油藏数值模拟中几种主要的数学模型教学内容

1、黑油模型（Black Oil ）：

黑油模型是指非挥发性原油的数学模型，是相对于油质极轻的挥发性油而言，因油质重而色泽较深，故称之为黑油 其基本假设为：

<1> 油藏中的渗流为等温渗流； <2> 油藏中最多只有油气水三相，每一相的渗流均遵守达西定律；

<3> 油藏烃类只含有油气两个组分，油组分是指将地层原油在地面标准状况下经历分离后所残存的液体，而其组分是指全部分离出来的天然气。油藏状况下油气两种组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相中，而气组分则可以以自由气的形式存在于气相内，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层中油相应为油组分和气组分的某种组合。常规黑油模型一般不考虑油组分向气组分的挥发过程；

<4> 油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时地达到相平衡状态；

<5> 油水之间不互溶；

<6> 由于天然气在水中溶解度很小，可以认为它不溶于水。 油气水三相渗流基本微分方程：

g ()

()()()[()]()()ro o o o o o o o ro gd rg g gd o g g o og g g s o g

o g rw w w w w w

w w kk S P D q t kk kk S S P D P D R q q t kk S P D q t ρφργμρρφρφργγμμρφργμ???????-?+=??

?????

??+???

???-?+??-?++=???????

?

???????-?+=???????

油相：气相：水相：油水两相渗流基本微分方程：

g

()()()()ro og og o o o o o rw w w w w w w w kk S P D q t kk S P D q t ρφργμρφργμ???????-?+=???????

?

????

???-?+=???????

油相：水相： 注意：

1、式中的产量项是以质量计的单位时间内单位地层体积的产出（注入）量；

2、og o gd ρρρ=+，地面油的相对密度为地面油与溶解气相对密度之和。

3、,,og o gd o o gd gd g g γγγγργρ=+==

辅助方程：

饱和度（三相）1o g w S S S ++= 饱和度（两相）1o g S S +=

毛管力（三相）：()

()o w cow w g

o cog g p p p S p p p S -=???-=?? 毛管力（两相）：()o w cow w p p p S -=

密度（三相）：(,)()

()

(,)o o o b g g g w w w gd gd o b p p p p p p ρρρρρρρρ=??=??=??=?

密度（两相）()

()og og o w w w p p ρρρρ=???=??

相渗（三相）：(,)

()()ro ro g w rg rg g rw rw w k k S S k k S k k S =??

=??

=? 相渗（两相）：()()ro ro w rw rw w k k S k k S =??=?

粘度（三相）：(,)

()()o o o b g g g w

w w p p p p μμμμμμ?=?

=??

=? 粘度（两相）：()()o o o w w w p p μμμμ=??=?

定解条件：

（1） 外边界条件

第一类外边界条件（Dirichlet ）：给出外边界G 上的压力位某一已知函数：

(,,,)G p p f x y z t =。

意思为G 上任一点(),,x y z 在时间t 时的压力p 为给定的函数(,,,)p f x y z t ,若边界上压力为一常数1C ，则边界条件简化为：1G p C =当油藏边界有非常活跃的水驱，在油田开发过程中可以保持油水边界上的压力不变的时候可以认为属于这一类边界条件 第二类外边界条件（Neumann ）：给定外边界上的流量或法线方向压力梯度：

(,,,)G

q p

f x y z t n

?=?。

其中n 表示法线方向，(,,,)q f x y z t 为一已知函数，它与给定的流量函数差一常数因子。当流量为常数2C 时，简化为

2G

p C n

?=?，当油藏边界为不渗透边界，如尖灭或

有断层遮挡时，也可以认为属于这种边界条件，但此时20C ≡ 第三类外边界条件（混合边界条件）：在边界上给出p 和

p

n

??的线性组合： 3(

)(,,,)G

p

p f x y z t n

α?+=?。

其中α为正的常数，这种边界条件比较少见。 （2） 内边界（即井边界）条件 分两类：

定产量q ：对于不可压缩流体渗流有

0K q μ????Φ+= ???

g

生产井0q <，注水井0q >，关井0q =。

定井底流压wf p ：

(),,,rw

wf p

p x y z t =

若wf p 为常数，

()3,,,rw

wf p

p x y z t C ==

（3） 初始条件：包括压力和饱和度的初始分布。

初始压力分布：

若初始油藏压力分布为某一已知函数(),,x y z Φ，则此时的压力初始条件为

()(),,,,,p x y z o x y z =Φ

油藏投入开发之前，油藏内流体处于静平衡状态，此时单相区内油藏压力按液柱重量随深度h 的增加而增加，压力梯度为

dp

dh

γ= 油水或油气过渡带及其附近区域，油藏各相的压力均按各相本身的压力梯度计算，同一点上载不同相间的压力差即为油藏该点的毛管压力。 初始饱和度分布：

若开发前油藏内水饱和度w S 的分布为已知函数(),,wo S x y z ，则饱和度的初始条件为：

(),,w wo S S x y z =

在三相流动时，还要加上气相饱和度g S 的初始分布

(),,g g S S x y z =

这种饱和度初始分布往往是根据油藏各点的毛管压力值用毛管压力曲线求得的。

以上未知数为：

绝对渗透率：

,,,l k l x y z =,孔隙度φ以及网格剖分的步长,,x y z ???以及顶深Depth ————>Grid

油、气、水相对渗透率，饱和度：,,,,rl l k S l o g w =————>Scal

油、气、水粘度密度及溶解气密度：,,,,l l l o g w μρ=，gd ρ，岩石压缩系数————>PVT 气相、和水相压力梯度：g γ，w γ 油气水产量：o q ，g q ，w q

R

溶解汽油比：

s

此外关于网格剖分的数据：

2、热采模型(Thermal)

多组分数学模型

n 在注蒸汽热力采油过程中，假定油藏流体由油，气（汽），水三相组成，其中存在1

c

n个组分均可气相，油相和水相中，相与组分之间关系个碳氢化合物组分和一个水组分，

c

如下：

1、 多组分渗流方程

()()()()y p p p y rg ro rw j g g g oj o o o wj w w w j

g o w j g g oj o o wj w w kk kk kk gD x gD x gD q S x S x S t ρρρρρρμμμφρρρ????-+?-+?-+???????

??

=

++?

?? 2、 能量守恒方程

[]()()()()()111,,111p p p 1c c c c c c

n n rg ro j g g g g oj o o o o j j g o n rw wj w w w w l l loss

j l o g w

w

n n n j j g g j j o o j j w w r pr j j j kk kk

T y H gD x H gD kk

x H gD H q Q y H S y H S y H S C T t t λρρρρμμρρμφρρρφρ=======??????+??-+??-????

????????+??-+-????????

=+++- ?????

∑∑∑∑∑∑∑

3、 辅助方程 饱和度归一化方程

1o g w S S S ++=

摩尔分数归一化方程

1

1

1

1,

1,

1c

c

c

n n n j

oj

wj

j j j y

x

x

======∑∑∑

平衡常数方程

,

j j oj wj oj

wj

y y K K x x =

=

毛管压力方程

cow o w p p p =- cgo g o p p p =-

以上多组分数学模型共37c n +个方程，其中未知数为：,,,,,,,,,j oj wj o w g o w g y y y p p p S S S T 共计37c n +个未知数。

三相四组分数学模型 实际应用过程中，通常将油藏流体的组分进行简化，若注蒸汽热力采油过程中考虑蒸汽蒸馏效应，可假设四个组分：水组分，溶解气组分，原油可蒸馏组分和原油不可蒸馏组分。水组分可存在于水相和气相中，但不能存在于油相中；溶解气组分和可蒸馏组分可存在于气相与油相中，但不能存在于水相中；不可蒸馏组分只能存在于油相中，相与组分之间的关系

1. 溶解气组分渗流方程

()()()11111y p p y rg ro g g g o o o g g o o g o kk kk gD x gD q S x S t ρρρρφρρμμ???????-+?-+=+?????????

