Eclipse油藏数值模拟经验
数值模拟基础及技术方法ppt课件
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求实 创新 超越
REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY
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四、网格模型格块属性
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定义网格模型格块属性
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网格模型格块属性
•描述各网格格块的大小尺寸和深度的参数称为几何参数。 •用来指定几何参数的关键字是：对于笛卡儿网格是TOPS，DX（或 DXV），DY（或DYV）；对于径向网格是TOPS，DR（或DRV），DTHETA （或DTHETAV）和DZ；对于角点网格是COORD和ZCORN。 •描述孔隙度、渗透率的参数称为属性参数。 •描述属性的参数是：PORO（），PERMX（Kx），PERMY（Ky）， PERMZ（Kz）。 •净厚比可以用关键字NTG（净厚比率）或DZNET（净厚度）来定义。 •用来显式定义一个网格是否是有效网格的关键字是ACTNUM。对于无 效网格，此值为0；对于有效网格则有一个统一的值。
战略地位 不确定性 资金密集
复杂性 高 高 高 未知性 风 技 效 间接性 险 术 益 一次性
仿真工具
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2、各种仿真工具优缺点
仿真工具
•室 内 实 验 •矿 场 试 验 •数 值 模 拟
周 期
相 似 性
费 用
重 复 性
代 表 性
短
好
低
一
次
差
长
好
高
一
次
中
短
好
低
无 限
好
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网格数据读取规则
•对于3D网格，网格块和节点是按照从左到右，从后到前，从 上到下的顺序排列的。 •网格的起始点并不是一定要从网格块（1，1，1）开始。 •X，Y，Z轴并不是一定要与I，J，K方向平行。
油藏数值模拟收敛性问题gulfmoon
油藏数值模拟收敛性问题gulfmoon1。
网格部分:网格正交性差和网格尺寸相差太大是导致不收敛的主要原因之一。
正交性差会给矩阵求解带来困难，而网格尺寸相差大会导致孔隙体积相差很大，大孔隙体积流到小孔隙体积常会造成不收敛。
解决办法:网格正交性差通常是在建角点网格时为描述断层或裂缝的走向而造成的。
在此情况下，最好能使边界与主断层或裂缝走向平行，这样一方面网格可以很好地描述断层或裂缝，另一方面正交性也很好。
在平面上最好让网格大小能够较均匀，在没有井的地方网格可以很大，但最好能够从大到小均匀过渡。
纵向上有的层厚，有的薄，最好把厚层能再细分。
在检查模型时应该每层每层都在三维显示中检查。
径向局部网格加密时里面最小的网格不要太小。
在ECLIPSE里用MINPV关键字可以把小于设定孔隙体积的网格设为死网格，这样通常会有用。
2。
属性参数:不合理的插值计算会导致属性分布很差，如果是从地质模型粗化为数模模型，通常问题不大，只是有时候数模人员自己插值时会有问题。
解决办法:有可能尽量用地质模型的数据，自己插值时可以加一些控制点使属性合理分布。
X,Y方向的渗透率最好相等或级差不大。
在井连通网格的Z方向渗透率不要设为0，如果想控制垂向流动，可给一个很小的值。
3。
流体PVT参数流体PVT参数会有两种可能的问题，一是数据不合理导致了负总压缩系数，二是压力或气油比范围给的不够导致模型对PVT参数进行了外插。
解决办法:检查PRT文件中的WARNING信息，如果在油藏压力范围内有负总压缩系数的警告，应该修改PVT参数，否则的化会有收敛性问题。
如果负总压缩系数是在油藏压力范围之外，可以忽略该警告。
此部分的修改主要可以小规模修改油和气的FVF和RS。
