油藏?cái)?shù)值模擬

1953年美國(guó)G..H.BUCE等人發(fā)表了《孔隙介質(zhì)不穩(wěn)定氣體滲流的計(jì)算》后，為用數(shù)值方法計(jì)算油氣藏滲流問題開辟了道路。

三十多年來，由于大型快速電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，大大地促進(jìn)了數(shù)值模擬方法的廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)60年代初期研究了多維多相的黑油模型；20世紀(jì)70年代初期研究了組分模型、混相模型和熱力采油模型；

20世紀(jì)70年代末期研究各種化學(xué)驅(qū)油模型。

Coats (1969) 曾經(jīng)指出, 恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用該方法應(yīng)滿足以下3 個(gè)條件:

(1 ) 很好地陳述了經(jīng)濟(jì)上的重要性。一個(gè)典型的問題是選擇注水開發(fā)還是自然衰竭開發(fā)"para" label-module="para">

(2 ) 油藏描述及其他要求的輸人數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確。

(3 ) 研究的問題與非平衡壓力及流體飽和度的時(shí)、空分布有很強(qiáng)的相關(guān)性, 這一相關(guān)性的存在就不能用傳統(tǒng)的分析方法分析求解, 比如物質(zhì)平衡法。

做數(shù)值模擬的原因有許多。從商業(yè)角度來看, 最重要的原因就是其產(chǎn)油預(yù)測(cè)和現(xiàn)金流預(yù)測(cè)的能力。

油藏研究中, 數(shù)值模擬的主要目的就是預(yù)測(cè)在不同開采方案下的油氣生產(chǎn)情況。這樣來講, 數(shù)值模擬是唯一合適的技術(shù)。簡(jiǎn)單的技術(shù)如物質(zhì)平衡法, 在評(píng)價(jià)油藏機(jī)理上很有用, 但對(duì)油藏預(yù)測(cè)就不適合了。

另一方面, 油藏模擬技術(shù)提供了在規(guī)定生產(chǎn)條件下的研究油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的靈活性。所有的市場(chǎng)上銷售的模擬軟件都提供了完善的井管理功能, 允許工程師在產(chǎn)層、井、井組, 儲(chǔ)層及油田等級(jí)別上設(shè)定施工條件。簡(jiǎn)單來講, 這些流程, 不僅可以指定井的具體壓力及產(chǎn)量, 它們還能進(jìn)行更復(fù)雜的工作。比如: 根據(jù)一些GOR 或WOR 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)井實(shí)施關(guān)井或修井操作, 為與生產(chǎn)設(shè)施的生產(chǎn)能力相匹配, 優(yōu)化單井產(chǎn)量, 控制氣產(chǎn)量及注水的速度等。因此, 油藏模擬技術(shù)被認(rèn)為是油藏管理的最佳技術(shù), 其它油藏工程的工具很難提供這種能力。

這里指的是在模擬器選定以后，我們必須設(shè)計(jì)出一套合適的網(wǎng)格模型。網(wǎng)格模型的設(shè)計(jì)要受到模擬過程的類型、在非均質(zhì)油藏中的液體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性、選定的研究目標(biāo)、油藏描述的精確程度以及允許的計(jì)算時(shí)間和成本預(yù)算等因素的影響。網(wǎng)格數(shù)目越多，模擬出的單井動(dòng)態(tài)會(huì)越精細(xì)，但網(wǎng)格數(shù)目越多計(jì)算的時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)，成本越高，有時(shí)甚至高到不能令人接受，所以我們經(jīng)常不得不在研究目標(biāo)所確定的總框架下，根據(jù)允許的計(jì)算時(shí)間和成本限制，去設(shè)計(jì)我們的網(wǎng)格模型。

模型設(shè)計(jì)的第一步是定義模型的幾何形態(tài)。有數(shù)種幾何模型可以應(yīng)用, 最常用的有以下幾種(Mat tax and Dalton , 1990 ) :

(1 ) 一維模型。這種模型在油田研究中從未用過, 因?yàn)樗鼈儾淮韺?shí)際的油藏幾何形態(tài),并且不能模擬驅(qū)替過程。但它們可用于研究模型對(duì)某種油藏參數(shù)變化的敏感性, 以及實(shí)現(xiàn)油藏巖石物理性質(zhì)的動(dòng)態(tài)放大。

