驱实例－挪威的SINTEF石油研究公司24（九）热水驱＋注N2泡沫采油实例25（十）微生物采油实例27（十一）电磁加热稠油开采实例：28一、CMG总体介绍1．C MG 公司简介CMG公司(加拿大计算机模拟软件集团)是1977年在加拿大阿尔伯达省卡尔加里市成立的数模研究机构。
依靠在数模软件研究开发及应用方面的丰富经验并经过二十多年的成功拓展，从最初由政府资助的研究机构发展成为成功的上市公司，是全世界发展最快的石油数模软件开发公司。
公司总部设在加拿大阿尔伯达省卡尔加里，在伦敦、休斯敦、卡拉卡斯和北京设有分公司或办事处。
2．国际资质认证机构认证情况在技术测试方面，CMG在以往的SPE数值比较测试中，差不多参与了所有的测试，而且得到了良好的评价。
CMG公司旗下聚积了许多在国际石油数模领域极具影响力的技术专家，在每年全球大型的技术交流会(包括：SPE、CIM等地)上发表了大量有影响性的文章，在油藏数值模拟科技研究上一直保持着领先地位，提供了许多技术服务给国际数模界。
CMG软件培训讲义STARS水驱油藏数值模拟
Computer Modelling Group, Inc.培训讲义使用建立、运算并分析 “STARS 水驱” 油藏模拟模型目 录用 BUILDER 2007.10创建一个黑油模型 .... .... .... . (3)启动 CMG 主界面 3 打开 BUILDER 3 创建模拟网格 3 定义模型的孔隙度和渗透率 6 创建PVT 数据 7 创建相对渗透率数据 8 创建初始条件 9 创建井轨迹和导入射孔文件...................................................9 添加历史生产数据...............................................................12 创建月度生产/注入动态数据 12 创建历史拟合文件 (*.fhf) 13 井定义和约束条件 13 往重启动文件中写入重启动信息 (15)运行STARS 数据体 (15)用Results Graph 查看模拟结果 (16)在历史数据的基础上启动预测运算……………………………………..17 Builder 2007.10 STARS 2007.10&用BUILDER 2007.10创建一个黑油模型在你硬盘上创建一个工作目录，把与该指南相关的图放在该目录下。
启动CMG 主界面(桌面上的图标或者开始/程序/CMG/Launcher)•选择菜单项Projects,然后Add Project•浏览并选择存储图文件的目录•工程命名为Tutorial•点击确定回到主界面•现在你应该能看到工作目录打开BUILDER 2007.10 (双击图标)•选择：STARS Simulator, SI Units, Single PorosityStarting date 1991-01-01•点击2次确定创建模拟网格(构造数据)•点击File (位于左上角的菜单栏)，然后Open Map File•选择Map Type –Atlas Boundary format，x/y坐标系的单位为m•点击Browse按钮选择并导入构造顶部文件To10flt.bna•点击确定•点击窗口最大化按钮（窗口右上角的方块）使窗口最大化，以方便观察•点击Reservoir (位于菜单栏)•选择Orthogonal Corner Point定义网格为25(I-方向) x 35(J-方向x 4 (K-方向)。
CMG软件培训讲义(一)中文
STARS-BUILDER课程介绍用BUILDER建立一个2组分STARS模型启动CMG 主界面∙选择菜单项Projects和Add Project∙命名项目为Tutorial∙确定回到主界面∙你现在应该已经到了该目录下打开Builder (双击图标)∙选择:-STARS Simulator, SI units, Single Porosity-Simulation Start date 1991-01-01, 确定2次∙现在看到一个数据输入面板∙点击I/O Control选项卡按钮并选择Title & Case ID∙输入一个标题，比如“STARS BUILDER DATASET” 并确定。
油藏描述数据段∙选择Reservoir 选项卡∙选择Cartesian建立网格21 x 11 x 4 (I,J,K).∙输入：I 方向: 21*30, J方向: 11*30∙你能在屏幕上看到一个网格骨架，现在可以定义模型的属性.∙切换到Probe 模式(屏幕左边顶端的按钮，上面有一个箭头)∙点击Specify Property按钮(屏幕顶部中央)∙在这个新面板顶部的列表中选择属性Grid Top. 该面板有一个表格，可以滚动查看可以定义的不同属性.∙回到Grid Top，在layer 1处键入800，表示该油藏顶部是平的，距离地面800m。