2. 可蒸馏组分渗流方程

()()()22221y p p y rg ro g g g o o o g g o o g o kk kk gD x gD q S x S t ρρρρφρρμμ???

????-+?-+=+?????????

3. 不可蒸馏组分渗流方程

()[]333p ro o o o o o o kk x gD q x S t ρρφρμ???

??-+=?????

4. 水组分渗流方程

()()()y p p y rg rw w g g g w w w w w g g w w g w kk kk gD gD q S S t ρρρρφρρμμ???

????-+?-+=+?????????

5. 能量守恒方程

[]()()()()()(),1,21,2,3,,,1,21,2,3p p p 1rg ro j g g g g oj o o o o j w j g o rw w w w w l l loss l o g w

w j j g g j j o o j w w R R j w j kk kk T y H gD x H gD kk

H gD H q Q y H S y H S H S C T t t λρρρρμμρρμφρρρφρ=====??????+??-+??-+

??????????????-+-=

????????

+++- ?????

∑∑∑∑∑

6. 辅助方程

饱和度归一化方程

1o g w S S S ++=

摩尔分数归一化方程

1212311

w y y y x x x ++=++=

平衡常数方程

()111222

o o s w g

y K x y K x p T y p ==

=

毛管压力方程

cow o w p p p =- cgo g o p p p =-

以上方程未知数：12123,,,,,,,,,,,,w o w g o w g y y y x x x p p p S S S T ，共13个未知数

三相三组分数学模型 对于原油粘度较大或相对密度较大的稠油，原油的可蒸馏组分较少，在蒸汽吞吐开采阶段，油层压力相对较高，通常不出现蒸汽蒸馏效应，，因次可以将三相四组分模型进一步简化为三相三组分数学模型，三个组分分别为：溶解气组分，黑油组分和水组分。水组分可以存在于水相中，也可以存在于气相中；溶解气组分可存在于气相和油相中，但不能存在于水相中；黑油组分只能存在于油相中，但不能存在于气相和水相中。 水组分渗流方程：

()()y p p y g rg g rw w w g g w w vw w g wsc g w w wsc w kk kk S gD gD q S B t B ρρφρρφρμμρ???????-+?-+=+????

???????

水组分渗流方程：

()p ro o o o vo o o o kk S gD q B t B φρμ???????-+= ?

???????油组分方程：

()()0p p rg g so r so o g g o o vg g g o o g o kk S R kk R S gD gD q B B t B B ρρφμμ???????????-+??-+=+?? ????? ??????????????

气组分渗流方程：

[]()()(),,,,,,p 1rl l l l l l l loss l l l

R R l o g w l o g w

l o g w l kk T H gD H q Q S H C T t t λρρφρφρμ===??????+??-+-=+-??????∑∑∑能量守恒方程：

辅助方程：

1o g w S S S ++=

cow o w p p p =- cgo g o p p p =-

()

s w g

p T y p =

三相二组分数学模型 一般来说，稠油的溶解汽油比较小，且饱和压力较低，因次可以不考虑溶解气的分离，模拟计算时将溶解气考虑在粘温关系中，这样三相三组分模型可以进一步简化为三相二组分数学模型，二组分分别为：油组分和水组分。

()()()p p rg g rw w w w g g g w w w g g w g kk kk gD gD q q S S t ρρρρφρρμμ?????

????-+??-++=+?????????????

水组分方程：

()()

p ro o o o o o o o kk gD q S t ρρφρμ???

??-+=?????

油组分方程：

[]()()(),,,,,,p 1rl l l l l l l loss l l l

R R l o g w l o g w

l o g w l kk T H gD H q Q S H C T t t λρρφρφρμ===????

??+??-+-=+-??????∑∑∑能量守恒方程：

辅助方程：

1o g w S S S ++=

cow o w p p p =- cgo g o p p p =-

()g s p p T =

3、组分模型(Compositional)

组分模型中，通常也将油藏流体分为油气水三相，为考虑相间传质现象，将油藏流体分为很多组分，如N 个组分，其中的各个组分都可以存在于油气水三相中的任何一相（为简单起见，如这些组分在水中的溶解度不大，则可以只考虑存在于油相或者气相中），任一i 组分在各相间的分配关系遵从相平衡原理。

()(),

1,2,;,,rj j ij j j j j ij j j j KK C p D q S C i j o g w t ργφρμ?????-?+===???????

∑∑g L

注意：

ij C 表示i 组分在j 相中的质量分数

辅助方程：

饱和度约束方程：1o g w S S S ++= 质量分数约束方程：

1

1,,,N

ij

i C

j o g w ===∑

高压物性参数方程：

密度：121212(,,,,)(,,,,)(,,,,)o o o o o No g g g g g Ng w w w w w Nw p C C C p C C C p C C C ρρρρρρ?=?

=??

=?L L L

粘度：121212(,,,,)(,,,,)(,,,,)

o o o o o No g g g g g Ng w w w w w Nw p C C C p C C C p C C C μμμμμμ?=?

=??

=?L L L

相平衡方程：每两相之间，对每一个组分有一个平衡常数K ,此即为该两相的相压力，组分和温度的函数

()()12121212,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,o o No g g ig

igo o g io

ig igw

g w Ng g g Ng w w Nw iw

C K f T p p c c C C K f T p p c c C c c c c c c c c

?==???

?==??L L L L 渗透率方程：(,)

()()

ro ro g w rg rg g rw rw w k k S S k k S k k S =??

=??

=?

毛管压力方程：()

()o w cow w g

o cog g p p p S p p p S -=???-=??

油藏数值模拟

名词解释 油藏模拟油藏数值模拟数学模拟物理模型数值模型质量守恒定律适定问题初始条件黑油模型组分模型网格节点块中心网格点中心网格离散化有限差分法显示差分 隐式差分前差分后差分中心差分点交替排列格式交替对角排列格式标准排列格式 对角排列格式隐式差分格式差分方程稳定性截断误差松弛法IMPES方法历史拟合 动态预测灵敏度实验 选择题 由于油藏各点的渗透率不同，束缚水饱和度不同，因而需要对相对渗透率曲线进行归一化处理 以X方向为例，传导系数为 块中心网格是用（）来表示小块坐标的 A网格块中心B节点C网格块边缘D网格块夹角 下述表达式表示定产量内边界条件的是 认识油田的主要方法有直接观察法和模拟法 相对渗透率取值一般取上游权的处理方法 IMPES方法是（）的求解方法 A隐式压力B隐式饱和度C全隐式 历史拟合在含水拟合时主要是对（）的修改 A孔隙度B相对渗透率曲线C渗透率D地层厚度 在隐式差分格式中，有多个未知数，当已知第n时刻的值P i n时，为了求出第n+1时刻的P i n+1，需要（） A解n个方程B解一个线性代数方程组C直接求解D解一个方程 根据每一组分的质量守恒建立的渗流数学模型称为（）模型 A热采B化学驱C黑油D组分 一维径向模拟时r=10cm，r=40cm，那么可以推断r s的大小是 A120 B200 C400D 640 下列哪一种方法不属于迭代求解方法 A雅克比法B超松弛法CLU分解法D交替方向隐式法 对于二位6*4网络系统，如果按行标准排列，气半带宽W= A6 B4 C12 D8 克兰克?尼克森差分格式的截断误差为（） 块中心网格和点中心网格的差分方程相比较，结果（） A一样的B有半个网格的误差C相差流动项系数D维数不同 三．判断题2分*10 1.黑油模型中水相与其他两相不发生质量转移，气可以从油中出入，但不能汽化液相 2.离散化的核心是把整体分为若干单元来处理，它是油藏对象的空间离散 3.显式差分格式是有条件收敛的 4.差分方程组的直接解法的特点是计算工作量小，精确度较高，计算程序简单 5.差分方程组的迭代解法主要用于处理系数矩阵阶数较高的问题 6.相对渗透率取值一般取上游权的处理方法 7.油藏模拟的基础在于油藏描述和生产动态，若油层参数和生产数据不准确，通过数值模 拟的算法也可以消除 8.显示差分格式的稳定条件是△t/△x2≤0.5 9.有限差分法就是用差商来代替微商