(2 ) 二維剖面模型。它們用在垂向驅(qū)替過程的研究中, 例如, 邊水注采或頂部氣注采的研究。

(3 ) 平面二維模型。這種模型可用在研究油藏中流體的流動(dòng)以平流為主, 與垂向的非均

質(zhì)性無關(guān)時(shí)的情況。這種模型主要用在注水模式的研究中, 也可用在研究重力作用可忽略的溶解氣驅(qū)油藏。大多數(shù)情況下, 這些模型須用偽函數(shù)來代表垂直流動(dòng)。

(4 ) 徑向模型。這種模型限制在井周圍的地區(qū), 并且通常用來評(píng)價(jià)具有大垂直梯度的單井生產(chǎn)行為。典型的應(yīng)用是研究直井或水平井中的水和氣的錐進(jìn)作用。

(5 ) 三維模型。這是最常用的模型。它們可以解釋油藏中實(shí)際地質(zhì)及巖石物理性質(zhì)的分布, 因此, 可用在有嚴(yán)重的水平或垂向的非均質(zhì)儲(chǔ)層中?？偟膩碚f適用在地質(zhì)比較復(fù)雜難于用二維模型進(jìn)行描述的地區(qū)。理論上講, 這些模型可用來表示油藏中的任何采收過程, 唯一的限制是總網(wǎng)格數(shù), 也就是描述的細(xì)致程度的限制。

油藏?cái)?shù)值模擬方法是迄今為止定量地描述在非均質(zhì)地層中多相流體流動(dòng)規(guī)律的惟一方法。例如許多常規(guī)方法要假定油層為圓形的均勻介質(zhì)，如油藏幾何形狀稍復(fù)雜一些，且為非均質(zhì)介質(zhì)，則求解非常困難，甚至無法求解。而對(duì)油氣藏?cái)?shù)值模擬而言，計(jì)算形態(tài)復(fù)雜的非均質(zhì)油藏和計(jì)算簡(jiǎn)單形態(tài)的均質(zhì)油藏工作量幾乎是一樣的。因此油藏?cái)?shù)值模擬可解決其它方法不能解決的問題。對(duì)于其它方法能解決的問題，用數(shù)值模擬方法可以更快、更省、更方便、更可靠地解決，并增加其它分析方法的可信度。

一個(gè)油氣藏，在現(xiàn)實(shí)中只能開發(fā)一次。但應(yīng)用油藏?cái)?shù)值模擬，可以很容易地重復(fù)計(jì)算不同開發(fā)方式的開發(fā)過程，因此人們可以從中選出最好的開發(fā)方法。

因此，對(duì)油藏工程師而言，數(shù)值模擬給動(dòng)態(tài)分析提供了一種快速、精確的綜合性方法；對(duì)管理者而言，數(shù)值模擬提供了不同開采計(jì)劃的比較結(jié)果；對(duì)尚無經(jīng)驗(yàn)的工程師而言，數(shù)值模擬則是有效的培訓(xùn)工具。

數(shù)值模擬研究的主要工作程序?qū)σ粋€(gè)油氣藏進(jìn)行綜合的數(shù)模研究，往往需要花較大的精力和較長(zhǎng)時(shí)間（有時(shí)會(huì)達(dá)一年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間），同時(shí)還對(duì)計(jì)算機(jī)硬件和技術(shù)人員有很高的要求，然而盡管在不同的項(xiàng)目中，面對(duì)的問題會(huì)千差萬別，但大多數(shù)油藏?cái)?shù)值模擬的基本研究過程是一樣的。為了使讀者一開始就對(duì)數(shù)模研究工作有一個(gè)明確的整體概念，下面簡(jiǎn)要地介紹一下油藏?cái)?shù)值模擬的主要工作程序。

問題的定義：開展油藏?cái)?shù)模工作的第一步，是確定研究的目標(biāo)和范圍。即首先要給本次數(shù)模研究一個(gè)明確的定位，明確本次模擬要解決的主要問題是什么，需要研究哪些油藏動(dòng)態(tài)特性，這些項(xiàng)目的完成對(duì)油藏的經(jīng)營(yíng)管理者會(huì)產(chǎn)生什么影響等等。從而根據(jù)項(xiàng)目的要求進(jìn)行數(shù)值模擬研究程序設(shè)計(jì)，并收集有關(guān)的油藏基礎(chǔ)地質(zhì)、流體及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

一旦把數(shù)據(jù)收集起來以后，必須對(duì)這些來自不同渠道的數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別，再組織和再檢查，看收集到的數(shù)據(jù)是否足夠，是否都合格。如果取得的數(shù)據(jù)，依靠經(jīng)驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行修正和補(bǔ)充后仍不合要求，那就需要修正或重新確定研究目標(biāo)。