∙选择下一个属性Grid Thickness，给Layer 1 到Layer 4以等值，分别为2, 2, 4 和4.∙对孔隙度、渗透率输入下面的等值:Porosity – 0.3, 0.3, 0.3, 0.3Perm I - 1000,1500, 1000, 2000 mdPerm J - 1000, 1500, 1000, 2000 mdPerm K - 500, 750, 500, 1000 md∙完成后点击确定∙然后点击Calculate Property按钮∙选择定义过的6个属性，然后确定∙确定所有的对话框。
油藏数值模拟与CMG操作简介
CMG主界面
CMG所包括模块
数据文件建 立模块
组分模型模 块
三维立体显 示模块
自定义表表 输出模块
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
Content
1 I/O Control Section 2 Reservoir Description
油藏模拟的概念及其所考虑到的因素
• 油藏模拟就是把油藏在三维的空间里分 为许多离散的单元，并且模拟油藏及流 体在空间及一系列离散的时间步里的发 展变化。与物质平衡方法一样的是，系 统遵循物质守恒原理。
• 建立油藏模拟软件，一般包括： （1）质量守恒原理 （2）能量守恒原理 （3）运动方程（达西定律） （4）状态方程 （5）辅助方程（如饱和度方程，毛管力
3 4 5 6
7
8 9 10
项目 角点网格
水平井
裂缝描述
VIP
CMG
ECL
一般
一般
成熟
水平井井筒无压降 水平井井筒有压降 水平井井筒有压降
（线源法） （离散井筒法） （离散井筒法）
较方便
较方便
较方便
区域划分 不允许交叉
不允许交叉
允许交叉
流体追踪
API示踪
API和盐水追踪
岩石性质
相对渗透率
前处理 后处理
4 油藏数值模拟研究步骤如何？
5 CMG操作简介
油藏模拟计划的拟订 数值模拟软件选取 数值模拟研究所需数据准备 建立数值模拟数据文件 历史拟合 动态预测 开发报告编写
每一步 的目的？
数值模拟过程及历史拟合方法
数值模拟的过程
数值模拟的主要过程
1)基础数据的收集、整理、分析 2)数值模拟模型的选择 3)油藏数值模拟模型的建立
4)油藏模型的初算和调通
5)历史拟合及剩余油分布规律
6)方案预测及最优方案推荐
中国石油大学（北京）石油天然气工程学院油藏数值模拟组
数值模拟的过程
注意！模拟计算时常常出现迭代失败或速度很慢情况，不排除计算软件的稳
定性问题，主要和模型有关。一般需检查以下数据：是否有大量的小孔隙网 格存在？网格是否严重扭曲？是否有大量的非相邻网格存在（ECLIPSE软件有 提示）？井射孔位臵是否是错误的？含水率是否太快？模型地层是否能够提 供足够的产量，是否能够容纳配注量？迭代控制参数是否合理？相渗曲线是 否严重扭曲？
指有束缚水存在 时的流体渗透率， 即有效渗透率。 平面渗透率值越 大，井周围的流动 性越好，压力传导 越均匀，开采效果 越好。垂向渗透率 对于底水油气藏的 影响如何？
中国石油大学（北京）石油天然气工程学院油藏数值模拟组
数值模拟的过程
1.基础数据的收集、整理、分析
静态数据包括：
井口坐标、井斜校正数据、顶部深度、分层数据、小层数据（砂层厚度、 顶底面深度、有效厚度、孔隙度、渗透率、饱和度的测井解释结果）。
1.基础数据的收集、整理、分析
基础资料包括：
地质模型所需静态参数、油藏流体（组分）参数、岩石流体参数、 油藏初始条件、生产动态参数。
静态数据包括：
模拟区块内井口坐标、井斜 校正数据、顶部深度、分层数据、 小层数据（砂层厚度、顶底面深 度、有效厚度、孔隙度、渗透率、 饱和度的测井解释结果）。
中国石油大学（北京）石油天然气工程学院油藏数值模拟组
油藏数值模拟组CMG—STARS培训教程中国石油大学北京
中国石油大学（北京）油藏数值模拟组
CMG数模软件STARS模块的应用
油藏模型数据体的主要关键字
数值控制输入标志 最大时间步长 数值模型算法选项 每时步变量的正常变化量 松弛选项 最大牛顿迭代次数 低松弛选项 线性解法的收敛精度 最大正交化次数 网格块的求解排序 最大迭代次数 自适应隐式求解方法 回流关闭开关 压力和温度的限制值 每时步最大相转变次数 (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) NUMERICAL METHODS CONTROL
中国石油大学（北京）油藏数值模拟组