=====油藏数值模拟简介

油藏数值模拟 油藏数值模拟是随着电子计算机的出现和发展而成长的一 门新学科，在国内外都取得了迅速的发展和广泛的应用。 1953年美国G..H.BUCE等人发表了《孔隙介质不稳定气体渗流的计算》后，为用数值方法计算油气藏渗流问题开辟了道路。三十多年来，由于大型快速电子计算机的迅速发展，大大地促进了数值模拟方法的广泛应用。20世纪60年代初期研究了多维多相的黑油模型；20世纪70年代初期研究了组分模型、混相模型和热力采油模型；20世纪70年代末期研究各种化学驱油模型。目前，黑油、混相和热力采油模型已经投入工业性应用，并已经成为商业性软件，化学驱油模型也正日趋完善。 油藏数值模拟方法是迄今为止定量地描述在非均质地层中 多相流体流动规律的惟一方法。例如许多常规方法要假定油层为圆形的均匀介质，如油藏几何形状稍复杂一些，且为非均质介质，则求解非常困难，甚至无法求解。而对油气藏数值模拟而言，计算形态复杂的非均质油藏和计算简单形态的均质油藏工作量几 乎是一样的。因此油藏数值模拟可解决其它方法不能解决的问题。对于其它方法能解决的问题，用数值模拟方法可以更快、更省、更方便、更可靠地解决，并增加其它分析方法的可信度。 一个油气藏，在现实中只能开发一次。但应用油藏数值模拟，可以很容易地重复计算不同开发方式的开发过程，因此人们可以从中选出最好的开发方法。

因此，对油藏工程师而言，数值模拟给动态分析提供了一种快速、精确的综合性方法；对管理者而言，数值模拟提供了不同开采计划的比较结果；对尚无经验的工程师而言，数值模拟则是有效的培训工具。 数值模拟研究的主要工作程序对一个油气藏进行综合的数模研究，往往需要花较大的精力和较长时间（有时会达一年甚至更长的时间），同时还对计算机硬件和技术人员有很高的要求，然而尽管在不同的项目中，面对的问题会千差万别，但大多数油藏数值模拟的基本研究过程是一样的。为了使读者一开始就对数模研究工作有一个明确的整体概念，下面简要地介绍一下油藏数值模拟的主要工作程序。 问题的定义：开展油藏数模工作的第一步，是确定研究的目标和范围。即首先要给本次数模研究一个明确的定位，明确本次模拟要解决的主要问题是什么，需要研究哪些油藏动态特性，这些项目的完成对油藏的经营管理者会产生什么影响等等。从而根据项目的要求进行数值模拟研究程序设计，并收集有关的油藏基础地质、流体及生产动态数据。 数据的检查：一旦把数据收集起来以后，必须对这些来自不同渠道的数据进行鉴别，再组织和再检查，看收集到的数据是否足够，是否都合格。如果取得的数据，依靠经验和评价方法进行修正和补充后仍不合要求，那就需要修正或重新确定研究目标。

油藏数值模拟学习心得

通过了几节课的“油藏数值模拟课”的学习，我知道了“油藏数值模拟”是应用计算机研究油气藏中多相流体渗流规律的数值计算方法,它能够解决油气藏开发过程中难以解析求解的极为复杂的渗流及工程问题,是评价和优化油气藏开发方案的有力工具。它主要是让我们石油石油工程专业的学生掌握一些基本的油藏数值模拟技术和技巧,学习基本的油藏渗流数学模型及其解法、计算方法和应用方法,培养我们用计算机解决油藏开发问题的能力。 “油藏数值模拟”涉及的学科较多,利用数学知识和计算机知识较多,我认为是非常难的。虽然教师教的很认真也很耐心，我仍然不能跟着老师的节奏。因为一开始就知道这个软件很有实际应用价值，所以我也就特别的想好好的学习它。可惜现在我面临着考研这座大山，我实在是没有充分的时间课下来好好的温习与研究老师上课所讲的东西。很遗憾，后来老师讲的东西我有些就不会了。好在前三四节课讲的内容还学会了，学会了模拟三层的油层概况。也许这点知识对我以后的再次学习会有不错的基础作用吧！总之还是很感谢老师的耐心教导。 在学习的过程中，我觉得油藏原始参数，如渗透率、孔隙度等的收集，以及油藏原始数据是否齐全准确非常重要，尤其是一开始填date时的单位的选择，这些都关系到数值模拟的效果。如果原始资料很少，数值模拟的效果就不可能好。数值模拟方法越复杂，所需的原始资料也越多。收集资料时，如发现必需的资料不够或不准确，应采取补救措施。通常要求准备的参数包括：①油藏地质参数。产层构造图，油、气、水分布图，油层厚度、孔隙度、渗透率、原始含油饱和度的等值图等。②流体物理性质参数。地面性质和地层状态下的物性数据，原始压力和地层温度数据，对凝析气田还需要相图和相平衡的资料。③专项岩心分析资料。油水相渗透率曲线，油气相渗透率曲线，油层润湿性，吸入和排驱毛细管压力曲线；对碳酸盐岩孔隙裂缝双重介质储层，还需渗吸曲线。④单井和分层分区的生产数据和有关测试资料。⑤油田建设和经济分析的有关数据。 将收集的油藏地质资料进行系统整理后，要将油藏的地质特征模式化，以充分反映油藏的构造特征和沉积特征，如油层物理性质参数的分布、油气水的分布、油气水在地面和地下的性质、驱油动力、压力系统和地温梯度等。油藏地质模型是否符合实际情况，直接影响数值模拟成果的准确性。 由于人们对油田实际地质条件的认识有一定的限度，计算时所用的参数也就有一定的局限性，因此，第一次模拟计算的结果，如压力、产量、气油比、含水率等与油田实际生产状况常有较大的出入。必须进行分析，修改相关的计算参数，重新进行计算。通常，经过多次修改可使计算结果与实际生产历史基本相符，误差在允许范围以内。从工程应用的角度看，可认为此时所应用的计算参数，反映了油田地下的实际状况，使用这些参数来计算和预测油田未来的动态，能够达到较高的精度。在油田开采过程中这类历史拟合要进行多次，使油田的模型逐步更接近实际而得到更适用的结果。

油藏数值模拟方法

第一章油藏数值模拟方法分析 油藏数值模拟 油藏数值模拟简述 油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律 的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。其基础理论是基于达西渗流定律。 油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模 拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值（生产动态）与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。 油藏数值模拟技术从50年代的提出到90年代间历经40年的发展，日益成熟。现在进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用 非常广泛。 油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模 拟研究，且可重复、周期短、费用低。

