IPM气藏生产一体化软件数值模拟研究
数值模拟研究现状及发展方向
具体就是关于陆相低渗透油藏和海相碳酸盐岩油藏，网格粗化、计算算法、拟合精度、水驱、三采、两相、三相等方面。
主要的研究机构、领军人物、具体研究或公关方向，使用软件的优缺点等等。
近年来，随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展，油藏数值模拟方法得到不断的改进和广泛应用。
通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布；研究合理的开发方案，选择最佳的开采参数，以最少的投资，最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益。
经过几十年的发展，该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 油藏数值模拟发展历史油藏数值模拟从30年代开始，展开理论研究。
40年代主要以解析解为主，研究“液体驱替机理”、“理论物理学中的松弛方法”、“孔隙介质中均质液体流动”、“油层流动问题中拉普拉斯转换”等零维物质平衡法。
50年代期间开展数值模拟。
60年代致力于对气、水两相和三相黑油油藏问题的求解。
70年代发展了由模拟常规递减和保持压力以外的新方法。
到80年代，由于高速大容量电子计算机的问世，硬件系统突飞猛进发展，油藏模拟已发展为一门成熟的技术，油藏模拟进入商品阶段，用于衡量油田开发好坏、预测投资效应、提高采收率、对比开发方案，大到一个油公司，小到一个企业普遍使用。
在模型上，形成一系列可以处理各种各样复杂问题的模型，如常规油气田——黑油模型、天然裂缝模型，凝析气田——组分模型，稠油油藏——热采注蒸汽模型，还有各种三次采油用的化学驱模型、注C02模型等，在此阶段，突出的是注蒸汽和化学驱模型得到实际应用；组分模型得到广泛应用，并在方法上有重大改进。
模型朝着多功能，多用途，大型一体化方向发展。
数值模拟发展重要历史事件如下图所示：2 国内外数值模拟研究现状进入90年代以后，数值模拟技术有了较大发展。
由于计算机的计算速度突飞猛进地增长，使油藏数值模拟技术进行了一次根本性的改造。
主要表现在以下几个方面：2.1模型技术近年来,油藏模型得到不断发展和完善,提出了多孔介质中全隐式热采、多相流线、黑油与组分混合以及非达西渗流等模型，为稠油蒸汽驱精确模拟、同一油藏不同开采方式的模拟提供了技术支持,是对传统模型适应矿场应用方面的重大技术改进。
油气藏数值模拟技术讲义
数学模型建立及求解
以平面油水系统为例
建立数学模型
建立一套描述油藏流体渗流的偏微分方程组 。完整的数学模型包括定解条件（初始条件 和边界条件）。
建立数值模型
偏微分 方程组
非线性有限 差分方程组
线性代数 方程组
离散化
线性化
建立计算机模型 将各种数学模型的计算方法编制成计
算机程序，用计算机计算各种结果。
油相基本流动方程：
ok ro k o B S o w o q ~ o t B o o So
水相基本流动方程：
wkrw k w B S w w w q ~ w t B w w Sw
油水渗流的数学模型 （续）
3. 状态方程 即辅助方程
SoSw1 Pc(Sw)PoPwf(Sw)
（续）
专题和机理问题的研究
对比注水、注气和天然枯竭开采动态 研究各种注水方式的效果 研究井距、井网对油藏动态的影响 研究不同开发层系油藏动态 研究不同开发方案的指标 研究单井产量对采收率的影响
油藏数值模拟应用
（续）
专题和机理问题的研究(续)
研究注水速度对产油量和采收率的影响 研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态的影响 验证油藏的面积和地质储量 检验油藏数据 为谈判和开发提供必要的数据
Vo kkrooSwP
Vwkkrw wSwP
油水渗流的数学模型 （续）
2. 连续性方程 连续性方程代表的是质量守恒定律，即：对于地层中任意的单元体，
在一定的时间间隔△t过后，流入的量减去流出的量，等于单元体内增加 的量。写成广义坐标形式为：
t
油水渗流的数学模型 （续）
2. 连续性方程（续）
把油水运动方程带入连续性方程中，同时考虑存在生产油井或注水 井，则可在方程中增加一个产量项：
油气藏数值模拟的新方法及其应用
油气藏数值模拟的新方法及其应用随着现代工业的快速发展，石油和天然气依然是人类社会的燃料主力，石油和天然气的产量和储量是衡量一个国家经济实力的重要因素。
而油气藏数值模拟则是石油工业不可或缺的分支之一。
它通过计算机程序处理复杂的地质数据及工程参数，预测油气藏的开发效果和采油方案，是油田开发中的核心技术之一。