確定了研究目標(biāo)，并收集到了研究所必需的數(shù)據(jù)后，接下來的工作就是對(duì)模擬模型進(jìn)行選擇，即確定用哪種模擬模型對(duì)該問題最為有效。并不是所有的情況下都需要對(duì)油藏進(jìn)行整體模擬，例如在研究錐進(jìn)、指進(jìn)、超低產(chǎn)問題時(shí)，就應(yīng)采用單井、剖面或平面模型，這樣會(huì)大大節(jié)省計(jì)算成本。通常影響研究方法選擇的因素有多種，但其中有三條是最重要的：一是能否找到針對(duì)你研究問題的相應(yīng)模擬器；二是解決你面對(duì)的具體油藏模擬問題時(shí)，常常因?yàn)樾枰从尘烷_采設(shè)施對(duì)開采過程的影響，而必須對(duì)你選定的模擬器作某些修改，你必須具備這種能力；三是研究所允許的時(shí)間、計(jì)算機(jī)、人力及經(jīng)費(fèi)的限制，即不允許突破規(guī)定的時(shí)間和成本的限制。

選擇好模擬器并設(shè)計(jì)出了網(wǎng)格模型后，常常因?yàn)橐_(dá)到我們要處理的問題的所需效果，而不得不對(duì)手邊已有的程序作某些修改，最常見的是修改井管理程序和模擬結(jié)果的編輯和輸出程序。

這是油藏模擬中的一項(xiàng)極其重要的工作。因?yàn)橐粋€(gè)油藏模型被建立起來以后，它是否完全反映油氣藏實(shí)際，并未經(jīng)過檢驗(yàn)。只有利用將生產(chǎn)和注入的歷史數(shù)據(jù)輸入模型并運(yùn)行模擬器，再將計(jì)算的結(jié)果與油氣藏的實(shí)際動(dòng)態(tài)相比，才能確定模型中采用的油氣藏描述是否是有效的。若計(jì)算獲得的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與油藏實(shí)際動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)差別甚遠(yuǎn)，我們就必須不斷地調(diào)整輸入模型的基本數(shù)據(jù)，直到由模擬器計(jì)算得到的動(dòng)態(tài)與油藏生產(chǎn)的實(shí)際動(dòng)態(tài)達(dá)到滿意的擬合為止。由于歷史擬合調(diào)整參數(shù)的目的是為了把真實(shí)油藏的描述搞得盡可能精確，所以，它是油藏模擬中不能缺少的重要步驟。

模擬使用的模型，顯然應(yīng)當(dāng)與實(shí)際油藏是相似的。若描述油藏的數(shù)值模擬所采用的數(shù)據(jù)與控制油藏動(dòng)態(tài)的實(shí)際數(shù)據(jù)存在明顯差異，則將導(dǎo)致模擬結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重失真。遺憾的是，在未經(jīng)試驗(yàn)以前，我們對(duì)模型的準(zhǔn)確程度，以及應(yīng)該修改哪些參數(shù)才能保證它與實(shí)際油藏相似，知之甚少。在這種情況下，最有效，也是最經(jīng)常采用的一種驗(yàn)證方法，就是模擬油藏過去的動(dòng)態(tài)，并將模擬計(jì)算結(jié)果與油藏的過去實(shí)際動(dòng)態(tài)作對(duì)比，這就是歷史擬合工作。歷史擬合能幫助我們發(fā)現(xiàn)和修改油藏描述數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，以使模型更加完善，并驗(yàn)證油藏描述的可靠性。如果修正后的模型模擬計(jì)算動(dòng)態(tài)與油藏過去的歷史動(dòng)態(tài)能達(dá)到一致，且油藏描述又是合理的，那么，應(yīng)當(dāng)說，歷史擬合本身就是一種有效的油藏描述方法。

歷史擬合的目的就是依據(jù)測(cè)量的產(chǎn)量和壓力數(shù)據(jù)為準(zhǔn), 盡可能正確地再現(xiàn)油田的生產(chǎn)歷史。這種檢查應(yīng)該在油田和井的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

擬合的參數(shù)包括靜壓力、含水率、氣油比。而產(chǎn)量是作為歷史數(shù)據(jù)直接輸入模型的。以下將簡(jiǎn)要討論一些要進(jìn)行歷史擬合的主要參數(shù)。