图1油藏数值模拟流程图 油藏数值模拟的类型 油藏数值模拟类型的划分方法有多种， 划分时最常用的标准是油藏类型、 需要模拟的油 藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程， 也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种 各样的复杂问题而设定， 油气藏特性和油气性质不同， 选择的模型也不同， 还可以根据油藏 数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。 以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型； 以开采过程来 划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。 以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型和组分模型。 （1） 黑油模型，是常规油田开发应用的油藏数值模型，用于开采过程中，对油藏 流体组分变化不敏感的情况， 是最完善、最成熟的。黑油模型假设质量转移完全取决于 压力变化，适应于油质比较重的油藏类型，在这些模型中，流体性质 E O 、B g 、R S 决定PVT 的 变化，如普通稠油及中质油的油气藏。 （2） 组分模型，应用于开采过程中对组分变化敏感的情况。这些情况包括：挥发性油 藏和凝析气藏的一次衰竭采油阶段， 用组分模型进行模拟。在组分模型中，适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏， 使用 数据化 流体的PVT 数据、相 渗曲线、岩石数据 建立地质模型 建立网格 参数场 表格数据 油水井产量、井史 数据 T 动态模拟 含油边界拟合 非井点地质静态参数拟合 区块、单井压力拟合 生产指数拟合 以及压力保持阶段。同时，多次接触混相过程通常也采

油藏数值模拟入门指南

[转]【推荐】油藏数值模拟入门指南 尝试写一写油藏数值模拟入门指南，希望对那些刚刚开始进入油藏数值模拟领域的工作者有所帮助。 第一：从掌握一套商业软件入手。 我给所有预从事油藏数值模拟领域工作的人员第一个建议是先从学一套商业数值模拟软件开始。起点越高越好，也就是说软件功能越强越庞大越好。现在在市场上流通的ECLIPSE,VIP 和CMG都可以。如果先学小软件容易走弯路。有时候掌握一套小软件后再学商业软件会有心里障碍。 对于软件的学习，当然如果能参加软件培训最好。如果没有机会参加培训，这时候你就需要从软件安装时附带的练习做起。油藏数值模拟软件通常分为主模型，数模前处理和数模后处理。主模型是数模的模拟器，即计算部分。这部分是最重要的部分也是最难掌握的部分。它可以细分为黑油模拟器，组分模拟气，热采模拟器，流线法模拟器等。数模前处理是一些为主模拟器做数据准备的模块。比如准备油田的构造模型，属性模型，流体的PVT参数，岩石的相渗曲线和毛管压力参数，油田的生产数据等。数模后处理是显示模拟计算结果以及进行结果分析。 以ECLIPSE软件为例，ECLIPSE100,ECLIPSE300和FrontSim是主模拟器。ECLISPE100是对黑油模型进行计算，ECLISPE300是对组分模型和热采模拟进行计算，FrontSim是流线法模拟器。前处理模块有Flogrid,PVTi,SCAL,Schedule,VFPi等。Flogrid用于为数值模拟建立模拟模型，包括油田构造模型和属性模型；PVTi用于为模拟准备流体的PVT参数,对于黑油模型，主要是流体的属性随地层压力的变化关系表，对于组分模型是状态方程；SCAL为模型准备岩石的相渗曲线和毛管压力输入参数；Schedule处理油田的生产数据，输出ECLIPSE 需要的数据格式（关键字）；VFPi是生成井的垂直管流曲线表，用于模拟井筒管流。ECLIPSE OFFICE和FLOVIZ是后处理模块，进行计算曲线和三维场数据显示和分析，ECLIPSE OFFICE同时也是ECLIPSE的集成平台。 对于初学者，不但要学主模型，也需要学前后处理。对于ECLISPE的初学者，应该先从ECLISPE OFFICE学起，把ECLISPE OFFICE的安装练习做完。然后再去学Flogrid，Schedule 和SCAL。PVTi主要用于组分模型，做黑油模型可以不用。 第二：做油藏数值模拟都需要准备什么参数 在照着软件提供的安装例子做练习时经常遇到的问题是：虽然一步一步按照手册的说明做，但做的时候不明白每一步在做什么，为什么要这么做。这时候的重点在于你要知道你一开始做的工作都是为数值模拟计算提供满足软件格式要求的基础参数。有了这些基础参数你才能开始进行模拟计算。这些基础参数包括以下几个部分： 1。模拟工作的基本信息：设定是进行黑油模拟，还是热采或组分模拟；模拟采用的单位制（米制或英制）；模拟模型大小（你的模型在X,Y,Z三方向的网格数）；模拟模型网格类型（角点网格，矩形网格，径向网格或非结构性网格）；模拟油藏的流体信息（是油，气，水三相还是油水或气水两相，还可以是油或气或水单相，有没有溶解气和挥发油等）;模拟油田投入开发的时间；模拟有没有应用到一些特殊功能（局部网格加密，三次采油，端点标定，多段井等）；模拟计算的解法（全隐式，隐压显饱或自适应）。 2。油藏模型：模型在X,Y,Z三方向的网格尺寸大小，每个网格的顶面深度，厚度，孔隙度，渗透率，净厚度（或净毛比）。网格是死网格还是活网格。断层走向和断层传导率。

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；

油藏数值模拟全面解释

前言： 油藏数值模拟是随着计算机的发展，而在石油行业中逐步成为一门成熟的技术。追溯油藏数值模拟的发展史，从30年代开始研究渗流力学到50年代在石油工业方面得以应用，到70年代进入商品化阶段，而80年代油藏数值模拟又向完善、配套、大型多功能一体化综合性软件飞跃发展。近十年油藏数值模拟已成为油田开发研究，解决油田开发决策问题的有力工具。在衡量油田开发好坏、预测投资、对比油田开发方案、评价提高采收率方法等方面应用都极为广泛。 油藏数值模拟就是应用数学模型再现实际油田生产动态。具体通过渗流力学方程借用大型计算机，结合地震、地质、测井、油藏工程学等方法在建立的三维地层属性参数场中，对数学方程进行求解，实现再现油田生产历史，解决油田实际问题。 油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术，涉及油田地质、油层物理、油藏工程、采油工程、测井、数学、计算机及系统等学科。而油藏数值模拟工作又以其繁重的前期准备和上机历史拟合运算工作让人望而生畏。 那么如何做好前期资料准备工作和尽快掌握模拟技巧？使得今后的油藏数值模拟工作在作业区顺利开展，便是出此书的目的所在。 本书结合以往工作中的实际经验教训，成功与失败，参考诸多资料从前期数据准备工作开始到模拟技巧做了较为的详细介绍，以舐读者。有不妥之处，请予指证。同时，今后不定期的将更新的模拟技术及方法推荐给大家。 目录 一、数值模拟发展概况 二、数值模拟的基本原理 二、选择适当的数值模型及相类 三、数据录取准备工作 （一）建立油藏地质模型 （二）网格选择 （三）数据录入准备 四、历史拟合方法及技巧 （一）确定模型参数的可调范围 （二）对模型参数全面检查 （四）历史拟合 附件1：关于实测压力的皮斯曼校正 附件2：关于烃类有效孔隙体积的计算 一、数值模拟发展概况 30年代人们开始研究地下流体渗流规律并将理论用于石油开发； 50年代在模似计算的方法方面，取得较大进展； 60年代起步，人们开始用计算机解决油田开发上的一些较为简单间题，由于当时计算机的速度只有每秒几万到几十万次，实际上只能做些简单的科学运算； 70 年后主要体现于计算机的快速升级带动了油藏数模的迅猛发展，大型标量机计算速度达到100--500万次，内存也高增主约16兆字节。在理论上黑油模型计算方法更趋成熟，D. W.

