油藏数值模拟入门指南拟合的时候可以改变岩石压缩系数吗

果规定了井底压力,那么产量可以根据所维持的压力来;(2)数据准备要点;1)建立网格参数场;各大数值模拟软件(如:WorkBench、DES;①选择合理的网格系统;在前面已叙述了网格的发展状况;②网格定向;网格的边界要与天然的非流动边界相符合;应包含有效;③网格尺寸;选择网格尺寸,要根据实际模拟对象、目的及本单位计;2)建立网格属性参数场;根据各小层在参数井点
果规定了井底压力,那么产量可以根据所维持的压力来计算。
(2)数据准备要点
1)建立网格参数场。
各大数值模拟软件(如:WorkBench、DESKTOP―VIP、CMG等)都有前后处理软件,可用它们自身的前处理模块建立各种油藏性质的网格参数场,也可以用油藏描述结果来建立网格参数场。如何用这两种方式来建立网格参数场,将在后面详细介绍。但无论用哪种方式,首先都要建立合理的网格系统,建立网格系统。建立网格必须考虑以下几个方面的问题:
①选择合理的网格系统。
在前面已叙述了网格的发展状况。如何选择网格系统,一是要根据实际油藏的几何形态和地质特征,如果油藏的几何形态和地质结构都很复杂,则选用垂直平分网格;如果油藏的几何形态和地质特征都很简单,则选用直角坐标。二是要根据研究的问题及目的,对于大的油藏模拟问题,仅仅在油藏中饱和度或压力变化剧烈的区域需要细网格,使用标准的均匀网格将导致油藏某些部位不希望出现的小网格,在这种情况下,使用局部网格加密;对于研究锥进问题或井周围要获得精确计算等,可用局部网格加密,也可用混合网格。
②网格定向。
网格的边界要与天然的非流动边界相符合;应包含有效的井位;考虑液体流动的主要方向和油藏内的天然势能梯度;考虑油藏性质的方向;尽量减少死网格节点数。
③网格尺寸。
选择网格尺寸,要根据实际模拟对象、目的及本单位计算机的情况而定。若只是进行一些机理性研究,可选择较大尺寸的网格;若要作精细油藏数值模拟,提供加密井井位等研究时,就要用较小的网格尺寸,尤其是加密井周围,要用较小的网格;若要作非常大的油藏数值模拟研究,考虑到计算机的内存及计算速度,一般用较粗的网格。
2)建立网格属性参数场。
根据各小层在参数井点处的属性参数值,内插出各节点处的属性值(如孔隙度、渗透率、油藏顶部深度、有效厚度、砂岩厚度、初始饱和度、初始压力等),插值方式有最近井插值、确定性距离反比加权平均插值、统计性加权平均插值、克利金插值等。
3)建立表格数据。
用油藏数值模拟软件的前处理模型建立各种表格数据(如平衡区、相对渗透率、毛管压力、油气水的高压物性、输出区域等)
4)建立动态模型。
可用数模软件的前处理模型或手工编辑等方式建立动态模型,如Eclipse软件可用Schedule软件建立动态模型;WorkBench软件可用“生产数据分析”软件建立动态模型;DESKTOP―VIP软件用Prexec建立动态模型。网格数据、表格数据和动态模型就构成了模拟模型。
(三)模型初始化
在这一阶段,主要是对输入数据进行检查,并对油藏储量进行拟合,其步骤是:
1.软件依次读入及处理各部分数据。在开始读入下部分内容前,必须对本部分各种数据进行一致性检查。只有最后一部分例外,因为该部分数据是时间相关的,因此,总体上初始化时并不读入与处理。
2.软件开始运行的第一个任务是为输入的数据分配内存。
3.处理模拟网格的几何情况及属性,得到更利于流动计算的三维空隙体积、传导率、单元中部深度及可产生流动的网格间的连接。
4.在初始化时,计算油藏每一层的静压力剃度,并给每一个网格赋每一相的饱和度值。
5.储量拟合。
(四)生产史拟合
用已知的地质、流体性质和特殊岩心分析资料和实测的生产历史(产量或井底压力随时间变化),输入计算机程序中,将计算结果与实际观测和测定的开发指标(油层压力和综合含水率等)相比较。若发现两者间有相当大的差异,则说明所用的资料与实际油田资料差异很大,逐步修改输入数据,使计算结果与实测结果一致。
(1) 基本概念。
所谓历史拟合,就是用已有的油藏参数(如渗透率、有效厚度、孔隙度、饱和度等)去计算油田的开发历史,并将计算的开发指标(如压力、产量、含水率等).