关于ECLIPSE如何计算负总压缩系数，参照ECLIPSE技术手册第936页。
在ECLIPSE中加EXTRAPMS关键字可以要求输出如果发生PVT插值后的警告信息。
在提供PVT表时，压力应该覆盖所有范围，包括注水后的压力上升。
数值模拟
一、数值模拟技术概述油藏数值模拟技术是现代石油工业发展的产物，随着科技的发展，数值模拟技术已被各大石油公司广泛应用，成为推动世界石油工业发展不可或缺的技术力量。
1、数值模拟技术的功能应用数值模拟技术可以进行初期开发方案模拟、对已开发油田进行历史拟合，并在历史拟合的基础上对油田开发进行动态预测。
在进行初期开发方案模拟过程中，我们需要应用数值模拟技术评价开发方式，以确立所研究的油田适合枯竭开采还是注水开发，当然，对于一些油藏条件比较复杂的特殊油气藏，还可能采用注蒸汽驱、火烧油层等开采方式。
此外，数值模拟技术还可以帮助我们选择合理的井网、开发层系，确定井位，确定合理的注采方式、注采比。
在应用数值模拟技术对已开发油田进行历史拟合时，我们需要核实地质储量，确定基本的驱替机理，确定产液量和生产周期，确定油藏和流体特性，并对剩余油分布规律进行研究。
在进行动态预测过程中，需要进行开发指标预测和经济评价，评价提高采收率的方法，对增产措施的效果进行预测，对油藏的潜力进行评价并确立提高采收率的方向。
2、数值模拟技术的内容油藏数值模拟技术包括三部分内容：数据输入、计算机运算、结果输出。
数据输入过程实际上是将所研究油田的资料读入计算机中，要完成这一过程，需要收集相关资料数据，包括网格划分、静态数据、高压物性资料、原始油气分布和压力变化、注采井动态资料、分层测试及试油试井资料、措施记录、特殊驱油方式下所需要的资料。
通过对这些资料进行分析和研究，可得到所研究油田的层面构造、储层厚度、孔隙度、渗透率、相渗、毛管压力、流体ＰＶＴ实验数组、产能、WOC、压力以及生产和注入控制数据，将这些数据读入计算机中，便完成了数据输入过程。
在应用计算机进行运算时，需要根据输入的相关数据建立数学模型，数学模型由偏微分方程、辅助方程和定解条件构成。
偏微分方程由流动项、源汇项和累积项三部分构成，受达西定律和物质守恒定律控制：达西定律确定流体的流动规律，流量则由物质守恒定律来确定，这两个定律是数值模拟技术的关键。
国内外油藏数值模拟软件
发展方向
系统耦合模拟
现在油藏模拟器的模拟对 象已经超过了油藏，而是 对整个油藏系统（包含油 藏，井，地面管网，设 备）进行全隐式的模拟。 全系统的耦合模拟可以达 到更精确的效果，只有依 赖于这样的模拟器，才能 实现真正的全局优化。
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
地质模型边界：
封闭边界：
无流动边界条件
流动边界：
常压边界条件 水体边界条件
② 边界 条件
井：
空间中点，线分布; 数量大； 控制手段类型多，
参数多变
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 ：
常见的油藏模拟器以 控制体积法为主，比较 严格的保证了质量守 恒。
地质模型非常复 杂，由于数据有限，模 型具有很大的不确定 性。
① 初始 条件
油藏岩石流体模型：
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 ：
特点：油藏信息较少，不确定性较大。 油藏开发中后期的模拟
通过历史拟合，整合动态数据，提高模型精度； 定量研究剩余油、气分布规律； 评价再投资风险； 确定加密井位，优化全油藏生产方案； 评价EOR手段，调整开发方案；
特点：油藏信息较丰富，理解比较透彻，模型相对精确。 油藏数值模拟还用于各种基础性机理研究。
国内外油藏数值模拟软件
中国石油大学（北京） 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
数值模拟培训讲义