油藏数值模拟实验报告

目录 1. 前言 (1) 上机实践的目的及要求 (1) 主要完成的实践内容 (2) 2. 油藏特征分析 (2) 储层物性特征 (2) 流体物性特征 (2) 储层岩石物性特征 (2) 气藏数值模型建立 (2) 模型网格的划分 (2) 模型物性 (3) 模型流体性质及相渗曲线 (3) XX气藏地质储量 (3) 4. XX气藏方案优选 (3) 开发方案的优选 (3) 采速与稳产时间的关系 (4) 5. 结论认识 (4) 结论 (4) 对本实践课程的建议 (4) 1. 前言 上机实践的目的及要求 1. 掌握油藏数值模拟的上机操作流程； 2. 掌握ECLIPSE软件的数据录入、编辑和修改方法； 3. 掌握ECLIPSE软件结果输出及三维可视化方法；

4. 掌握机理模型研究方案设计的思路及方法 主要完成的实践内容 1. 油藏数值模拟数值整理； 2. 依据现有数据，应用块中心网络系统建立一个三维油藏数值模拟模型； 3. 预测单口气藏天然能量开发的最终采收率（20年）（不考虑水体能量）； 4. 预测多口气井采收率（20年）； 5. 预测不同稳产年限下，气井的合理产量（稳产5年）； 6. 水平井开发和直井开发效果对比； 2. 油藏特征分析 储层物性特征 表2-1 储层物性特征 流体物性特征 气藏数值模型建立 模型网格的划分

模型流体性质及相渗曲线 XX气藏地质储量 4. XX气藏方案优选开发方案的优选 水平井方案

水平井方案 采速与稳产时间的关系 采油速度越快，稳产时间越短。采油速度越慢，稳产时间越长。由此可见采油速度与稳产时间成反比。 5. 结论认识 结论 通过这个实验，我们了解了eclipse软件的基本操作，并且建立了一个简单的均质油藏的模型，并且成功计算了产量。这个实验然我们获益匪浅。 对本实践课程的建议 建议增加实验课的课时，其余的方面都很好。老师讲的不错，需要学习的内容都学会了。

油藏数值模拟方法

第一章油藏数值模拟方法分析 令狐采学 1.1油藏数值模拟 1.1.1油藏数值模拟简述 油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。其基础理论是基于达西渗流定律。 油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层

模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。 油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。现在进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。 油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。 图1 油藏数值模拟流程图 1.1.2油藏数值模拟的类型 油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。 以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型；以开采过程来划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。 以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型

油藏数值模拟方法

第一章油藏数值模拟方法分析 1.1油藏数值模拟 1.1.1油藏数值模拟简述 油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。其基础理论是基于达西渗流定律。 油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。 油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。现在进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。 油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。 图1 油藏数值模拟流程图 1.1.2油藏数值模拟的类型 油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。 以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型；以开采过程来划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。 以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型和组分模型。 （1）黑油模型，是常规油田开发应用的油藏数值模型，用于开采过程中，对油藏 流体组分变化不敏感的情况，是最完善、最成熟的。黑油模型假设质量转移完全取决于压力变化，适应于油质比较重的油藏类型，在这些模型中，流体性质B o、B g、R s决定PVT 的变化，如普通稠油及中质油的油气藏。 （2）组分模型，应用于开采过程中对组分变化敏感的情况。这些情况包括：挥发性油藏和凝析气藏的一次衰竭采油阶段，以及压力保持阶段。同时，多次接触混相过程通常也采用组分模型进行模拟。在组分模型中，适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏，使用三次状态方程表示PVT变化，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

油藏数值模拟中几种主要的数学模型教学内容

1、黑油模型（Black Oil ）： 黑油模型是指非挥发性原油的数学模型，是相对于油质极轻的挥发性油而言，因油质重而色泽较深，故称之为黑油 其基本假设为： <1> 油藏中的渗流为等温渗流； <2> 油藏中最多只有油气水三相，每一相的渗流均遵守达西定律； <3> 油藏烃类只含有油气两个组分，油组分是指将地层原油在地面标准状况下经历分离后所残存的液体，而其组分是指全部分离出来的天然气。油藏状况下油气两种组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相中，而气组分则可以以自由气的形式存在于气相内，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层中油相应为油组分和气组分的某种组合。常规黑油模型一般不考虑油组分向气组分的挥发过程； <4> 油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时地达到相平衡状态； <5> 油水之间不互溶； <6> 由于天然气在水中溶解度很小，可以认为它不溶于水。 油气水三相渗流基本微分方程： g () ()()()[()]()()ro o o o o o o o ro gd rg g gd o g g o og g g s o g o g rw w w w w w w w kk S P D q t kk kk S S P D P D R q q t kk S P D q t ρφργμρρφρφργγμμρφργμ???????-?+=?? ????? ??+??? ???-?+??-?++=??????? ? ???????-?+=??????? 油相：气相：水相：油水两相渗流基本微分方程： g ()()()()ro og og o o o o o rw w w w w w w w kk S P D q t kk S P D q t ρφργμρφργμ???????-?+=??????? ? ???? ???-?+=??????? 油相：水相： 注意： 1、式中的产量项是以质量计的单位时间内单位地层体积的产出（注入）量； 2、og o gd ρρρ=+，地面油的相对密度为地面油与溶解气相对密度之和。 3、,,og o gd o o gd gd g g γγγγργρ=+== 辅助方程： 饱和度（三相）1o g w S S S ++= 饱和度（两相）1o g S S += 毛管力（三相）：() ()o w cow w g o cog g p p p S p p p S -=???-=?? 毛管力（两相）：()o w cow w p p p S -=

油藏数值模拟技术现状与发展趋势

油藏数值模拟技术现状与发展趋势 摘要：介绍了当前国内外油藏数值模拟的现状，简述了并行算法、网格技术、粗化技术、数值解法、动态油藏模型建立、动态跟踪模拟及三维显示等技术，指出了数值模拟的发展趋势。 关键词：并行算法；网格技术；网格粗化；分阶段模拟；动态跟踪模拟；数值解法 引言 近年来，随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展，油藏数值模拟方法得到不断的改进和广泛应用。通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布；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经济效益[1]。经过几十年的发展,该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。 1 国内外现状 1.1 并行算法 并行算法是一些可同时执行的诸进程的集合这些进程互相作用和协调动作从而达到给定问题的求解[2]。并行算法首先需合理地划分模块,其次要保证对各模块的正确计算,再次为各模块间通讯安排合理的结构,最后保证各模块计算的综合效果并行机及并行软件的开发和应用将极大地提高运算速度,以满足网格节点不断增多的油藏数值模型。在并行计算机上使用并行数值解法是提高求解偏微分方程的计算速度,缩短计算时间的一个重要途径[3,4]。在共享内存的并行机上把一个按向量处理的通用油藏模拟器改写成并行处理是容易的,但硬件扩充难；分布内存并行机编程较共享式并行机困难,但硬件扩充容易,关键是搞好超大型线形代数方程组求解的并行化。并行部分包括输入输出、节点物性、构造矩阵、节点流动及井筒等。 1.2 网格技术 为了模拟各种复杂的油藏、砂体边界或断层渗透率在垂向或水平方向的各向异性,以及近井地区的高速、高压力梯度的渗流状态,近年来在国外普遍发展了各种类型的局部网格加密及灵巧的网格技术。这种系统大体可以分为二类：一类称控制体积有限元网格(CVFE),这是将油藏按一定规则剖分为若干个三角形以后,把三角形的中心和各边的中点连接起来所形成的网格。另一类则称垂直等分线排比网格(PEBI),其剖分方法是将油藏分成若干三角形后,使三角形各边的垂直等分线相交而形成网格。这些方法在处理复杂几何形状油藏及进行局部网格加密时简单而一致。在多相流情况下,参照某一给定的几何准则时该方法是单调的,这保证了其稳定性和收敛性。这两种方法都能以直观的控制体积的概念出发并且采用一致的上游权而推导得出这些方法对网格的方向不敏感,在某些情况下比九点差分格式的效果好。 1.3 计算机辅助历史拟合技术