1 .壓力

幾乎所有的油藏都有靜態(tài)井底壓力數(shù)據(jù)( SBHP) , 這些數(shù)據(jù)必須與模型輸出的結(jié)果相比較, 但應(yīng)該記住, 實(shí)測(cè)壓力與直接計(jì)算出的壓力是不一致的, 因?yàn)檫@兩種數(shù)據(jù)代表油藏中不同部分的數(shù)據(jù)(分別為井泄流半徑和網(wǎng)格塊內(nèi)的數(shù)據(jù)) 。大多數(shù)模擬軟件允許對(duì)計(jì)算值進(jìn)行一些修正以便與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比。

如有可能, 應(yīng)建立某一參照深度的壓力分布圖并與油井的靜壓等壓圖比較, 來檢查油田全區(qū)壓力分布情況。這一比較是有用的, 可以得到一個(gè)全油田范圍內(nèi)壓力分布狀況和壓力梯度變化, 而這從單井分析是很難得到的。除了井底靜壓力, 其他一些壓力數(shù)據(jù)也可用來檢查模型對(duì)壓力的模擬效果。比如: 油管頭靜壓和流壓(ST HP 和FT HP)。這些測(cè)量數(shù)據(jù)有數(shù)量大的優(yōu)勢(shì), 但較難進(jìn)行處理, 因?yàn)樘幚磉@類數(shù)據(jù)需要具備完井過程中流體靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力變化規(guī)律的知識(shí)。

2 .產(chǎn)水?dāng)?shù)據(jù)

模型中模擬的產(chǎn)水情況應(yīng)再現(xiàn)油田的實(shí)際觀察值, 包括見水時(shí)間及含水率變化情況。應(yīng)該一口井一口井來檢查, 但最好繪制出含水飽和度圖并與水進(jìn)狀況圖相比較。通過比較可以得到全區(qū)驅(qū)替過程的情況, 而且可以幫助找到關(guān)鍵井( 通常為靠近水進(jìn)前緣的井) , 而對(duì)于關(guān)鍵井要找出合適的擬合。為了平衡開采和流體的注人, 還要檢查和調(diào)整整個(gè)油田的含水剖面。

3 .產(chǎn)氣數(shù)據(jù)

當(dāng)壓力降到泡點(diǎn)以下, 能否正確再現(xiàn)產(chǎn)氣曲線對(duì)任何油藏模型都是關(guān)鍵的一點(diǎn)。由于其壓縮性大, 產(chǎn)氣量很大程度上控制著油藏能量。

如果預(yù)測(cè)與實(shí)際生產(chǎn)曲線有偏差, 就說明pVt 的描述也許有問題, 或者是相對(duì)滲透率曲線有問題, 再次要強(qiáng)調(diào)的是所有結(jié)果應(yīng)一口井一口井地檢查, 而且也應(yīng)進(jìn)行全區(qū)的檢查。如果存在主要?dú)忭敽痛我獨(dú)忭? 并且在研究的前面階段已經(jīng)確定了氣頂?shù)奈恢? 這時(shí)就要與氣飽和度圖進(jìn)行對(duì)比。如果兩種圖件一致, 這就能保證分離過程能在模型中正確地再現(xiàn)。

并沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的歷史擬合程序, 每個(gè)油田都是不同的。如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、油藏機(jī)理、井?dāng)?shù)、生產(chǎn)歷史、開發(fā)方案等。因此, 每個(gè)研究都只能用自己的解決程序解決自己的問題。但一些步驟或多或少可適用于大多數(shù)的模擬研究。

模擬過程中的第一步是確立需要調(diào)整的關(guān)鍵參數(shù)和關(guān)鍵井。

所謂關(guān)鍵參數(shù)就是那些具有很大不確定性并對(duì)最終結(jié)果影響大的那些參數(shù)。確定關(guān)鍵參數(shù)一般關(guān)系到油藏中主要的能量機(jī)理。在水驅(qū)油藏中, 典型的關(guān)鍵參數(shù)有水層的導(dǎo)水性和儲(chǔ)水量, 但對(duì)溶解氣驅(qū)油藏, 典型的關(guān)鍵參數(shù)則是氣油相對(duì)滲透率。

另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)當(dāng)然是滲透率, 滲透率對(duì)所有油藏都是重要的。關(guān)鍵井就是油田中生產(chǎn)狀況典型的井, 其生產(chǎn)曲線在模型中必須準(zhǔn)確再現(xiàn)。在井比較少的情況下, 比如少于20 口井, 實(shí)際上所有井都應(yīng)被當(dāng)作關(guān)鍵井而且都應(yīng)在模型中再現(xiàn)它們的生產(chǎn)情況。如果井?dāng)?shù)眾多, 如老油田, 歷史擬合所有井實(shí)際上不太可能, 而且最終結(jié)果也不一定更準(zhǔn)確。