与油田开发实际动态相对比。若计算结果与实测不一致,则说明对油田的认识还不清楚,输人参数与地下情况不符,必须作适当调整,修改后再进行计算,直到计算结果与实际动态相吻合或在允许的误差范围内为止。通过历史拟合,可以比较客观地认识油田的过去和现状,为开发动态预测打下基础。
(2)历史拟合的步骤。
历史拟合是个复杂的、消耗人力和机时的工作,如不遵循一定步骤,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、含水和气油比是没有希望的。必须将历史拟合过程分解为相对比较容易处理的步骤。历史拟合采取以下五个步骤:
1)确定模型参数的可调范围,
2)对模型参数全面检查,
3)全区和单井压力拟合,
4)全区和单井饱和度拟合,
5)单井生产指数拟合。
(3)确定模型参数的可调范围。
在历史拟合过程中,由于模型参数数量多,可调的自由度很大,而实际油藏动态数据的种类和数量有限,不能够惟一确定油藏模拟模型的参数。为了避免或减少修改参数的随意性,在历史拟合开始时,必须确定模型参数的可调范围,使模型参数的修改在合理的、可接受的范围内,这是历史拟合的原则。
确定参数的可调范围是一项重要而细致的工作,需要工程师和地质师共同努力,需要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,即准确可靠的,哪些参数是不确定的,即不准确、不可靠的,然后根据情况,确定可调范围。确定的参数一般不允许修改,或只允许少量修改,不定的参数则允许修
改,或在较大范围内修改。
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2%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。
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。
4)初始流体饱和度和初始压力。和通常做法一样,认为是确定参数。必要时允许小范围内修改。
5)相对渗透率曲线。由于油藏模拟模型的网格粗,网格内部存在严重非均质,其影响不可忽视,这与均质岩心的情况不同。因此相对渗透率曲线应看作是不定参数。在拟曲线的研究中,给出了较好的初始值,但仍允许做适当修改。
6)油气的PVT性质。视为确定参数。
7)油水界面,在资料不多的情况下,允许在一定范围内修改。
(4)模型的数据检查。
油藏模拟模型的数据很多,也许会有几万至十几万个数据,出现错误的可能性大,甚至是不可避免的。在正式进行历史拟合之前,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个方面,缺一不可。 模拟器自动检查包括:
1)各项参数上下界面的检查, 如:
①检查原始地质储量并跟容积计算进行比较;
②检查所有原始油藏的性质和输人数据。
发现某一参数超过界限,打出错误信息。
2)平衡检查。在全部模型井的产率(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)加上动态预测的时间。经过这么长时间的模拟,油藏状态参数(压力场和饱和度场)应该没有任何明显变化。这与油藏初始状态参数应是稳定状态的假定是一致的。如果发现状态变量发生了明显变化,则表明模拟参数有了问题。这是不允许的。
模拟器的自动检查是重要的,可以减少人工检查的工作量,但是不能代替人工检查。它不能发现所有的错误。人工检查可以把全部参数打印出来,进行肉眼检查,与原始数据核对。也可以用一些可视化软件将参数绘成网格块状图、等值线、曲线等进行检查。
(5)压力拟合。
压力拟合分两步,首先是拟合全区压力,然后拟合单井压力。
1)全区压力拟合方法。