CMG数模软件STARS模块的应用
油藏模型数据体的主要关键字
GRID AND RESERVOIR DEFINITION
网格类型选项 I方向网格步长 J方向网格步长 K方向网格步长 网格中心深度选项 网格顶部深度数据 油层中部深度数据 网格倾角数据 局部网格加密选项 网格几何特征修正选项 无效网格选项
*MODEL, *COMPNAME *KV1, *KV2, *KV3, *KV4, *KV5 *CMM *TCRIT, *PCRIT, *IDEALGAS *PRSR, *TEMR, *PSURF, *TSURF *CPL1, *CPL2, *CPL3, *CPL4, *CPG1, *SOLID_DEN, *SOLID_CP *LIQPHASE, *WATPHASE, *OILPHASE *MOLDEN, *MASSDEN, *MOLVOL, *CP, *CT1 *AVG, *BVG, *GVISCOR *AVISC, *BVISC, *VISCTABLE, *XNACL *VISCTYPE, *VSTYPE
油藏数值模拟基础培训
•渗流机理研究
•开发可行性评价 •参数敏感性分析
•剩余油分布研究 •提高采收率研究 •动态跟踪研究 •反演油藏地质模型
求实 创新 超越
REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY
•开发方案优化
油藏数值模拟的作用
1、模拟初期开发方案
1）实施方案的可行性评价；
2）选择井网、开发层系、井数和井位；
REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY
油藏数值模拟的方法原理
单/多相流公式
离散化
线性化
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。
油藏数值模拟的方法原理
——几点说明
●描述油藏流体渗流这一具体物理过程的完整的数学模型是非线性的偏微分方 程，不宜直接求解，需要通过离散转化成比较容易求解的代数方程组。离散方 法一般为有限差分法。 ●离散后形成的代数方程组是非线性的差分方程组，还要采用某种线性化方法 将其线性化，然后求解。常用的线性化方法有显示方法、半隐式方法或全隐式 方法等。 ●对数学模型离散化并线性化，得到每个网格节点上的一个（单相）或多个 （多相）线性代数方程。每个方程除含有本点上的未知变量外，一般还含有相 邻节点上的未知变量。因此，为了求得线性方程的解，需要将各点上的方程联 立，形成联立代数方程组。该方程组一般为大型稀疏方程组。 ●求解线性代数方程组所用的方法有直接法和迭代法两大类，直接法常用的有 高斯消去法、主元素消去法、D 4方法等；迭代法常用的有交替方向隐式方法、 超松弛达代法、强隐式方法等。
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中国石油大学（北京）油藏数值模拟组
CMG数模软件STARS模块的应用
油藏模型数据体包含内容
INPUT/OUTPUT CONTROL：输入/输入控制，定义控制模拟器输入和输 出行为的各个参数，文件名、单位、out文件和SR2文件写入频率，重启文 件的定义等。
STARS 数据体
GRID AND RESERVOIR DEFINITION：网格和油藏定义，模拟网格的定 义、天然裂缝油藏选项、离散化井筒定义、基本油层岩石特性、区块选项， 其他油藏特性描述（岩石压缩系数、岩石热物性参数、顶底盖层热损失系 数、井筒热损失系数、水体）。
CMG—STARS培训教程
中国石油大学 （北京） 2006年10月
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CMG数模软件STARS模块的应用
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主 程 序 窗 口
Stars模 块
二维处理
三维处理
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油藏模型数据体的主要关键字
INPUT/OUTPUT CONTROL 输入/输出文件名 错误检查的模式 项目的主要名称 输入/输出单位控制 质量守恒选项 错误信息的最大数量 重启文件和最大计算步数 写入重启文件选项 OUT文件写入频率 OUT文件信息选项 SR2文件写入频率 SR2文件信息 网格数组输出方向 方程组求解信息输出 模拟计算终止方式 (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选)