確定關(guān)鍵井要依據(jù)幾個(gè)因素, 生產(chǎn)歷史長(zhǎng)并且有典型的含水率及氣油比變化趨勢(shì), 有較完整的測(cè)井系列、取心及壓力數(shù)據(jù), 井位也應(yīng)是油田具有代表性的位置。另外, 正在生產(chǎn)的井應(yīng)被當(dāng)作關(guān)鍵井。

確定關(guān)鍵井和關(guān)鍵參數(shù)可以使工程師進(jìn)行歷史擬合的工作容易一些。下面是擬合壓力歷史, 然后進(jìn)行飽和度歷史擬合。

(1 ) 壓力擬合。這一階段包括油藏整體能量平衡的調(diào)整。圖1( Saleri , et al ., 1988)是一個(gè)簡(jiǎn)單的壓力擬合方案。首先應(yīng)建立的壓力分布和油藏中的壓力梯度, 然后再進(jìn)行單井?dāng)M合。為了提高壓力擬合效果, 滲透率是最主要的要調(diào)整的變量。

(2 ) 飽和度擬合。這一步驟中, 對(duì)油藏流體分布進(jìn)行擬合, 依據(jù)見水( 氣)的時(shí)間以及見水(氣) 后相關(guān)的生產(chǎn)剖面的變化。

首先要從調(diào)整全區(qū)油田的生產(chǎn)狀況開始, 然后集中在關(guān)鍵井的表現(xiàn)。滲透率是控制水淹時(shí)間的重要參數(shù), 水淹后的產(chǎn)水及油氣比主要受相對(duì)滲透率曲線控制。油藏歷史擬合常是儲(chǔ)量研究中最耗時(shí)的部分, 有時(shí)是讓人灰心喪氣的。實(shí)際上不可能有完美的擬合, 因此油藏工程師在做結(jié)論時(shí), 常要判斷歷史擬合的結(jié)果是否令人滿意。

產(chǎn)量預(yù)測(cè)通常是油藏一體化研究的最后一步。本質(zhì)上這一工作的目的就是具體給出可視化的在不同開發(fā)策略下未來油田的表現(xiàn), 以及為項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)估建立生產(chǎn)曲線。

一體化研究隊(duì)伍的所有努力, 包括油藏描述及模擬, 在這一階段會(huì)聚在一起, 對(duì)最好的開發(fā)策略必須進(jìn)行分析, 并最終提交給管理層短期、中期和長(zhǎng)期的開發(fā)方案。考慮到這項(xiàng)技術(shù)存在復(fù)雜性, 模擬模型所給出的產(chǎn)量對(duì)于每一種情況都會(huì)有所不同, 簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)研究幾天就可以完成, 但是對(duì)于比較復(fù)雜的研究, 根據(jù)模型的大小和其復(fù)雜程度, 所執(zhí)行的油氣井管理程序和所要進(jìn)行預(yù)測(cè)的次數(shù)等情況的不同, 可能會(huì)花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間。

獲得了好的、可以接受的歷史擬合后，就可利用該模型來預(yù)測(cè)油氣藏未來的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。預(yù)測(cè)的內(nèi)容包括：原油、天然氣和水的產(chǎn)量，氣油比與油水比的動(dòng)態(tài)，油藏壓力的變化動(dòng)態(tài)，液體前緣位置，對(duì)井設(shè)備和修井的要求，區(qū)域采出程度，估計(jì)油氣藏最終采收率等。預(yù)測(cè)的結(jié)果將作為我們進(jìn)行開發(fā)與管理決策的重要依據(jù)。這里所指出的是，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，明顯地取決于我們采用的模型的正確性和油藏描述的準(zhǔn)確性與完整性。因此，花一定的時(shí)間與精力對(duì)模擬的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，判斷它是否達(dá)到了預(yù)期的研究目的，是十分必要的。