①修改岩石压缩系数、孔隙度、厚度参数,增加或减少压力异常带的储量。改变孔隙度声值,可以改变地质储量。如果油藏压力水平过高,则往往表示油藏
地质储量过高,此时若减少孔隙度,就可降低地质储量,而使压力水平降低;如果油藏压力水平过低,则相反,相应增加孔隙度值。
改变油层厚度、原油饱和度或压缩系数,也可改变地质储量。以上几个参数可以同时进行修改,若降低高压带的压力,则同时把上述几个参数减小,若增加低压带的压力,则同时把上述几个参数增加。
②修改渗透率值,改变流体流动方向,从而改变油层压力。
改变渗透率可以使流体从高压带向低压带流动,这样,可以改变压力异常区,改变水区渗透率,也可以改变水区附近的压力异常带的压力。
一般采用对低压带增加渗透率,对与低压带相连的水体增加水区渗透率或增加水体体积。
③检查原始地层压力梯度、原油体积系数、脱气油密度,校正地层压力水平。
原始地层压力与深度关系的准确性直接影响整个地层压力的水平。如果油藏压力水平普遍偏高或偏低,首先要检查输入的基准面深度和相应的油相压力,是否符合压力梯度关系如果不符,则需要修改。其次是从压力梯度数据中校核地下原油密度。压力梯度Dp/dD =(P2-P1)/(D2-D1),通过单位换算为地下原油密度,如果ρo有误差,则需要修改。第三,是检查原油的体积系数。检查地面脱气原油的密度,如果不正确,则按B0=ρ地面/ρ地下,求出原油的体积系数,进行修改。
总之,先拟合压力水平,后拟合压力形式。
2)单井压力拟合方法。
全区压力拟合后,注意力转移到单井压力拟合上。单井压力拟合主要靠修改井局部地区的渗透率或方向渗透率。如果邻近的井都做了类似的修改,则井间地区的渗透率也随着做相应的修改。
以上两个步骤不是截然分开的,在进行全区压力拟合时,也考虑单井情况,附带做局部修改。
压力拟合中有时也使用虚拟井。虚拟井只有在遇到特殊困难,其他办法无效时才使用,这时应尽量查明工程上或地质上的原因。例如作为模拟模型的边界――断层可能不密封,模型内的流体可能向断层的另一侧漏失或从另一侧得到补充。这时就在断层附近设虚拟井反映这种影响。又如固井质量不好,可能有流体来自外层系,则在井网格内增设虚拟井。一般情况下,应尽量避免使用。因为虚拟井的未来动态不好估计,不利于动态预测。
压力拟合时,同时要照顾到含水拟合的情况,有时可从含水拟合情况得到某些启示,助修改方向渗透率。
(6)饱和度拟合。
压力拟合达到满意的效果后,注意力转到饱和度拟合,即含水和气油比的拟合。油藏中流体饱和度的分布,影响井的注入量和产量,从而也影响油水比和气油比。
饱和度拟合也分全区和单井拟合两步。
1)全区饱和度拟合方法:
主要是修改拟相对渗透率(有时包括油水界面)。全区拟合基本满意后,再作单井拟合。
2)单井含水率拟合方法:
①调整相对渗透率数据。
如果使用实验室相对渗透率数据计算的结果提示含水比偏高,应从两个方面去检查:一个是输入实验室相对渗透率数据是否平滑,先平滑后,再运转模型。
另外,用拟相对渗透率曲线代替实验室相对渗透率曲线,拟相对渗透率曲线可用Hearn方法计算或用J.R.KYTE等人的方法计算。如果拟合还有问题,可直接调整水的相对渗透率数据。
②调整毛管压力曲线。
拟合油田含水还需检查毛管压力曲线,改变束缚水饱和度,可改变初始含水饱和度分布。拟合时还应注意使用拟毛管压力曲线。
③在局部地区含水拟合相差较大,可调整渗透率
在调整局部地区含水时也有两种方法:一是改变含水区地质储量,调整这些地区的孔隙度、渗透率,即可改变含水饱和度;二是控制含水,对需要调整地区调整渗透率增加流动性,可不增加地质储量,或控制边水推进,减少与水区连通部位的渗透率或传导率值,也可达到控制含水上升的目的。
在这个阶段花费的时间可能要很长,在拟合含水饱和度(或拟合含气饱和度)的时候也可能出现油藏压力拟合的问题,所以还要兼顾油藏压力拟合。在上述压力和饱和度拟合基本完成后,拟合单井的流动压力。