本文将从油气藏数值模拟的基本原理、方法和应用方面进行探讨。
一、油气藏数值模拟的基本原理油气藏数值模拟是指通过数学模型和计算机模拟技术，模拟油气藏的物理过程，预测油气藏的储量、产量及开采规律等，并通过对数值模拟结果的分析和诊断，确定最优化的开发方式和采油措施。
数值模拟方法是以油藏为研究对象，从宏观、微观和纳米尺度上分析油、气、水在油藏中的运移方式和动态行为，考虑地质、力学、物理、化学、热力学等多个方面因素的综合作用，建立数学模型，并通过数值计算，模拟油藏物理、化学、生物等多个层面的过程，并根据实际开发情况进行反馈和调整。
总之，油气藏数值模拟的核心原理是通过建立基于真实地质情况和实际工程数据的数学模型，对油气藏内部流体状态，如压力、温度、相态变化、流量、相对渗透率、孔隙度、渗透率等进行数值模拟，以实现油藏储量、构成、分布、产量和生命周期等方面的全面且科学的预测。
二、油气藏数值模拟的主要方法油气藏数值模拟主要包括有限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等。
1. 有限差分法有限差分法是目前应用最广泛的油气藏数值模拟方法。
它是以石油、天然气藏中流体的物理、化学性质和地质结构参数作为输入条件，以压力和流量作为输出条件，利用有限差分法的离散化方法，通过一系列的数值计算，求解一组偏微分方程组，得到油气藏中流体的压力、温度、相态、饱和度等变化情况。
2. 有限元法有限元法是建立在有限元方法的基础上，对油气藏动态流体作用现象进行分析模拟的一种数值方法。
它通过将石油、天然气藏结构进行划分，将各区域的流体性质和物理参数进行离散化，建立控制方程和状态方程，运用有限元法，通过一系列步骤求解得到流体的压力、温度、饱和度等参数的变化情况。
《2024年煤层气数值模拟技术应用研究》范文
《煤层气数值模拟技术应用研究》篇一一、引言煤层气（Coalbed Gas，简称CBG）作为煤炭开采过程中释放的天然气资源，其开发利用对于环境保护和能源安全具有重要意义。
随着计算机技术的飞速发展，煤层气数值模拟技术以其准确度高、灵活度大和周期性短等特点逐渐在CBG产业中得到广泛应用。
本文将对煤层气数值模拟技术的应用进行研究，以期为煤层气的开发利用提供理论支持和技术指导。
二、煤层气数值模拟技术概述煤层气数值模拟技术是一种基于计算机的数值计算方法，通过对煤层地质结构、煤质特征、气藏工程参数等进行数据采集和分析，构建三维地质模型，然后利用相关数学物理模型进行模拟运算，预测煤层气的储量、压力、渗流速度等重要参数。
通过这种方法，能够更加科学、合理地规划和优化CBG的开采作业。
三、煤层气数值模拟技术的关键技术与方法（一）三维地质模型的构建构建准确的三维地质模型是煤层气数值模拟的基础。
通过综合运用地质勘探数据、地球物理资料以及现场实验数据等，构建出煤层结构、断层分布、煤质特征等关键要素的三维地质模型。
（二）数学物理模型的建立根据地质模型和CBG的储藏特性，建立相应的数学物理模型。
包括流体流动模型、渗流模型等，以反映CBG在地下储藏层的流动规律和储藏特性。
（三）数值计算与模拟利用计算机进行数值计算和模拟。
通过求解数学物理模型中的相关方程，得到CBG的储量、压力、渗流速度等重要参数。
同时，通过模拟不同开采方案下的CBG流动情况，为优化开采方案提供依据。
四、煤层气数值模拟技术的应用研究（一）优化煤层气开发方案通过煤层气数值模拟技术，可以更加准确地预测CBG的储量、压力、渗流速度等关键参数。
在此基础上，可以对不同的开发方案进行模拟和比较，从而选择最优的开发方案。
这有助于提高CBG的开发效率，降低开发成本。
（二）预测CBG的分布与储量通过三维地质模型的构建和数学物理模型的建立，可以有效地预测CBG的分布与储量。
这有助于合理规划CBG的开采区域和确定采气量，提高资源的利用率。
《煤层气数值模拟技术应用研究》
《煤层气数值模拟技术应用研究》篇一一、引言随着科技进步，煤层气开采领域迎来了许多技术创新，其中，煤层气数值模拟技术是近年来的重要研究课题。
该技术主要借助计算机进行大规模的数据计算与模型模拟，帮助工程师在开采煤层气前，对其地层条件、气藏特性、资源量及开发潜力进行准确预测。
本文将就煤层气数值模拟技术的应用进行深入研究，探讨其技术原理、应用现状及未来发展趋势。
二、煤层气数值模拟技术原理煤层气数值模拟技术基于物理原理和数学模型，利用计算机对煤层气的分布、流动、运移等过程进行模拟。
首先，通过地质勘探获取煤层信息，建立煤层气藏的数值模型。
其次，将相关地质数据、物性参数等输入模型，设置相应的初始条件和边界条件。