第一步是確定要預(yù)測(cè)的具體方案。預(yù)測(cè)方案的界定要從預(yù)測(cè)階段的一開始就進(jìn)行, 但需要注意的是, 隨著研究工作的進(jìn)展, 根據(jù)前面預(yù)測(cè)方案運(yùn)行的結(jié)果, 可界定更多的預(yù)測(cè)方案。預(yù)測(cè)方案的數(shù)量及類型顯然取決于具體研究的要求和時(shí)間要求, 但在實(shí)踐中, 一般先定義一個(gè)基本預(yù)測(cè)方案。這一基本預(yù)測(cè)方案應(yīng)與油田在普遍生產(chǎn)條件下進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的狀態(tài)相對(duì)應(yīng), 而且作為基準(zhǔn), 隨后的所有預(yù)測(cè)結(jié)果都應(yīng)與它相比較。

對(duì)以后預(yù)測(cè)方案的界定都應(yīng)以改善生產(chǎn)及注入曲線為目的, 也就是要提高最終采收率及加速開發(fā)現(xiàn)有儲(chǔ)量。所以, 應(yīng)測(cè)試大量的預(yù)測(cè)方案( 加密井鉆井、實(shí)施二次采油項(xiàng)目等) , 同時(shí)還要考慮到現(xiàn)有(未來) 的基礎(chǔ)設(shè)施、注入流體( 水、氣、CO2 等) , 以及各種財(cái)政上的限制等各種條件。前幾個(gè)階段的研究成果應(yīng)能提供一個(gè)相互一致的基礎(chǔ), 以便對(duì)可能的建議進(jìn)行初步的篩選。

任何時(shí)候確定一個(gè)預(yù)測(cè)方案的工作都是應(yīng)該與管理層、經(jīng)濟(jì)學(xué)者、生產(chǎn)和設(shè)備等部門密切合作。這將保證不會(huì)在那些不現(xiàn)實(shí)的預(yù)測(cè)方案的模擬上浪費(fèi)時(shí)間。

為了能夠模擬油田未來的生產(chǎn),這些原則應(yīng)同時(shí)適用于地面設(shè)施及每口井。這些原則就是準(zhǔn)則或約束條件, 它代表了油田預(yù)計(jì)的生產(chǎn)條件。地表限定條件一般包括最大油氣水產(chǎn)量、注水或注入量及壓力、最小油管壓力和最大氣油比。單井的限定條件為最大油水比、氣油比或總產(chǎn)液量及最小產(chǎn)油量?，F(xiàn)代模擬軟件可以靈活地設(shè)定生產(chǎn)條件。

在許多研究中, 都要對(duì)與計(jì)算儲(chǔ)量及生產(chǎn)曲線相關(guān)的總體的不確定性做出評(píng)價(jià)。從純粹技術(shù)角度來看, 問題就會(huì)簡(jiǎn)化成為輸入一些不同的參數(shù), 建立一些模型, 而把每個(gè)參數(shù)變化所得到的結(jié)果作為一種參考, 這些參數(shù)值可能是樂觀也可能是悲觀的。通過這種方法, 就能產(chǎn)生一系列的生產(chǎn)曲線, 如圖2 , 然后從這些曲線就可以計(jì)算出整體上的不確定性。無論如何, 要建立一個(gè)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的一套預(yù)測(cè)方案不是一件容易的事, 任何情況下,這都要看油田的開采處在那個(gè)階段。

(1 ) 未開發(fā)油田。對(duì)新油田來說, 沒有生產(chǎn)數(shù)據(jù)做歷史擬合, 要建立一組有意義的預(yù)測(cè)曲線, 就需要進(jìn)行大量不同方案的預(yù)測(cè)。理論上講, 對(duì)于研究過程中碰到的所有參數(shù)都應(yīng)做出不確性的評(píng)價(jià), 包括油藏參數(shù)、生產(chǎn)及設(shè)施的限制條件。而且不應(yīng)簡(jiǎn)單地每次僅變化一個(gè)參數(shù),因?yàn)閰?shù)間相互依賴現(xiàn)象是永遠(yuǎn)存在的( Ove rberg , et al ., 1992 )。

總體上講, 這種敏感性研究需要運(yùn)行的預(yù)測(cè)方案數(shù)量非常大, 經(jīng)常是實(shí)際工作中不可能實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單的辦法是集中在那些對(duì)油藏有關(guān)鍵影響的參數(shù)。另外也可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)來減少要運(yùn)行的預(yù)測(cè)方案的數(shù)量。