(7)生产指数的拟合。
历史拟合的最后一步是单井生产指数拟合,即调整各个井的井指数,使模型计算的井底流压与井的实际流压相拟合。流压偏小,可增大采油指数;反之,可减小采油指数。生产指因为只有最后一个时间步的生产指数对预测有意工作。单井拟合的好坏,关系到模拟质量的高低,预测方案的成败,所以搞好油藏模拟除建立地质模型(包括参数处理)比较重要之外,最重要的是单井的历史拟合。一个模拟方案不搞历史拟合就无法检验模型的可信程度,而一个历史拟合的模拟方案只搞全区拟合,不搞单井拟合,就降低了模拟方案的可靠程度,这样的模拟也只是油田指标的概算,不能寻找剩余油饱和度的分布地区,也不能进行单井调正。 匡,即单井历史拟合的符合率占全油田油井总数的百分数。拟合率多少为合格?根据经验,在油田的主要开采地区的油井都应该做到拟合,或者从油田范围来讲,占全油田总油井75%以上的井拟合比较好,为合格。这个数字基本上能控制整个油、气藏的饱和度的变化。油井不可能做到100%井拟合上,如果是100%油井拟合,也可能是不真实的。个别井数据不准,地质情况特异,拟合有些相差是可以放弃的。
怎么叫拟合上了?在这方面没有一个严格的、科学的规定。一般根据现场资料的准确程度而定。比如:测地层压力的压力计误差0.5―1.0大气压,拟合标准就不能小于1.0大气压,气油比测定,有的矿场相差20%~30%,拟合标准要求过于严格,也就失去它的意义讳的是为了拟合而拟合,单井拟合的目的是为了修改油层参数,使模型参数通过动态数据修改,比较符合实际油、气藏的真实情况,就是比较准确描述地下油、气、水的分布。如果单纯调整井眼数据,比如搞井函数的特殊处理,其结果很快就会使油井全部拟合,曲线重叠远远好于上述所讲的拟合标准,误差极小。这种井函数的处理只是在井筒网格起作用,远离井筒的网格数据并没有什么改变,地下的饱和度仍然没有拟合上,所以这种拟合是不可取的。
(五)生产动态预测
在历史拟合的基础上,对未来的开发指标进行计算
应用油藏数值模拟技术决不是以再现油田开发历史为目的,油田的开发历史
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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±30%;
?渗透率视为不定参数,可修改范围±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×h×Φ×Soi/Boi
2).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。否则表明参数有了问题,需重新检查模拟卡中的相关参数。
人工检查包括:
1、不同来源的资料相互对扣;
2、日产(注)量、月产(注)量和累积量相互对扣;
3、物质平衡检查,即分析全区压力变化与累积净注入量(或亏空)的关系是否一致;
4、对串槽井的产水量进行修正。
(三)历史拟合 分两步,首先是拟合全区压力到拟合单井压力,然后是饱和度(全区和单井含水)拟合。
1. 压力拟合
油藏中产生压力分布是由于流体场产、注流动后重新分布的结果,由达西定律所描述: ( x=0,g,w )公式中包含出现的不定参数K和Kr,?改变其中之一将有效地改变压力的重新分布,由此当网格单元井的压力形式出现异常上升或下降时,?表明不是真实地层条件下的K和Kr值。而地层平均压力水平的主要影响因素是由油藏总孔隙体积和总压缩率来确定,两者有如下关:
由此可以确定造成不正确压力大小的不定参数是Cr和Φ,通常改变Cr可以观测到压力的显著变化,而±30%的Φ变化对计算出来的油藏动态参数(包括压力)可能差别不大,是次要因素。
那么,如何有效调整参数拟合全区或单井油层压力?