最后，运用数值计算方法（如有限差分法、有限元法等）对模型进行求解，得出煤层气的分布情况及开发潜力。
三、煤层气数值模拟技术的应用现状1. 资源评价：通过数值模拟技术，可以准确预测煤层气的资源量及分布情况，为煤层气开发提供可靠的资源保障。
2. 开发方案设计：在开发方案设计阶段，数值模拟技术可帮助工程师预测煤层气的产量、压力变化等关键参数，为制定合理的开发方案提供依据。
3. 风险评估：通过数值模拟技术，可以对煤层气开发过程中的风险进行评估，如地质风险、工程风险等，为决策者提供科学的决策依据。
4. 优化开采：在开采过程中，通过实时监测和调整数值模拟模型，可以优化开采方案，提高采收率。
四、煤层气数值模拟技术的优势与挑战优势：1. 提高预测精度：通过数值模拟技术，可以更准确地预测煤层气的分布、产量及开发潜力。
2. 减少成本：通过减少试采次数、降低风险等措施，降低开发成本。
3. 优化决策：为决策者提供科学依据，优化开发方案。
挑战：1. 数据质量：地质数据的准确性和完整性对数值模拟结果具有重要影响。
2. 模型复杂性：煤层气藏的复杂性使得建立准确的数值模型具有一定的难度。
3. 技术更新：随着科技的发展，需要不断更新数值模拟技术以适应新的地质条件和开发需求。
低渗致密气藏压裂返排数值模拟研究
y〇1.37No.6 June. 2018石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第37 6期2018 6 月油气工程低渗致密气藏压裂返排数值模拟研究王新杰$中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州450000)摘要:气井压裂返排情况直接影响着低渗致密气藏气井压后的产能和稳产时间。
考虑侵入区渗透率的损失、不同区域 相渗曲线的差异，同时考虑返排初期含水饱和度和地层压力的不均匀分布，应用局部网格加密、示踪剂追踪、饱和度分区等方法建立了压裂返排的气水两相黑油模型。
以示踪剂产量递减率定义了压裂返排结束的标志，研究了低渗致密气 藏压裂液的滞留机理，分析了裂缝导流能力和侵入区渗透率损失对气井稳产时间和初期阶段返排率的影响。
研究表明：平面上气体沿井眼处指进突破、侵入区高毛管力形成的渗吸效应、裂缝内部纵向上气椎的形成是造成低渗致密气藏压 裂液滞留的主要原因；裂缝导流能力在40 D.cm左右、侵入区渗透率损失系数在小于0.3时，既有利于压裂液的返排，同时又不会降低气井的稳产时间。
为制定压裂施工设计和指导压后产能评价工作提供了理论依据。
关键词：压裂返排;数值模拟；示踪剂；滞留机理中图分类号:TE377 文献标识码:A文章编号：1673-5285(2018)06-0003-06D01:10.3969/j.issn.1673-5285.2018.06.002Numerical simulation research on fracturing fluid flowbackin tight gas reservoirWANG Xinjie(Exploration and Development Research Institute of SINOPEC North China Oil andGas Company ,Zhengzhou Henan 450000, China)Abstract：Fracturing fluid flowback directly affects gas well production and stable production period. Considering permeability loss of invaded zone, the differences of relative permeability curve in different regions, uneven distribution of initial water saturation and formation pressure, the author establishes two phase black oil model about fracturing fluid flowback by using the technologies of local grid refinement, tracer tracking and saturation partition. Based on the criteria of tracer production decline rate, the author defines the mark of end of fracturing fluid flowback, studies the retention mechanism of fracturing fluid in tight gas reser-*收稿日期=2018-05-24基金项目：国家科技重大专项“低丰度致密低渗油气藏开发关键技术”，项目编号:2016ZX05048。
