油藏数值模拟目的

数值模拟的目的(一)、为什么开展油藏数值模拟工作研究和开发一个油田是一个复杂的综合性的科技问题，高精度的地震资料的处理解释提供研究区域的构造、断层、边界及其走向，但地震纵向分辨率受到限制，不能很好的反映一个同相轴(地震道) 中沉积砂体的物性变化特征；测井可较好的反映到小于1米以下沉积砂体的物性特征，提供可靠的地层对比结果。

但作为新老油田开发方案的研究及剩余油分布的研究，是地震、地质、测井理论方法都无法做到的。

地质上仅定性或半定量分析，测井用于生产监测不能以点带面。

惟独油藏数值模拟工作可再现生产历史，定量分析剩余油潜力；并做到室内研究投入少、时间短，还可进行开发方案优选及经济评价工作。

所以总公司强调开发方案的部署一定要开展数值模拟工作。

值得强调的是油藏数值模拟工作提倡一体化，注重前期的地震解释和测井解释即油藏描述工作。

(二)、油藏数值模拟的目的在进行油藏数值模拟工作前，首先应根据油田开发过程中存在难以解决的实际问题，提出开展此项工作的目的及意义，即最终所要达到解决问题的目标是什么？一般通过油藏数值模拟可进行以下研究工作：1. 初期开发方案的模拟1) .评价开发方式；如：枯竭开采、注水开发等。

2) .选择合理井网、开发层系、确定井位；3) .选择合理的注采方式、注采比；4) .对油藏和流体性质敏感性研究。

2. 对已开发油田历史模拟1) . 核实地质储量，确定基本的驱替机理(如：是天然驱，还是注水开发。

)；2) .确定产液量和生产周期；3) .确定油藏和流体特性；4) .提出问题、潜力所在区域。

3. 动态预测1) .开发指标预测及经济评价2) .评价提高采收率的方法(如：一次采油、注水、注气、化学驱等)3) . 剩余油饱和度分布规律的研究,再现生产历史动态诸如：研究剩余油饱和度分布范围和类型；•单井调整：改变液流方向、注采井别、注水层位；•扩大水驱油效率和波及系数；4) .潜力评价和提高采收率的方向诸如：• 确定井位、加密井的位置；•确定油田开发最大产液量、产量对采收率的影响；•确定地面和井的设备。

5）．专题和机理问题的研究诸如：•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；•研究不同开发层系对油藏动态的影响；•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；•校验油藏数据；•为谈判和开发提供必要的数据。

无论是对油藏进行初期开发方案、已开发油田历史模拟，还是动态预测的数值模拟工作，都要求油藏工程师要有针对性的拟定出能解决油田开发实际问题的数值模拟工作详细计划，及其开展此项工作的目的和应达到的目标是什么。

油藏数值模型的类型实际上黑油模型是最常用的，而组分模型比较少用，一般除非用到凝析气藏或者是混相驱，都不会用组分模型，而热菜聚合物等等，实际上也就是黑油或者组分的再发展，本质上变化不多。

油藏数值模型的类型是根据油气藏特性及开发人员需要处理的各种各样的复杂问题而设定的，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同。

（1）黑油模型，是常规油田开发应用的油藏数值模型，顾名思义，是适应于油质比较重的油藏类型，如普通稠油及中质油的油气藏。

（2）组分模型，适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏，如轻质油或凝析气藏。

（3）根据一些特殊开采方式的需要而形成的其他类型的数值模型，如热采模型、注聚合物驱油模型、化学驱油模型、裂缝模型等。

这些模型都是以黑油模型或组分模型为基础演变而来的，只不过在编程过程中加入了一些与特殊开采相应的方程。

（4）按照研究的需要和地质模型的维数来区分，一般油藏数值模拟模型可分为一维的平面和垂直模型，二维的平面和剖面模型、二维的锥进模型，三维模型。

二维的平面模型主要研究平面上油水运动规律，不考虑层间的影响；二维的剖面模型主要用来研究层间非均质的影响；二维的锥进模型主要用来研究油井不同射开井段、不同开采强度对气、水锥进的影响；三维模型主要研究一个井组、一个区块甚至整个油藏的开发动态和开发指标。

油藏数值模拟数据录取的准备工作在数据录取工作中，建立精细的油藏地质模型是模拟工作成败的关键；而对生产数据的正确分析、合理取舍、根据生产情况合理分层和划分时间阶段步长，即录入生产数据卡工作也极为重要。

油藏模拟工作要研究油田开发中的问题很多，不可能一律对待，也不可能在一个模型里都予以满足，需根据研究任务和客观许可条件建立相应的地质模型。

（一）建立油藏地质模型1. 在油藏描述的基础上建立油藏地质模型开展油藏描述工作，对油藏的地质、油层非均质特征，沉积相的详细描述和研究，根据油藏沉积相研究建立该油藏特征的沉积模式。

油藏描述分析的目的是综合所有的测井、岩心和生产测试等资料来得出一个与全油田一致的储集层模型。

对各种未知的基本参数例如：对顶面深度、砂厚、孔、渗、饱等空间分布的评价中最大限度地发挥现有测井资料的作用，同时将这些参数结合所需储集层的几何特性参量进行计算，并结合地质沉积相分析提供出更为精细、完善的油田地质模型。

确定一个油藏地质模型所需的许多参数，在油藏勘探试采阶段或初期刚投入开发阶段用有限几口井的资料进行计算、解释及建模其精度是不高的，这些参数初始误差越大，则通过历史拟合达到令人满意的油藏特征描述所需的时间越长。