1 . 修改Cr、Φ、h、S(饱和度)参数
1)一般如果一个区块有室内岩心Cr数据,建议不改变其值大小,如按拟合情形需改变时,也不能超过一倍为好;
2)如果拟合油藏压力水平过高,则往往表示油藏地质储量过高。此时需减少Φ、h以及S值,以达到使地层压力水平降低的目的;
2 .修改渗透率值改变流体流动方向以达到改变油层压力的目的;
增加低压带的渗透率,以达到提高低压带的压力,反之亦然。检查原始地层压力梯度、原油体积系数、脱气油密度,以校正地层压力水平;
1).原始地层压力与深度关系将直接影响到整个地层的压力水平。如果油藏压力水平过高或偏低,首先应检查输入的基准面深度和相应的油相压力,是否符合压力梯度关系,如果不符合则需修改这个相参数。
2).从压力梯度数据中效核地下原油密度;
压力梯度:dP/dD = ( P2 C P1 )/( D2 C D1 )
通过单位换算为地下原油密度,?与实际输入值比较,??如(脱气原油密度)有误也需要
3).检查原油体积系数
检查地面脱气原油密度,如果正确,则按: Bo=ρ地面/ρ地下
求出原油体积系数,进行修改。
总之,先拟合全区压力,然后拟合单井压力形式。而单井压力拟合主要是靠修改井局部地区的渗透率或方向渗透率。
注意在进行全区压力拟合时,要兼顾单井点的情况进行修改。而且,同时要照顾到单井点的含水拟合。这样,压力拟合阶段对方向渗透率的修改就有利于以后含水的拟合,节省机时费用。
3.全区和单井含水拟合(饱和度的拟合)
压力拟合达到满意的效果后,将进行全区和单井含水拟合。
油藏中流体饱和度的分布,影响井的注入量和采出量,即影响油水比和油气比。瞬时油水比(WOR)和油气比(GOR)由一下公式计算:
可见,?其中只有K和Kr为不定参数,那么如何有效地进行全区和单井含水的拟合呢?其方法步骤如下:
注意 1.调整相渗曲线; 首先,要检查相渗曲线是否平滑,才不至于导致计算含水值过高或过低。 其次,对初期拟合含水偏低的情形,可适当左移水相渗透率曲线(即抬高水相渗透率曲线),对高含水期拟合含水偏低的情形,可适当右移油相渗透率曲线(即抬高油相渗透率曲线)。反之亦然。
再次,尽可能根据分采层的含水上升率曲线反推几组相渗曲线,用以代表不同类型产层的渗流机理。由于我国油藏大多属于陆相湖盆沉积,物源近、以及多物源方向供给碎屑物质,造成沉积相带窄,非均质性严重,砂体类型也多。加上沉积受多级旋回的控制,形成多层系含油的特点,无论从岩性还是从岩相上变化都很悬殊。纵向上各层间渗透率差别很大,平面上连通性差、砂岩体往往在短距离内就尖灭、交叉或迭加。而东部多为断陷含油气盆地,断层发育,构造复杂,致使各断块间油气水分布关系难以摸清。而且,更为严峻的问题是开发过程中对达到一个油藏或小到一个断块的五项渗流特征参数的岩心实验资料录取少,一般应用一组相渗曲线很难表征地下油藏各层系、小层内流体的真实渗流机理,更别说对无资料的地区要借用相同或类似地区的资料来使用。
2.调整毛管压力曲线
拟合含水还需检查毛管压力曲线,以改变束缚水饱和度和初始含水饱和度分布。
3.局部井点含水的拟合
通过如下修改:
?改变含水区地质储量,如调整这些地区的孔隙度Φ、渗透率K或流体S值的大小,以达到含水饱和度的拟合;
?减少与水区连通部位的渗透率值,以控制含水上升的目的;
?在局部地区含水拟合差别较大时,可调整X、Y方向渗透率,即AKX、?AKY、BKX、BKY、AKZ(纵向),以达到在不增加地质储量的条件下,增加或减少流体沿某一方向的流动性,实现含水的拟合。
包含各类专业文献、生活休闲娱乐、文学作品欣赏、中学教育、行业资料、专业论文、98油藏数值模拟目的等内容。 
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