油藏数值模型现状及发展趋势

油藏数值模型现状及发展趋势

吴晰

一、前言

随着计算机工程、数学模型和油藏工程等学科的不断发展以及

融合，油藏数值模拟技术得到不断的发展和广泛的应用并日趋成熟完善。通过油藏数值模拟可以掌握油藏的整体规律;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的经济效益。试井分析方法随着测试手段的提高，经历了常规试井分析方法和现代试井分析方法的发展和完善，成为油藏精细描述和油藏开发动态调整的重要工具。

二、油藏数值模拟技术现状及发展趋势

2.1 渗流模型综述

渗流模型有以下几种分类：

A.按渗流性质分为黑油模型、组分模型、混相驱模型、热采模

型及化学驱模型等

B.按油藏类型分为砂岩油藏模型、裂缝性油藏模型、气藏模型、凝析气藏模型及复杂断块模型等

C.按模型解法的隐式程度分为IMPES方法、半隐式、交替隐式、全隐式及自适应隐式等

D.按线性方程组得解法分为各种节点排序方法、各种直接法及

各种迭代法等

E.按井的处理方法分为常规处理方法和隐式井底压力方法，并可对井、区块或油田给定各种边界条件。

总结各种模型的共同点就是先进行微元体分析用积分或微分方法导出系统的质量守恒方程，然后将运动方程和状态方程代入，在此基础上，根据实际问题的需要进行各种必要的简化和处理。

2.2 数值求解方法

从大的方面而言，离散求解方法主要有四类：有限差分法、有限元法、边界元法及有限体积法。

他们各有优缺点，有限差分法最为成熟，占主导地位，但是在处理网格方向、复杂边界及稳定性方面有局限性。有限元法可克服这些问题，但是它不太适用于点源和点汇问题。边界元法是最新兴起的一种解法，它的优点是使问题的维数降低一维，从而使数据准备工作量大为减少，但是求解复杂的边界积分方程及方程推导比较复杂。2004年刘青山、段永刚等用边界元法处理复杂油藏边界及分析油藏不稳定渗流问题。

在网格离散后形成大型的代数方程组得解法上主要有直接法，迭代法和预处理共轭梯度法。可根据求解的问题和方程的特点加以选择。

2.3 油藏数值模拟技术的发展趋势

如今油藏数值模拟在软件及模型的技术上已经很成熟了。国际各大公司的主打油藏数值模拟软件也日趋完善。他们面临的主要难题在于对油藏的认识及理论上难有质的飞跃，需研究新型的物理化学问题、建立新型的数学模型以及对新型的数学模型求解的数值算法

三、油藏数值模拟技术———数值试井

3.1 数值试井的研究现状

油藏数值模拟技术在经过了近50年的发展后，到现阶段对于均质油藏、单相渗流范畴的试井设计与分析解释已经比较容易实现。复杂、多变的非均质油藏以及多相流试井问题相对于均质单层单相流问题而言，其复杂形态急剧增加，分析求解简化条件太多。油藏数值模拟技术在处理复杂、多变的非均质油藏以及多相流方面的优势与试井油藏工程方法结合即促进了数值试井理论的形成和发展。最具有代表性的主要有3种方法：Perrine-Martin方法、Raghavan 方法、压力平方法。由于数值试井的研究最近几年才起步发展，国内外的研究差距并不大。另外，在同样的情况下，PEBI网格数比混合PEBI网格数要多，计算速度自然要减慢。

由此可以看出数值试井方法从最初的单纯的有限差分法，发展到针对具体的模型和边界条件，选择不同的数值模拟方法如有限元法、有限体积法、边界元方法等。

3.2 数值试井的发展趋势

从试井解释应用来讲，数值试井的两个主要的发展方向为：

a.油田开发的初期阶段—地质方向，将成为油藏精细描述的重

要辅助手段

b.油田开发的中后期——采油及油藏工程方向，为油田开发方

案调整提供更详细的动态信息，辅助调整滚动油田开发方案。

具体体现为：

1、对强非均质的多层油藏进行精细数值试井解释，确定渗

透率变化剖面。

2、应用高速非达西渗流机理对气藏尤其是凝析气藏的试井

解释。

3、利用多井试井资料解释油藏横向非均质及确定含有饱和

度的变化动向。

4、应用稠油的渗流规律解释稠油油藏开发过程中饱和度、

压力场及温度场变化，为稠油油藏的产量递减模式研究提

供有力的辅助信息。

5、由于数值试井充分发挥了油藏数值模拟技术的优势，因

此利用它可以解释长时的测试资料，确定生产过程中的油

藏非均质及饱和度的变化动态，为及时调整开发方案提供

最佳的手段。

参考文献

[1]刘曰武等，试井分析理论和应用的发展，测井技术，2004，8（2）：69-74

[2]蒋延学等，油藏数值模拟技术发展综述，河南油田，2000，14（5）：19-21

[3]吴霞，油藏数值模拟技术在试井分析中的应用，石油工业计算机应用2006， 14 （3）：32-34

[4]何琦，试井分析在油气藏数值模拟中的应用，天然气勘探与开发，2005，28（1）：28-30