(2 ) 已開發(fā)油田。對(duì)已經(jīng)開發(fā)的具有開發(fā)歷史的油田, 對(duì)其未來動(dòng)態(tài)的不確定性進(jìn)行評(píng)估會(huì)更加困難。由于歷史擬合階段已經(jīng)在某種程度上修正了大多的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)油藏參數(shù), 需要研究的參數(shù)就只有井眼動(dòng)態(tài)參數(shù)及地表生產(chǎn)限制條件了。雖然可以認(rèn)為這樣把問題簡(jiǎn)化了, 但是歷史擬合的非唯一性卻影響了在預(yù)測(cè)階段所作出的不確定性評(píng)價(jià)的實(shí)際代表性。

另外要考慮的重要一點(diǎn)是上面所講的一般評(píng)價(jià)不確定性的程序是建立在無偏差參數(shù)估算的假設(shè)基礎(chǔ)上的, 例如: 無系統(tǒng)誤差。但已有的文獻(xiàn)表明, 某種程度的偏差總是會(huì)影響到工程估算的(Bru sh , et al ., 1982) , 有趣的是, 大多數(shù)情況下偏差會(huì)對(duì)估算的影響是樂觀的。

對(duì)未開發(fā)和已開發(fā)的油田, 不確定性評(píng)估都是一項(xiàng)非常復(fù)雜、現(xiàn)實(shí)中通常是難以做到的工作。最好的情況下, 現(xiàn)實(shí)中只能做到部分的評(píng)價(jià), 而且局限于標(biāo)準(zhǔn)油藏研究。Mu skat ( 1949 )在談到被認(rèn)為是油藏工程圣典的地質(zhì)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的不確定性時(shí)說: 這種具體數(shù)據(jù)的唯一性, 以及對(duì)實(shí)際產(chǎn)層的可應(yīng)用性, 是一些假設(shè)情況, 而它充其量不過是一個(gè)難題。50 年后我們?nèi)跃兔鎸?duì)同樣的難題, 估計(jì)值的不確定性仍是個(gè)不確定的問題。

數(shù)模研究的最后一步是將計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)地整理，得出明確的結(jié)論，形成一個(gè)清楚、簡(jiǎn)明的報(bào)告。報(bào)告的格式，根據(jù)研究目的的不同，可以是一份簡(jiǎn)單的專題報(bào)告，也可以是一套具有大量文字、數(shù)據(jù)、圖表及多幅彩色附圖的多卷報(bào)告。然而，無論報(bào)告的形式和長(zhǎng)短如何，它們都應(yīng)當(dāng)以恰當(dāng)?shù)钠?、充分的論?jù)，清楚地陳述研究所使用的模型、計(jì)算的依據(jù)以及得到的主要結(jié)果與結(jié)論。

流線方法油藏模擬簡(jiǎn)介

對(duì)于絕大多數(shù)油田來講，進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬研究的目的最終都是為了要對(duì)油田未來的動(dòng)態(tài)作出預(yù)測(cè)。它預(yù)測(cè)的可以是某一油氣藏在不同的開發(fā)條件下的動(dòng)態(tài)，也可以是同一油藏在不同描述下的動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)是數(shù)值模擬中非常有意義的部分。它可以使我們?cè)谟吞镩_采前就能了解到某口井、井組、甚至整個(gè)油田，在不同開發(fā)方式下的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)情況。可以計(jì)算許多方案，然后從中選出一個(gè)最適合的方案作為實(shí)施方案。此外、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)還為我們提供了展示新方案的潛在效益的可能性。

隨著油田的不斷開發(fā)，油藏的儲(chǔ)層非均質(zhì)性加劇，流體性質(zhì)變差、流體分布不斷發(fā)生變化，特別是對(duì)于中高滲油田高含水油藏，油藏流場(chǎng)發(fā)生較大變化，形成優(yōu)勢(shì)流場(chǎng)。此時(shí)，重力效應(yīng)和縱向非均質(zhì)性是水驅(qū)開采的重要參數(shù)，其在流體的分布和運(yùn)移過程起重要作用。通過流線方法，建立流體沿流線運(yùn)移，形成一個(gè)自然運(yùn)移網(wǎng)絡(luò)，追蹤油、氣、水在油藏中的移動(dòng)，流體沿著流線在壓力梯度方向運(yùn)移，而不是在網(wǎng)格塊內(nèi)運(yùn)動(dòng)，所以與傳統(tǒng)的油藏?cái)?shù)值模擬方法相比，流線模擬技術(shù)能更好地認(rèn)識(shí)地下流體的分布、運(yùn)移和認(rèn)清剩余油分布，對(duì)改善油田開發(fā)效果和提高采收率提供科學(xué)依據(jù)。