数值模拟培训讲义---- Eclipse 软件应用部分第一部分: 数值模拟用数据资料准备第二部分Eclipse简介及建模步骤第三部分:地质建模及前处理模块GRID的使用第四部分:数值模拟计算结果分析及后处理部分第一部分数值模拟用数据资料准备在进行数值模拟之前，需要收集一些相关的数据，以便为后面的数值模拟作准备，这些资料总体来讲可以分为两大部分，一是静态资料，二是动态资料。
为方便数值模拟操作人员更好更全的收集这些资料，下面将这些必要的资料作一总结如下：（一）静态资料1. 小层数据表或等值线图[包括砂层厚度、有效厚度（或净毛比）、顶部深度、孔隙度、渗透率等]；2. 地质储量及地层、油藏特点的总结报告；3. 油、气、水高压物性PVT数据；4. 油水、油气相渗曲线数据和毛管压力曲线数据；5. 原始地层压力、温度、压力系数数据；6. 油、气、水分布（原始饱和度）或压力分布或油水界面和油气界面；7. 井位分布图；8. 流体和岩石化验分析报告；（二）动态资料1. 射孔完井报告；2. 井史报告、压裂等措施；3. 系统测压资料；4. 试油、试井和试采资料（压力恢复曲线）；6. 油水井别，调整井位示意图；7. 油井生产（水井注水）数据报表：日产油、日产液、日产气、综合含水、压力累积产油（气、水、液）日注水、累积注水8. 区块综合生产数据统计报表：日产油（水、气、液）、采出程度、综合含水累积产油（气、水、液）日注水、累积注水第二部分Eclipse简介及建模步骤一、Eclipse简介Eclpise是斯伦贝谢公司开发的一套数值模拟软件，它界面好，图形输出功能强大，可输出两维和三维视图，并可以进行角度变换，能够很好处理断层，并能半自动进行敏感性分析。
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。
国内外油藏数值模拟软件
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 ：
边界条件
初始条件
运动规律
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：
模型信息来自地 震、地质、测井，试井 等各种方法，通过地质 统计学方法进行综合。
Kaneb服务公司和科学软件公司合并为后来的SSI公司,现被贝
6Hale Waihona Puke 克休斯收购，其开发的数值模拟软件为Simbest2。
1.油藏数值模拟技术整体概要介绍
1.4油藏数值模拟软件发展史
Ian cheshire博士于70年代在英国原子能源部率领小组开发
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PORES数值模拟软件。
CMG公司1977年成立于加拿大卡尔加里,其开发的数值模拟软件
液体的状态方程 气体的状态方程 岩石的状态方程
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
1.3.1几类典型的模拟器：
黑油模拟器 组分模拟器 热采模拟器 化学驱模拟器 流线法模拟器
各种常规油 凝析气藏的 稠油油藏蒸 聚合物，表 三维问题化
气藏的模拟； 开发设计； 汽吞吐设计； 面活性剂，碱 为一维问题；
4.各种主流油藏数值模拟软件的比较
2.国外油藏数值模拟软件介绍
2.1 ECLIPSE油藏数值模拟软件
2.1.1 ECLIPSE界面
2.国外油藏数值模拟软件介绍
2.1 ECLIPSE油藏数值模拟软件
2.1.2 ECLIPSE主要模块
Frontsim 流线法
油藏数值模拟培训_历史拟合的流程和方法
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。
004001-tNavigator_油藏数值模拟
Passion for GeosciencetNavigator高效精准的油藏数值模拟器趋于完美的最大并行处理设计tNavigator 有效地利用单机多核多CPU 进行计算（不收取附加并行费用），成为业界领先的并行油藏数值模拟器。
集群MPI 并行算法对多核工作站实行多CPU 并行运算 多核多CPU 集群的混合动力技术 高效的内存利用率多核之间统一的负荷分配 非均匀存储器存取tNavigator 所有模块均可并行运算多核CPU 集群的混合动力技术混合动力技术：即二级并行算法。