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。
水平井井筒与气藏流动耦合数值模拟研究
水平井井筒与气藏流动耦合数值模拟研究匡铁【摘要】Horizontal well technology is widely used in reservoir exploitation. Many scholars considers flowing in horizontal wellbore is variable mass flow. There is coupling flow between wellbore and reservoir. With the constant perfection and development of numerical simulation, most software can show simulation result in 3D viewer. Formula combined with research results can be used for analysis seepage law. Basing on horizontal well date in an actual oil field, research wellbore loss effect and coupling horizontal wellbore flow in gas reservoir using multi-segment wells in ECLIPSE software. Turbulent in wellbore is main factor which affects horizontal well productivity. Keeping lower producing pressure drop can prolong gas-free production period and improve production effect.%水平井技术不断发展与成熟,已经成为动用地质储量行之有效的方法,并逐渐在气藏的开发中广泛应用.随着水平井研究的不断深入,有大量学者认为,水平井井筒流动与直井有着明显区别.水平井水平段的流动是变质量流动,井筒与储层之间存在流动耦合.在水平井产能设计中不能忽略井筒损失的影响.近年来数值模拟技术不断完善,主流模拟软件已经推出模拟结果的三维显示功能.利用数值模拟软件,研究水平井井筒与储层的流动耦合,使理论公式计算与研究成果展示结合起来,能够更直观地认识渗流规律.主要应用Eclipse软件中的多段井模拟技术,以实际区块的水平井数据为基础,研究井筒损失对水平井的影响以及井筒与气藏的流动耦合规律,认为水平井井筒的紊流是影响水平井产能的主要因素,投产初期控制产气量,维持较低的生产压差,可以延长无水采气期,提高开采效果.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)018【总页数】3页(P4515-4517)【关键词】水平井;压力损失;多段井;Eclipse;耦合【作者】匡铁【作者单位】大庆油田勘探开发研究院,大庆163712【正文语种】中文【中图分类】TE375近年来随着水平井井筒渗流规律研究的不断深入，有大量学者认为，水平井井筒内流动是一种变质量流动，井筒内存在能量损失。
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藏工程 软件单一 分散 的缺 陷 ， 对提 高整个 系统油 气开采效率和 经济效益 有重要 的指导意义 。
关键 词 ：一 体化 ； 数值模 拟 ； 气藏稳 产 ； 动 态预 测 ； 生产 方案 优化
０引 言
气 田开 发 作 为一 项 系 统性 工 程 ， 涵 盖 了气 藏 动 态、 井筒 举 升 和地 面 集输 等 各个 生 产 环 节 。但 目前
２ ． ２气 井产 能递减 分析
该 气 藏属 于 低渗 致 密砂 岩气 藏 ， 大 多 数井 都 必