裂缝性油藏数值模拟方法(正文)

裂缝性油藏数值模拟方法 姚军 （中国石油大学山东东营 257061） 摘要：目前对天然裂缝性油藏的数值模拟可以大致分为连续性模型和离散性模型两大类；连续性模型又可以分为双重介质模型和单介质模型，双重介质模型主要是以Barrenblatt和Warren-Root在20世纪60年代提出的双重孔隙/双重渗透模型为基础，在这类模型中认为油藏中每一点都存在有基岩和裂缝两种介质，基岩被相互平行排列的裂缝分割称为单个的岩块，每种介质存在独立的水动力场，通过两种介质间的窜流的将其联系起来；而对于单介质模型，则是通过一定的方法将裂缝的渗透率和基岩的渗透率进行综合的考虑，得出整个油田的有效渗透率，该有效渗透率考虑了裂缝的密度、方位等的影响，然后将该有效渗透率输入到普通的单一介质模拟器中来对裂缝性油藏进行模拟； 由于双重介质模型不能够对不连续且控制着流体流动的大裂缝进行准确的模拟等原因，离散性模型在近段时间逐渐发展起来，而其又可以分为离散裂缝网络模型和离散管网模型；在离散裂缝网络模型中，对地质上描述出来的每个裂缝都进行了离散的显式的表示，同时根据局部裂缝的形状决定基岩的几何形状，由于地质上描述的裂缝数目一般较多，相应的在数值模拟中需要的离散点数目也就十分巨大，对模拟造成了一定的困难，所以目前很多的专家和学者又对该方法进行了进一步的改进，有许多简化的方法存在；离散管网模型则是先对所要模拟的区域进行了网格的划分，进而采用管子连接两个网格块，相应的两个网格块之间的传导率也采用管子的传导率来代替，这种方法的特点是数学上比较简单，灵活性较强，同时由于管子只对其连接的两个网格有影响，所以改变管子的传导率只会影响一个方向的传导性，而不会像常规的模拟器那样要同时影响两边的传导性，但是该方法目前研究较少。 0 前言 随着世界碳酸盐岩油气田的大规模开发，系统深入研究这类油气田的渗流模式及其在开发中的应用已成为重要课题。地质学家通过岩芯分析，确认碳酸盐岩(灰岩、白云岩)具有明显可见的裂缝、孔洞，含有密集的树枝状构造的粗裂缝以及连接的孔洞和孔隙。这类特殊的储集层结构不仅造成了井的高产、不稳定、跃变等开采特征，而且也造成各异的油气井压力降或压力恢复曲线特征。 碳酸盐岩油藏在孔隙结构和渗流机理上同砂岩油藏相比都存在很大的差别，由于天然裂缝的发育十分的不规则，裂缝的密度、长度、方位等参数都会因沉积

eclipse油藏数值模拟一些入门心得

eclipse油藏数值模拟一些入门心得 记得上大学最早学围棋时总感觉无从入手，看身边的朋友下棋时学着聂卫平从容入定，潇洒自如的样子，很是羡慕。后来从书店买来围棋入门指南，夜深人静时照着指南慢慢学如何吃子，如何做眼，什么是打劫，怎么样布局。掌握了一点基本知识以后开始找水平最差的下，输了一定不能弃擂，脸皮要厚，缠着对方接着下。赢了水平最差的人后去找中等水平的人下。这样经过一年半载，再看以前那些学着聂卫平从容入定，潇洒自如下棋的同学，心想他们原来不过如此，赶老聂差十万八千里哪。在这里也有许多人把我叫大师，专家，如果哪一天你觉得其实我的水平也很一般，那你就到了专业段位了。 市场上有不少关于油藏数值模拟的书，但好像没有类似围棋入门指南那样从基础开始一步一步介绍的书。我收到不下二十个问油藏数值模拟如何入门的问题。我尝试写一写油藏数值模拟入门指南，希望对那些刚刚开始进入油藏数值模拟领域的工作者有所帮助。 第一：从掌握一套商业软件入手。 我给所有预从事油藏数值模拟领域工作的人员第一个建议是先从学一套商业数值模拟软件开始。起点越高越好，也就是说软件功能越强越庞大越好。现在在市场上流通的ECLIPSE,VIP和CMG都可以。如果先学小软件容易走弯路。有时候掌握一套小软件后再学商业软件会有心里障碍。 对于软件的学习，当然如果能参加软件培训最好。如果没有机会参加培训，这时候你就需要从软件安装时附带的练习做起。油藏数值模拟软件通常分为主模型，数模前处理和数模后处理。主模型是数模的模拟器，即计算部分。这部分是最重要的部分也是最难掌握的部分。它可以细分为黑油模拟器，组分模拟气，热采模拟器，流线法模拟器等。数模前处理是一些为主模拟器做数据准备的模块。比如准备油田的构造模型，属性模型，流体的PVT参数，岩石的相渗曲线和毛管压力参数，油田的生产数据等。数模后处理是显示模拟计算结果以及进行结果分析。 以ECLIPSE软件为例，ECLIPSE100,ECLIPSE300和FrontSim是主模拟器。ECLISPE100是对黑油模型进行计算，ECLISPE300是对组分模型和热采模拟进行计算，FrontSim是流线法模拟器。前处理模块有Flogrid, PVTi,SCAL,Schedule,VFPi等。Flogrid用于为数值模拟建立模拟模型，包括油田构造模型和属性模型；PVTi 用于为模拟准备流体的PVT参数,对于黑油模型，主要是流体的属性随地层压力的变化关系表，对于组分模型是状态方程；SCAL为模型准备岩石的相渗曲线和毛管压力输入参数；Schedule处理油田的生产数据，输出ECLIPSE需要的数据格式（关键字）；VFPi是生成井的垂直管流曲线表，用于模拟井筒管流。ECLIPSE OFFICE和FLOVIZ是后处理模块，进行计算曲线和三维场数据显示和分析，ECLIPSE OFFICE同时也是EC LIPSE的集成平台。 对于初学者，不但要学主模型，也需要学前后处理。对于ECLISPE的初学者，应该先从ECLISPE OFFICE 学起，把ECLISPE OFFICE的安装练习做完。然后再去学Flogrid，Schedule和SCAL。PVTi主要用于组分模型，做黑油模型可以不用。 第二：做油藏数值模拟都需要准备什么参数 在照着软件提供的安装例子做练习时经常遇到的问题是：虽然一步一步按照手册的说明做，但做的时候不明白每一步在做什么，为什么要这么做。这时候的重点在于你要知道你一开始做的工作都是为数值模拟计算提供满足软件格式要求的基础参数。有了这些基础参数你才能开始进行模拟计算。这些基础参数包括以下几个部分： 1。模拟工作的基本信息：设定是进行黑油模拟，还是热采或组分模拟；模拟采用的单位制（米制或英制）；模拟模型大小（你的模型在X,Y,Z三方向的网格数）；模拟模型网格类型（角点网格，矩形网格，径向网格或非结构性网格）；模拟油藏的流体信息（是油，气，水三相还是油水或气水两相，还可以是油或气或水单相，有没有溶解气和挥发油等）;模拟油田投入开发的时间；模拟有没有应用到一些特殊功能（局部网格