MPI 算法处理并行集群节点之间的同步，而线程技术是应用在每个节点CPU 和内核，以协调并行计算。
对巨型油藏模型，负载分配得到妥善处理，多核CPU 的集群运算速度最大可提高200倍。
=200!成功案例**油田: 世界最大油田之一，建立三相黑油模型，约500万活网格，近13000口井，40年生产历史。
集群配置:20个节点，40个CPU 的Xeon5650，240cores ，480 GB DDR31333MHz 的内存，4X 的Infiniband QDR （40 GB/ S ）。
基于上述便携式集群进行了RFD 并行算法的性能研究。
油藏模型中庞大的油水井射孔数据信息，对并行模拟是一个非常大的挑战。
但即使在这种极端条件下，混合算法仍然显示极佳的计算性能。
由上图可知，计算集群可以添加很多的内核，目前是没有限制的。
这种模式总的模拟时间是1小时22分钟，相比一个CPU 核心计算需57小时的时间，并行加速因子提速42倍！对于简单的油藏模型，其速度提高50-55倍。
目前行业的可扩展性主要受限于软件，而非硬件。
SMP+ MPI 混合算法提高HPC 集群性能高达10倍。
当集群节点有多个多核CPU 时，能实现最佳的性能。
功能齐全的动态油藏模拟器主要功能：1.黑油模型1-, 2-, 3-phase 模型 IMPES & 全隐式算法 双孔/双渗模型MPF -离散（张量渗透率控制） 岩石压实 垂相平衡先进的井管理和控制相渗和毛管压力，以及滞后效应 ……2.组分模型 挥发油 凝析气循环注气研究 ……3.热采模型活油 (使用 K 平衡值) 粘温性和相对渗透率的影响 热动力学性质，井控制，水体 无流体流动存在的网格热力学性质 上下盖层的热吸收和热损失 双孔/双渗模型 ……其他：模拟运行时的交互性显示、实时结果监测及强大后处理功能tNavigator 丰富的图形用户界面、配置文件和各种报告提供了详细同步数据监测情况，其实时监测功能帮助油藏工程师及时行模型的调整及历史拟合的运行监测。
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第八步
输入油藏初始参数(Initialization)
在图中所示的窗口中输入油藏初始参数。
第九步
添加水体(Initialization)
在图中所示的窗口中输入水体参数。
第十步
输入生产动态参数(Schedule)
分别在图中所示的窗口中定义井、添加井的限制条件等。
第十一步
选取输出格式(Sumary)
（4）初始流体饱和度和初始压力： 认为是确定参数。必要时允许小范围内修改。
油藏数值模拟工作流程
数据文件准备
初始化计算 生产史拟合 动态预测
结果输出
设定动态控制模式
控制模式的自动切换
含水率上升， BHP下降。
此后，也
BHP
产油量
—18，000天， 产水量稳定 下降。
结束
可调参数
1、岩石数据： a.渗透率 b.孔隙度 c.厚度 d.饱和度 2、流体数据： a.压缩性 b.PVT数据 3、相对渗透率数据
4、单井完井数据： a.表皮效应 b. 井底流动压力
参数的可调范围 1
（1）孔隙度： 如果油层大量岩心分析资料表明，油层部分孔隙度在 19％到21％之间，平均为±20％，变化范围不大。则把孔 隙度视为确定参数，不做修改，或允许改动范围在±3％ （2）渗透率： 渗透度在任何油田都是不定参数。这不仅是由于测 井解释的渗透率值和岩心分析值误差较大，而且根据渗 透率的特点，井间的渗透率分布也是不确定的。因此对 渗透率的修改，允许范围较大，可放大或缩小2～3倍或 更多。
油藏数值模拟工作流程
数据文件准备
初始化计算 生产史拟合 动态预测
结果输出
数模工作的主要成果
Eclipse操作流程
第一步
启动Eclipse及运行Office
第二步
在Office界面中新建工程
第三步
在Office界面中启动Data建模
第四步
输入模型基本参数(Case Definition)
力，必须有。
REGIONS ――按照一般属性及报告输出的需要定义子区域，可选 项。
SOLUTION