所以，无论在对老区或新区进行数值模拟时，应对所选区块选用所有的井（特别是“关键井” ）开展油藏描述工作，进行全面的分析研究。

2. 运用油藏描述技术对地质沉积模型进行地层网格化根据实际油田数值模拟所建立网格的需要，进行油藏描述工作时，即可对沉积地质模型进行相应的网格化，这样网格化的模型既能代表油藏沉积相的地质特征又有利于计算机数模作。

3. 运用油藏描述技术提供相应沉积模式的地质参数根据建立的油层沉积模式，提供砂岩、孔、渗、饱等参数的分布模式，并核实地质储量。

二）网格选择通过以上工作，可建立更为精细、完善的地质模型。

而在目前的实际工作中，大多数的老区块并没有开展过此项工作。

仅能做得是将各井点参数按网格划分的层系进行厚度加权平均，其结果是厚层贡献值大，薄层贡献值低，实际模拟中很有可能掩盖这样或那样的一些矛盾。

如：现有测试资料反映，注水开发油田，注入水沿高渗薄层（厚度为0.5m）突进，造成水淹。

而要降低这样的矛盾，只能把焦点倾注于网格层系的划分上，这便是以下所要谈到的问题。

在一个区块的模拟研究中，合理有效的选择网格必须考虑以下几个问题。

1. 网格的定向•网格的界限要与天然的非流动边界相符合，包括整个系统的矩形网格应最大可能的重迭在油藏上；•网格应包含有所有的井位（包括即将完善的新井、扩边井）•网格方向要与流体流动的主要方向（沿主河道方向，即平行渗透率的主轴）和油藏内天然势能梯度吻合；•网格的定向尽量减少死接点数目。

2. 网格的尺寸•网格越多，每个时间步长中所需计算的数学问题越多，机时费用越多；•当时间步长由最大饱和度所控制时，较小的网格通常使最大可允许时间步长减小；•一般邻井之间至少要有2〜3个空网格或更多，使其能反映油藏结构和参数在空间的连续变化，同时足够的网格能控制和跟踪流体界面的运动；•如果模拟前考虑井网加密方案，应确定适当的加密井井位和网格尺寸；3. 纵向网格的划分•除考虑本身按沉积韵律划分的层系外，还要考虑生产过程中的整体改造工作，如：补层、压裂酸化、堵水等等；同时，对生产特征（如：底水锥进、气顶等）都应合理考虑，对一个层系中的细分小层问题更是如此；4. 不规则网格的选择需按实际情况酌情考虑，如井网密度大的井区，相邻的油、水井之间用一个空白网格分开，或处在相邻的网格中也是允许的，必要情况下可考虑井点网格加密。

（三）数据录入准备1. 表格数据主要指岩石物性、流体性质。

•油气PVT数据表（高压物性分析）;•水及岩石PVT性质（高压物性分析）；•油水相对渗透曲线；•毛管压力曲线（岩心压汞实验）等；•井筒流动数据。

2. 网格数据•油藏顶面海拔深度；•砂层厚度（有效）；•孔、渗、饱参数岩石类型等。

3. 动态数据•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。

•对于黑油油藏，PVT数据极为重要，其数据由地层体积系数、溶解油气比和粘度作为压力的函数表所组成；•表格数据要求变量与自变量之间的关系要光滑，女口：不光滑的油水两相渗透率曲线，将导致拟合的含水曲线差枝不齐，导致迭代不收敛等问题。

油藏数值模拟历史拟合方法及技巧数值模拟过程（特别是历史拟合）是一项复杂的、消耗人力和机时的繁琐工作，如不遵循一定步骤，掌握一定技巧，可能陷入难以解脱的矛盾之中。

一般认为，同时拟合全区和单井的压力、含水和油气比难以办到，必须将历史拟合过程分解为相对比较容易的步骤进行。

历史拟合一般采取以下几个步骤：1 •确定模型参数的可调范围；2•对模型参数全面检查；3•历史拟合；1 ）.全区和单井压力拟合；2）.全区和单井含水拟合；3）.单井生产指数拟合。

（一）确定模型参数的可调范围确定模型参数的可调范围是一项重要而细致的工作，需收集和分析一切可以利用的资料。

首先分清哪些参数是确定的，哪些参数是可调的。

资料及专家介绍：•孔隙度允许修改范围土30%;•渗透率视为不定参数，可修改范围土3倍或更多；•有效厚度，由于源于测井资料，与取心资料对比偏高30 %左右，主要是钙质层和泥质夹层没有完全挑出来，视为不定参数，可调范围-30%左右；•流体压缩系数源于实验室测定，变化范围小，视为确定参数；•岩石压缩系数源于实验测定，但受岩石内饱和流体和应力状态的影响，有一定变化范围；同时砂岩中与有效厚度相连的非有效部分，也有一定孔隙和流体在内，在油气运移中起一定弹性作用。

因而，允许岩石压缩系数可以扩大一倍；•相对渗透率曲线视为不定参数，允许作适当修改；•油、气的PVT性质，视为确定参数；•油水界面，在资料不多的情况下，允许在一定范围内修改。

（二）对模型参数全面检查工资油藏数值模拟的数据很多，出现错误的可能性很大。

为此，在进行历史拟合之前，对模型数据进行全面检查是十分必要的。

数据检查包括模拟器自动检查和人工检查两方面，缺一不可。

模拟器自动检查包括：1 、各项参数上下界的检查对各项参数上下界的检查，发现某一参数超过界限，打出错误信息。

1）.检查原始地质储量并与容积法计算进行比较；N = 77585A X h XQX Soi/Boi2）.检查所有原始油藏性质图和输入数据。

2、平衡检查在全部模型井的产率（注入率）都指定为零的情况下，进行一次模拟计算，其结果应是油藏状态参数（压力场和饱和度场）应该与油藏初始状态参数一致，无任何明显变化，流体应该是处于平衡状态。