精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势

精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势 教师：王庆 学生：扎紫拉 学号：2012030012 中国石油大学（北京）

前言 油藏数值模拟是一门工程应用学科。它立足于流体在多孔介质中的渗硫理论，利用数值物理方法，通过编制计算机软件来求解油藏流体渗硫问题。油藏数值模拟技术自20世纪50年诞生至今，随计算机应用数学和油藏工程的发展而不断发展，目前已成为油田开发方案设计，动态分析和油藏开发中后期方案调整的有效工具，在各油田开发生产中得到了广泛应用。 油藏数值模拟是油藏管理环节中必不可少的部分。油藏管理的根本是在一个良好开发的油田中决定采用什么样的油气开采方式来获得最大的经济效益。要想达到油藏管理的基本目标，油藏数值模拟是最精密复杂的可行方法。开展数值模拟研究有许多原因。从商业的角度考虑，可能最重要的一点是油藏模拟可以进行大概的现金流动预测。数值模拟从产量的方面预测经济效益。将产量和价格结合起来就可以估计将来的现金流动。 表1.数值模拟的原因 油气藏是在单一圈闭中具有同一个压力系统的油气聚集单元。在原始条件下，油气藏处于平衡状态 ; 当受到干扰（如打井，生产）时，原来的平衡状态被打破，油气藏处于动态变化中。油气藏从投入开发到最后废弃就是一个不断变化的动态过程。

描述或实现油气藏动态变化的过程称为模拟（或仿真）。要描述或实现这一动态变化，可以有两种方法： (1)采用物理实体的方法，称为物理模拟; (2)采用数学描述的方法，称为数学模拟; 物理模拟是指根据同类现象或相似现象的一致性，利用某种模型来观察和研究其 原型或原现象的规律性。物理模型包括相似模型和单元模型两种。 数学模拟是指用数学模型来进行研究，即通过求解某一物理过程的数学方程组来 研究这个物理过程变化规律的方法。数学模型的核心问题是把地层流体在孔隙介质中 的渗流机制描述清楚，并施加一定的初始，边界条件，则可以相应的求出地下流体的 压力，饱和度等参数， 从而认识地下流体运动的规律。数学模型有3类：水电相似模型，解析模型，数值模型。 一.油藏数值模拟的主要内容 藏数值模拟的主要内容可以概括为三大部分，即建立数学模型（Mathematical Model ），数值模型（Numerical Model）和计算机模型（Computer Model ）。 1.建立书数学模型，就是要建立一套描述油藏中 流体渗流的偏微分方程组一起构成一格完整的数学模型。 2.建立数值模型，即对所建立的数学模型进行数值求解，一般要经过以下三个步骤： （1）离散化，将连续的偏微分方程组转化成离散的有限差分方程组，即将连续 函数变为离散函数。 （2）线性化，将有限差分方程组中的非线性系数项性化，从而得到线性代数方 程组。对线性代数方程组进行求解，包括直接求解法和迭代求解法。