SUMMARY SCHEDULE
――定义初始条件，必须有。
――定义需要进行输出的生产曲线。可选项。 ――定义完井数据、井流量数据、井的约束限制数据及 模拟控制等数据，必须有。
油藏数值模拟工作流程
数据文件准备
分别在General、Reservoir、PVT等输入相应的基本参数。
第五步
输入网格参数(Grid)
分别在Geometry和Properties等输入相应的参数。
第六步
输入流体高压物性参数(PVT)
分别在图中所示的窗口中输入岩石和流体的PVT的参数。
第七步
输入相对渗透率曲线(SCAL)
分别在图中所示的窗口中输入油水和油气相渗曲线。
14，000—
就是在 1600天，BHP到 在 在 3500 2500 —— 到14 ，000天 3000psi 达最低限 。 3500天之间， —— 14 天 ， 时，BHP又降 向前推进的水前缘 产水量固定， 2500 在 天，产水 000 天，外部 在1600 —— 到最低限 带到达该井，但还 产油量下降， 量达到 提供的压力 2500天之间时， 3000psi。此 没有提供足够的压 BHP 上升 2000stb/day的上 支持开始下 水的前缘继续 时水体及注入 力支持使BHP 大于 （由于水区 限，井的控制又 降，此时 BHP 推进， 稳 井的支持已经 3000psi。此时的井 水及注入水 自动切换到产水 BHP 开始稳 3000psi 定在 上。 的进入）。 不能维持所需 切换到压力控制。 量的控制上。这 定下降，而 产油量下降， 的压力，该井 产水量 BHP 样做可使得 产水量固定 含水率上升。 又切换到BHP 保持在至少 在 压力控制。 3000psi以上。 2000stb/day 。
分别在图中选择输出控制参数。
第十二步
运行计算(Run)
对所建立的模型进行运行计算。
Thanks
4、井数据 提供井、完井位置、生产/注入速率、井组及其它数据如表皮 系数、井半径等
5、其它： 聚合物参数等。
Eclipse数据文件结构
主运行文件: *.DATA
Eclipse数据文件结构
ECLIPSE的输入数据文件（*.DATA）包括以下部分：
RUNSPEC GRID EDIT PROPS ――定义模型的一般特征，必须有。 ――定义网格的几何形态及岩石物性数据，必须有。 ――对GRID部分属性进行修改，可选项。 ――定义PVT数据、岩石的压缩性、相渗曲线及毛管压
Eclipse
数值模拟经验
油藏数值模拟的作用
1 2 研究剩余油分布 开发方案优化
油藏数值模拟工作流程
数据文件准备
初始化计算 历史拟合 动态预测
结果输出
所需的数据
1、静态油藏描述数据 提供每一个网格单元的尺寸、深度、孔隙度及渗透率。 2、PVT及岩石性质数据 提供流体的地层体积系数、黏度、密度、气油比、岩石及油水 的压缩系数、相对渗透率及界面毛管力曲线。 3、初始化数据 提供平衡区，如流体界面、参考深度、压力及毛管力。
参数的可调范围 2
（3）岩石与液体的压缩系数： 液体的压缩系数是实验测定的，变化范围很小，认为 是确定的。而岩石的压缩系数虽然也是实验室测定的，但受 岩石内饱和液体和应力状态的影响，有一定变化范围，而且 与有效厚度相连的非有效部分，也有一定孔隙和流体在内， 在开发过程中也起一定弹性作用。考虑这部分影响，允许岩 石的压缩系数可以扩大一倍。
用枚举的方式给出每一 个单元的初始饱和度及 压力。
油藏数值模拟工作流程
数据文件准备
初始化计算 历史拟合 动态预测
结果输出
拟合对象
拟合对象 包括产量 含水、压 力等
拟合步骤
一般把产量作为已知条件来拟合其它动态参数
开始 初始平衡状态检查 拟合油田平均压力 拟合单井压力 拟合油田综合含水 拟合单井含水
初始化计算 历史拟合 动态预测
结果输出
初始化阶段的工作
数据查错： 1、文本方式 --- *.PRT 2、OFFICE 环境中。 储量拟合： 1、油水界面深度检查。 2、油藏每一层边界检查。
初始化方法
给定平衡区数据：
提供毛管压力，油水界面深 度、油气界面深度和基准深度的 压力数据，软件会根据这些数据 自动计算出每一个网格的压力和 饱和度。