油藏數(shù)值模擬方法

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1、第一章油藏數(shù)值模擬方法分析1.1油藏數(shù)值模擬1.1.1油藏數(shù)值模擬簡述油藏數(shù)值模擬是根據(jù)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)實際情況，通過建立描述油氣藏中流體滲流規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，并利用計算機(jī)求得數(shù)值解來研究其運動變化規(guī)律。其實質(zhì)就是利用數(shù)學(xué)、地質(zhì)、物理、計算機(jī)等理論方法技術(shù)對實際油藏的復(fù)制。其基礎(chǔ)理論是基于達(dá)西滲流定律。油藏數(shù)值模擬就是利用建立起的數(shù)學(xué)模型來展現(xiàn)真實油藏動態(tài)，同時采用流體力學(xué)來模擬實際的油田開采的一個過程?；驹硎前焉a(chǎn)或注人動態(tài)作為確定值，通過調(diào)整模型的不確定因素使計算的確定值(生產(chǎn)動態(tài))與實際吻合。其數(shù)學(xué)模型，是通過一組方程組，在一定假設(shè)條件下，描述油藏真

2、實的物理過程。充分考慮了油藏構(gòu)造形態(tài)、斷層位置、油砂體分布、油藏孔隙度、滲透率、飽和度和流體PVT性質(zhì)的變化等因素。這組流動方程組由運動方程、狀態(tài)方程和連續(xù)方程所組成。油藏數(shù)值模擬是以應(yīng)用數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的用來再現(xiàn)油田實際生產(chǎn)動態(tài)的過程。具體是綜合運用地震，地質(zhì)、油藏工程、測井等方法，通過滲流力學(xué)，借助大型計算機(jī)為介質(zhì)條件建立三維底層模型參數(shù)場中，對數(shù)學(xué)方程求解重現(xiàn)油田生產(chǎn)歷史，解決實際問題。油藏數(shù)值模擬技術(shù)從50年代的提出到90年代間歷經(jīng)40年的發(fā)展，日益成熟?，F(xiàn)在進(jìn)入另外一個發(fā)展周期。近十年油藏數(shù)值模擬為油田開發(fā)研究和解決實際決策問題提供強(qiáng)有力的支持。在油

3、田開發(fā)好壞的衡量、投資預(yù)測及油田開發(fā)方案的優(yōu)選、評價采收指標(biāo)等應(yīng)用非常廣泛。油藏數(shù)值模擬功能包括兩大部分：①復(fù)雜滲流力學(xué)研究，②實際油氣藏開發(fā)過程整體模擬研究，且可重復(fù)、周期短、費用低。圖1油藏數(shù)值模擬流程圖1.1.2油藏數(shù)值模擬的類型油藏數(shù)值模擬類型的劃分方法有多種，劃分時最常用的標(biāo)準(zhǔn)是油藏類型、需要模擬的油藏流體類型和目標(biāo)油藏中發(fā)生的開采過程，也可以根據(jù)油氣藏特性及開發(fā)時需要處理的各種各樣的復(fù)雜問題而設(shè)定，油氣藏特性和油氣性質(zhì)不同，選擇的模型也不同，還可以根據(jù)油藏數(shù)值模擬模型所使用的坐標(biāo)系、空間維數(shù)和相態(tài)數(shù)來劃分。以油藏和流體類型來劃分，其模型有：氣體模

4、型、黑油模型和組分模型；以開采過程來劃分，其模型包括：常規(guī)油藏、化學(xué)驅(qū)、熱采和混合驅(qū)模型。以油藏和流體描述為基礎(chǔ)的油藏模型分為兩類：黑油模型和組分模型。（1）黑油模型，是常規(guī)油田開發(fā)應(yīng)用的油藏數(shù)值模型，用于開采過程中，對油藏流體組分變化不敏感的情況，是最完善、最成熟的。黑油模型假設(shè)質(zhì)量轉(zhuǎn)移完全取決于壓力變化，適應(yīng)于油質(zhì)比較重的油藏類型，在這些模型中，流體性質(zhì)Bo、Bg、Rs決定PVT的變化，如普通稠油及中質(zhì)油的油氣藏。（2）組分模型，應(yīng)用于開采過程中對組分變化敏感的情況。這些情況包括：揮發(fā)性油藏和凝析氣藏的一次衰竭采油階段，以及壓力保持階段。同時，多次接觸混

5、相過程通常也采用組分模型進(jìn)行模擬。在組分模型中，適用于油質(zhì)比較輕、氣體組分比較高的油氣藏，使用三次狀態(tài)方程表示PVT變化，如輕質(zhì)油或凝析氣藏。（3）根據(jù)一些特殊開采方式的需要而形成的其他類型的數(shù)值模型，如熱采模型、注聚合物驅(qū)油模型、化學(xué)驅(qū)油模型、裂縫模型等。其中：熱采模型使用了物質(zhì)平衡方程和能量守恒方程，也用到了組分模型的方法；化學(xué)驅(qū)油模型與黑油模型有所不同，其附加的守恒方程是用來表示驅(qū)油工程中的某種化學(xué)用劑的變化。這些模型都是以黑油模型或組分模型為基礎(chǔ)演變而來的，采用了最靈活的假設(shè)條件和計算方法，只不過在編程過程中加入了一些與特殊開采相應(yīng)的方程。（4）按照

6、研究的需要和地質(zhì)模型的維數(shù)來區(qū)分，一般油藏數(shù)值模擬模型可分為一維的平面和垂直模型，二維的平面{x,y}和剖面{x,z}模型、柱坐標(biāo){y,z}中二維2D的錐進(jìn)模型，直角坐標(biāo)系{X,Y,Z}中的三維3D模型。一維模型可用于有關(guān)實驗室?guī)r心驅(qū)替的模型，二維的平面模型主要研究平面上油水運動規(guī)律，不考慮層間的影響；二維的剖面模型主要用來研究層間非均質(zhì)的影響；二維的錐進(jìn)模型主要用來研究油井不同射開井段、不同開采強(qiáng)度對氣、水錐進(jìn)的影響；三維模型主要研究一個井組、一個區(qū)塊甚至整個油藏的開發(fā)動態(tài)和開發(fā)指標(biāo)。1.2油藏數(shù)值模擬方法油藏數(shù)值模擬方法是利用計算機(jī)技術(shù)模擬地下油氣藏開采

7、、驅(qū)替的過程，是石油地質(zhì)人員科學(xué)認(rèn)識、評價油藏的重要技術(shù)手段。例如，中石油公司進(jìn)行的前處理的地質(zhì)建模工作、清華大學(xué)核研院研發(fā)的油藏數(shù)值模擬管理平臺（PNSMP）、大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院研發(fā)的VIP和Simbest格式數(shù)據(jù)文件相互轉(zhuǎn)換的程序等。油、氣、水三相流廣泛存在于石油工業(yè)中，對于三相流的測量具有重要的意義。現(xiàn)在，油藏數(shù)值模擬方法已可用于解決大量的復(fù)雜油藏工程問題。如砂巖油藏中考慮油層中各種非均質(zhì)變化以及重力、毛管力、彈性力等各種作用力的三維三相多井系統(tǒng)的滲流問題，考慮多相、多組分間相平衡關(guān)系和傳質(zhì)現(xiàn)象的多相、多組分三維滲流問題等。油藏數(shù)值模擬

8、方法不僅在理論上用于探討各種復(fù)雜滲流問題的規(guī)律和機(jī)理