须 进行 加砂 压裂 改造 后 才 能 获得 工 业 气 流 ， 因此 多 采用射 孔完 井模 型 。利 用动 态分 析模 块对气 井 的生 产动态 进行 了拟合 ， 求取 气井 目前 地层 压力 、 井底 流 压、 裂 缝半 长等 动态资料 ， 然后 根 据气 井 目前 的地 层 参数 ， 利用 井筒分 析模块 计算 气井 目前 的无 阻流 量 ， 气井 产能递 减分 析表 明 ， 该气 藏产 能 递减迅 速 ， 个 别 井 由于初期 配产 高 ， 产水 量 较大 等原 因 ， 生 产一 年多 以来 ， 产 能递 减达 ９ ０ ， 但 采 用 井 下 节 流 工 艺 的气
筒
动 态 优 化 分 析
建立油气生产一体化模型
生 产 动 态 综 舍 分 析 地 面
高
压
油
气 藏 数 值
管
网
物
性
分
析 摸 Biblioteka 块 模 拟 模
模
块
模 块
优 化 设 计 ｝ ｊ ｝ 块
将 单 个 的生 产环 节 紧 密 的 连接 起 来 ， 不 仅 能 够 在气 田投 产前 对 各种 方 案设 想进 行 对 比评 估 ， 而 且 还可 以投 产后 跟 踪监 测 、 优化整 个 生产 运行 系 统 ， 以便 获
１ ． ３生产 动态 综合 分析 模块 （ ＭＢ ＡＬ）
生产 动态综 合 分析 模块集 成 了大量 经典 的动 态
分 析方 法 ， 包括 ： 物 质平 衡法 、 多层 合采产 量劈 分 、 蒙 特 卡洛 模拟 、 递 减 曲线 分 析 、 水驱前缘法、 气 藏 典 型 曲线法 等 。并 对 物 质 平 衡 的应 用 进 行 了 发 展 和 创 新， 不 仅能对 油气 藏 进行 常规 的储量 和压 力复算 ， 还
取最 高 的开 采效 率 和经 济效益 。
拄制连接器模块 整个生产运行系统预测和优化
图 １
１ 软 件 功 能模 块 及 特 点
Ｉ Ｐ Ｍ 生产 一 体 化 数 值 模 拟 软 件 主要 包 括 地 面 管 网优化 设 计模 块 、 井 筒 动态优 化 分析 模 块 、 生产动 态 综 合分 析 模块 、 高压 物性 分析 模 块 、 油气 藏数 值模
Ｉ Ｐ Ｍ 气 藏 生 产 一体 化 软件 数值 模 拟 研 究
黄万书 倪 杰
中国石化 西 南 油气分公 司工程技 术研 究 院
摘 要 ： 目前许 多商业软 件对 气藏 的研 究基本上是逐 点分析 ， 系统分析 的准确性和及 时性难 以保证 ，
已不能完全 满足 生产 的需要 。因此结合 气 田现状 和 系统整 体研 究 的实 际需求 ， 开展 了 ｌ Ｐ Ｍ 软件 生产
作者 简 介 ：黄万 书（ １ ９ ８ ４ ～） ， 硕士研究生 ， 研究方 向为采 油气技术 。
石 油 工 业 计 算 机 应 用
２ ０ １ ３年 ６月
１ ． ４ 高压 物性 分析 模块 （ Ｐ ＶＴＰ） 高压 物性 建模 和分 析模 块是 一个 油藏 流体 描述 软 件包 ， 可作 为单 独 的分 析 工 具 ， 也 可 以生 成 黑 油 、
拟模 块 、 控制 连 接器模 块 （ 如图 １ ） 。 １ ． １地 面管 网优 化设 计模 块 （ ＧＡＰ） 地 面管 网 优 化 设 计 模 块 （ ＧＡＰ ） 是 一 体 化 软 件 的地 面集 输 部分 ， 可 实 现 全 油 气 田的 地 面 管 网设 计 和整 个生 产 系统 的优 化 。与 Ｉ Ｐ Ｍ 其 他 模 块 连接 ， 对
筒流动进行动态分析 ， 绘制气井 流人 动态 曲线 ， 分析井 口油压 、 油管尺寸对流出动态 的影 响， 为气井 选择合理 生产管柱 和 分析 生 产 动态 提供 可靠 地 技术 支 撑 。另 外， 还可用于人 工举 升和 自喷举升设计 ， 强化 了实际数 据 与理论模型的耦合 ， 确保 了举升设计 的可靠性 。
２ ０ １ ３年 第 ２ 期 总第 ７ ８ 期
石 油 工 业 计 算 机 应 用
Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
Ｔｏ ｔ ａ １ ７ ８ １ ３
・
综述 ・
能 基 于历史 拟合 对未 来 的注水 、 注气 、 亏 空填充 等进
行 动态 预测 。
多相 流全 组 分从 油 藏 到地 面进 行 一 体 化 数 值 模 拟 、
优 化 和预 测 。 １ ． ２ 井 筒动 态优 化分 析模 块 （ Ｐ Ｒ ０Ｓ Ｐ Ｅ Ｒ） 井筒动态分析优化模块可对单井 的地层 流动、 井
一
体化 数值模拟 。该软件 主要 包括地 面 管 网优 化设 计 、 井筒动 态分析 、 生产动 态综 合分析 、 高压 物性
分析 、 油气藏数值模拟 、 控制连接 器等功 能模 块 。利用 该软 件 可进行 气 井生产 历 史拟 合 、 气井产 能递 减分析 、 气 井合理 生产 管柱研 究 、 气藏稳 产预 测 、 气藏 生产 动 态预 测、 气藏 生产 方案优化 等 ， 填 补 了气