油藏数值模拟习题

-1- 一选择题 1．双模包括物理模拟和（B 数学模拟） 2．随着计算机的迅速发展，求解数学方程组常用（A 数值模拟） 3．油藏模拟的基础在于油藏描述和（A 生产动态） 4．模拟是用（C 油藏模型）来研究油藏的各种物理性质和流体在其中的流动规律 5．数学模型来研究某个物理过程变化规律是通过求解某一物理过程的（A 数学方程组） 6．数值模型用离散化方法将偏微分方程组转化为（D 有限差分方程组） 7．计算机模型是将各种数学模型的计算方法编制成（C 计算机程序） 8．油藏数值模拟用（B 数值）方法求解油藏数学方程组 9．离散化就是把整体分割为若干（D 单元） 10．有限差分法是对（C 网格范围内的各点）求解。 11．有限差分法使偏微方程被（B 代数方程组）所取代 12．块中心网格是用（A 网格块中心）来表示小块坐标的 13．点是心网格是用（B 结点）的位置来确定小块的中心 14．根据每一组份的质量守恒建立的渗流数学模型称为（A 组份）模型 15．动态预测是在历史拟合的基础上对（C 未来的开发指标）进行计算 16．IMPES 方法是（C 隐式求解压力方程，显式求解饱和度）的 17．半隐式方法是（D 同时求出压力和饱和度）的 18．适定问题是指一个问题的解（D 存在、唯一且稳定） 19．认识油田的主要方法有直接观察法和（B 模拟法） 20．块中心网格和点中心网格的差分方程是(A 一样的) 21．加权六点格式中,要使之成为显式差分格式,必须满足(A θ=0 22．加权六点格式中,要使之成为隐式差分格式,必须满足(C θ=1/2 ) 23．加权六点格式中,要使之成为克兰克.尼克森差分格式,必须满足(B θ=1/2 ) 24．显式差分格式是( A 有条件)收敛的. 25．隐式差分格式是( B 无条件)收敛的 26．显示差分格式的稳定条件是(A △t/△x 2<=1/2) 27．对于各向同性的正方形网格的等值供给半径为(C 0.208△x) 28．差分方程组的直接解法适用于处理(B 系数矩阵阶数不太高)的问题. 64．差分方程组的迭代解法主要用于处理(A 系数矩阵阶数较高)的问题 29．对渗透率取值一般取(A 上游权)的处理方法.) 30．将含水饱和度归一化的公式为(C Sor Sw c Sw c Sw S W ---=1) 31．对数学模型按空间维数分有无零维模型(A 有) 32．历史拟合在含水拟合时,主要是对(C 相对渗透率曲线)的修改. 二、解释概念 1.油藏模拟:是用油藏模型来研究油藏的各种物理性质和流体在其中的流动规律，以便更好地认识油层，作出正确的评价，确定合理的开发方案和提高采收率的措施。 2.数学模型：通过求解某一物理过程的数学方程组来研究这个物理过程变化规律的方法。 3.数值模型：用离散化方法将偏微分方程组转化为有限差分方程组，将其非线性系数线性化，得到线性方程组，然后求解。 4.油藏数值模拟：用数值方法求解油藏数学方程组，就是油藏数值模拟。 5.离散化：离散化就是把整体分割为若干单元来处理。 6.离散空间：离散空间就是把所研究的空间范围套上某种类型的网格，将其划分成一定数量的单元。 7.离散时间：离散时间就是在所研究的时间范围内离散成一定数量的时间段。 8.有限差分法：有限差分法是对网格范围内的各点求解。即原先表示连续的、足够光滑函数的偏微分方程，被一套对每个离散点的、与该点近似解有关的代数方程组所取代。 9.块中心网格：用网格分割成小块的中心来表示小块坐标。 10.点中心网格：由网格的交点，即结点的位置来确定小块的中心。 11.一阶向前差商：对于函数),(t x p ， x p p x p i i ?-=??+1为 一阶向前差商。 12.一阶向后差商：对于函数),(t x p ， x p p x p i i ?-=??-1 为一阶向后差商。 13.一阶中心差商：对于函数),(t x p ， x p p x p i i ?-=??-+211为一阶中心差商。 14.二阶差商：对于函数 ),(t x p ， 2 1 122 2x p p p x p i i i ?+-= ??-+为二阶中心差商。 15.显式差分格式：在这种差分格式中，只有一个未知 数。当已知第n 时刻的n i p 值时，由一个方程就可以求出第n+1时刻的值 1+n i p ，不需联立求解。 16.隐式差分格式：在这种差分格式中，有多个未知数。当已知第n 时刻的n i p 值时，为了求出第n+1时刻的 值 1+n i p ，必须解一个线性代数方程组。 17.网格等值供给半径：当网格中有一口井时，均质地层的网格等值供给半径为：22e 14.0y x r ?+?= 18.黑油模型：黑油模型是简化的组份模型。烃类系统只考虑两个组份：“油”组份是地层油经微分蒸发后在大气压下的残存液（即黑油），而“气”组份是剩余的流体。水相与其它两相不发生质量转移；气可以从油中出入，但油不能汽化为气相。 19.组份模型：油藏内的碳氢化合物是由多种化学成分组成的，在流动过程中由于温度压力的变化，各流动相的各组份之间可能会发生质量转换。根据每一组份的质量守恒建立的渗流数学模型称为组份模型。 20.历史拟合：利用已知的地质、流体性质和特殊岩心分析资料和实测生产历史，输入计算机中，将计算结果和测定的开发指标相比较，修改油层静态参数，直到计算结果和实际动态参数相当接近，达到允许的误差范围为止。 21.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。 22.灵敏度试验：将影响开发指标的油层静态资料输入到计算机中并人为地加以改变，观察它们对开发指标的影响，从中找出其影响比较大的参数。 23.IMPES 方法：是指隐式求解压力方程，显式求解饱和度方法。 24.半隐式方法： 联立求解 25.零维模型：描述均质岩石、统、而且系统内的饱和度分布和压力分布是连续的，油藏内任意处的压力发生变化时，整个油藏系统内的压力都随着同时发生变化的一类数学模型。 26.差分方程稳定性：解差分方程组时，如果计算开始时引入的误差在逐层计算过程中的影响逐渐消失或保持有界，则此差方程是稳定的。 27.显式处理：在n+1时刻求解方程组时，若其系数直接用n 时刻的值，为显式处理。 28.半隐式处理：在n+1时刻求解方程组时，若将其系数用泰勒级数展开，并忽略二阶小量，一阶导数用n 时刻的值，则称为半隐式处理。 29.隐式系数处理：在n+1时刻求解方程组时，若将其系数用泰勒级数展开，展开式中的一阶导数用n+1时刻的值，则称为隐式系数处理。 30.定产条件：油藏数值模拟中内边界条件的处理方法之一，即井以一定产量生产。 31.定压条件：油藏数值模拟中假设井以一定流动压力生产，需要把q 用网络压力P 和流动压力wf P 来表示。 32.直接法：直接法就是经有限次数的运算即可求得方程组精确解的方法。 33.迭代法：迭代法是将方程组的求解问题构造为一个无限序列，其极限就是方程组的解。 34.松弛法：松弛法是在赛德尔迭代法的基础上再进一步加快收敛速度，它一般采取在余项上乘一个松弛因子来加快迭代敛速的处理技巧。 35.点松弛法：点松弛法为对网络的每个单元逐次应用松弛法，它是从区域的左下角起由左到右，由下到上的逐点进行计算。 36.最优松弛因子：使逐次松弛法的渐进收敛速度最快的松弛因子通常称为最优松弛因子。 37.不均匀网格：为了模拟油藏的实际情况，划分网格时，在靠近井的附近网格取密一些，而沿径向相外逐渐稀疏，这种网格称为不均匀网格。 38.顺序求解：求解两相流差分方程组中的四个未知数2时，先求得压力项，然后再求饷度的解法。 39.联立求解：求解两相流差分方程组中的四个未知数时，同时求解压力项和饱和度项的解法。 三、填空题 1.认识油田的主要方法有直接观察法和模拟法两种。 2.物理模型可分为定性模型和定量模型两种；前者主要是为了了解油层中发生的各种现象，后者主要是为了得到油田开发过程中的有关定量指标。 3.数值模型就是电解模型和电网模型。 4.物理模拟和数值模拟简称为双模， 5.求微分方程数值解的方法有有限差分法、变分法、有限元法等。 6.油藏数值模拟包括四部分内容：地质模型、 数学模型、数值模型、计算机模型。 7.值模拟输入的数据包括油藏的静态数据和生产井/注入井的动态数据。 8.油藏数学模型的命名，一般依据流体的相态、空间维数、使用功能与特点三个方面。 9.如果一个问题的解存在、唯一且稳定时称该问题为适定问题。 10.建立数学模型常用的物理原理包括：质量守恒原理、能量守恒原理、达西定律。 11.二阶微分方程三种基本类型为：抛物型、椭圆型和双曲型。 12.黑油模型是简化的组份模型。烃类系统只考虑 两个组份。 13.黑油模型中水相与其它两相不发生质量转移；气可以从油中出入，但油不能汽化为气相。 14.定解条件一般包括边界条件和初始条件，前者包括内边界条件和外边界条件。 15.离散化的核心是把整体分为若干单元来处理，它包括空间离散和时间离散。 16.有限差分的网格系统分为块中心网格和点中心网格，二者的离散点数是不同的，但差分方程是一样的。 17.一阶差商包括：一阶向前、一阶向后差商和一阶中心差商。 18.以()t x p ,关于的差商为例，一阶向前差商的截断误差为0 (△x )，一阶向后差商的截断误差为0(△x)， 一阶中心差商的截断误差为0(△x 2 )。 19.以()t x p ,关于x 的差商为例，二阶中心差商的截断误差为0(△x 2 )。 20.微分方程的差分格式有显示差分格式、隐式差分格式、克兰克·尼克森格式和加权六点格式。 21.加权六点格式中，当0=θ时为显示差分格式，当2 1 = θ时为克兰克·尼克森差分格式，当1=θ时为隐式差分格式。 22.显示差分格式是有条件收敛的，隐式差分格式无条件收敛的。 23.显示差分格式是有条件稳定的，隐式差分格式无条件稳定的。 24.显示差分格式的稳定条件是 2/12≤??x t 。 25.对于各向同性的正方形网格的等值供给半径为 0.208△x 。 26.差分方程组的直接解法的特点是计算工作量小，精确度较高、计算程序复杂。 27.差分方程组的迭代解法主要用于处理系数矩阵阶数较高的问题。 28.差分方程组的迭代解法的特点是计算程序较为简单、工作量有时较大。 29.差分方程组的解法分为直接解法和迭代解法两类。 30.传导系数的三种处理方法是算术平均、几何平均和调和平均。 31.渗透率的四种平均取值方法是算术平均、加权平均、几何平均和调和平均。 32.相对渗透率取值一般取上游权的处理方法。 33.差分方程组的系数有显示、半隐式和隐式的处理方法。 34.IMPES 方法是隐式压力显示饱和度的处理方法。 35.IMPES 方法是隐式压力显示饱和度的处理方法。 36.对数学模型按相态分类可分为单相流模型、两相流模型和三相流模型。 37.对数学模型按空间维数分可分为零维模型、一维模型、二维模型、三维模型。 38.对数学模型按模型的使用功能及特点可分为气藏模型、黑油模型、组份模型。 39.常用研究差分方程的稳定性的方法有误差图解法和 Von Neumann 法。 40.由于油藏各点的渗透率不同，束缚水饱和度不同，因而需要对相对渗透率曲线进行归一化处理。 41.将含水饱和度归一化的公式为o r wc wc w w S S S S S ---= 1 42.历史拟合的对象油层平均压力和单井压力、见水时间和含水变化和油气比的变化。 43.历史拟合在压力拟合时，主要调整 孔隙度、饱和度、油层综合压缩系数、渗透率及相对渗透率等。