(必需) (必需) (必需) (必需) (条件) (条件) (条件) (条件) (条件) (可选) (可选)
*GRID, *KDIR *DI *DJ *DK *DEPTH *DTOP *PAYDEPTH *DIP *REFINE, *RANGE *VAMOD, *VATYPE *NULL
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*POR *PERMI, *PERMJ, *PERMK *VOLMOD *NETPAY *NETGROSS *TRANSI, *TRANSJ, *TRANSK *PINCHOUT, *PINCHOUTARRAY *FAULT, *FAULTARRAY *PVCUTOFF *SECTOR, *SECTORARRAY *END-GRID
中的应用
油藏模型数据体的主要关键字
OTHER RESERVOIR DEFINITION
岩石类型 岩石压缩系数 岩石热物性参数 盖底层热损失参数 井筒热损失参数 水体模型
(必需) (必需) (可选) (可选) (可选) (可选)
*ROCKTYPE, *THTYPE *PRPOR, *CPOR, *CTPOR, *CPORPD, *ROCKCP, *THCONR, *THCONW, *THCONO, *THCONG, *HLOSSPROP, *HLOSST, *HLOSSTDIFF *RTI, *RTO, *RIN, *RCI, *RCO, *RH, *AQUIFER, *AQGEOM, *AQH, *AQPERM,
*FILENAMES *CHECKONLY *TITLE1, *TITLE2, *TITLE3, *CASEID *INUNIT, *OUTUNIT *MASSBASIS *MAXERROR *RESTART, *MAXSTEPS *WRST, *REWIND *WPRN *OUTPRN, *PARTCLSIZE *WSRF *OUTSRF, *SR2PREC, *SRFASCII *PRNTORIEN, *PRINT_REF *OUTSOLVR *INTERRUPT
迭代 迭代时间 拆分 次数 步长 次数 累计 时间 日期 产油率 产水率 含水率 注汽率
数 据 运 行 窗 口
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数 据 后 处 理 窗 口
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三 维 及 平 面 图 形 输 出 窗 口
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油藏模型数据体的主要关键字
GRID AND RESERVOIR DEFINITION 孔隙度数据 渗透率数据 孔隙体积修改因子 有效厚度 净毛比 传导率因子 尖灭网格输入 断层选项 门限孔隙体积 油层分段选项 网格定义结束标志 (必需) (必需) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (可选) (必需)
NUMERICAL METHODS CONTROL：数值方法控制，这部分定义模拟 器数值方法参数：时间步数、非线性迭代解法、误差控制；（*等温、非等 温控制项） WELL AND RECURRENT DATA：井定义和生产动态数据，定义井名、 井位和完井层位，设置相对应的生产动态数据。 中国石油大学（北京）油藏数值模拟组
FLUID AND COMPONENT DEFINITIONS：流体和组分定义，定义组分 名称、个数，相应的K值，各组分的基本参数（摩尔质量、密度、粘度、临 界温度、临界压力，化学反应式等）。
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油藏模型数据体包含内容
ROCK-FLUID PROPERTIES：岩石-流体特性，定义相渗曲线，毛管压力、 组分的吸附和扩散特性。 INITIAL CONDITIONS：初始条件，这部分包括：初始压力（或者参考压 力及参考深度），初始温度，初始的饱和度场（或者油水界面及油气界面） STARS 数据体
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油藏模型数据体的主要关键字
GRID AND RESERVOIR DEFINITION
网格类型选项 I方向网格步长 J方向网格步长 K方向网格步长 网格中心深度选项 网格顶部深度数据 油层中部深度数据 网格倾角数据 局部网格加密选项 网格几何特征修正选项 无效网格选项