另外，傳統(tǒng)的油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)一般都是在油藏中劃分的塊中心網(wǎng)格的基礎(chǔ)上采用有限差分方法進(jìn)行空間離散化，在每一個(gè)離散的時(shí)間步，需要在所有的空間離散網(wǎng)格上求解整個(gè)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算速度比較慢，雖然近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，但現(xiàn)代的油藏描述技術(shù)已經(jīng)可以建立符合實(shí)際的大型油藏地質(zhì)模型，為了達(dá)到所需的精確度，需要許多的網(wǎng)格單元，同時(shí)，地質(zhì)非均質(zhì)性的精確模擬也需要大量的網(wǎng)格單元，有限差分法模擬對(duì)于這些有成百上千口井，幾十萬個(gè)網(wǎng)格塊及較長(zhǎng)的生產(chǎn)歷史的大型油藏難度較大，暴露出其三個(gè)缺點(diǎn)：一是模擬速度慢，二是數(shù)據(jù)污染，三是計(jì)算精度低。所以很有必要尋找一種快速準(zhǔn)確的計(jì)算方法來對(duì)油藏?cái)?shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。

流線模擬技術(shù)是通過將三維模擬模型還原為一系列的一維線性模型，同時(shí)還可以進(jìn)行流體流動(dòng)計(jì)算，具有處理更大數(shù)量級(jí)數(shù)據(jù)的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。在驅(qū)替過程中保持明顯的驅(qū)替前緣和減少網(wǎng)格方位影響的特點(diǎn)，提高了模擬精度。三維流線模型比常規(guī)模擬方法適用性強(qiáng)、優(yōu)勢(shì)多：

1、速度;

2、易形象地顯示/概念化注入井采油井的流動(dòng)耦合;

3、更好地確定泄油面積;

4、易于評(píng)定復(fù)雜的地質(zhì) 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模型的級(jí)別;

5、易于綜合整個(gè)油田模型;

6、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)加速擬合;

7、有潛在的優(yōu)勢(shì),是一種更精確的解法。

所以流線方法是一種適合于現(xiàn)代油藏模擬的計(jì)算方法，流線模擬結(jié)果與傳統(tǒng)的油藏工程技術(shù)（如標(biāo)準(zhǔn)有限差分法模擬）結(jié)合起來作為油藏管理工具具有重要意義。 2100433B

第1 章　油藏工程介紹: 常規(guī)油氣藏和非常規(guī)油氣藏研究進(jìn)展

1. 1　引言

1. 2　油藏科技的發(fā)展

1. 3　油氣藏的分類

1. 4　油藏工程的作用

1. 5　各章節(jié)簡(jiǎn)介

第2 章　常規(guī)油氣藏和非常規(guī)油氣藏要素

2. 1　引言

2. 2　油藏巖石類型和石油產(chǎn)量

2. 3　石油成因

2. 4　石油的產(chǎn)生

2. 5　油氣系統(tǒng)

2. 6　總結(jié)

2. 7　問題和練習(xí)

第3 章　儲(chǔ)層巖石物性

3. 1　引言

3. 2　常規(guī)儲(chǔ)層和非常規(guī)儲(chǔ)層的巖石物性

3. 3　巖石孔隙度

3. 4　滲透率

3. 5　表面張力和界面張力

3. 6　存儲(chǔ)性和傳播性

3. 7　儲(chǔ)層質(zhì)量指數(shù)

3. 8　測(cè)井: 簡(jiǎn)要介紹

3. 9　油藏非均質(zhì)性

3. 10　總結(jié)

3. 11　問題和練習(xí)

第4 章　儲(chǔ)層流體性質(zhì)

4. 1　引言

4. 2　儲(chǔ)層流體性質(zhì)的數(shù)據(jù)應(yīng)用

4. 3　地層油的性質(zhì)

4. 4　天然氣的性質(zhì)

4. 5　地層水的性質(zhì)

4. 6　油藏壓力

4. 7　油藏溫度

4. 8　儲(chǔ)層流體組分

4. 9　總結(jié)

4. 10　問題和練習(xí)

第5 章　油氣藏?zé)N類流體的相態(tài)特征

5. 1　引言

5. 2　相圖

5. 3　油氣藏類型與采收率

5. 4　凝析氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)研究

5. 5　油氣采收率優(yōu)化

5. 6　總結(jié)

5. 7　問題和練習(xí)

第6 章　常規(guī)油氣藏和非常規(guī)油氣藏的儲(chǔ)層表征

6. 1　引言

6. 2　目標(biāo)

6. 3　總結(jié)

6. 4　問題和練習(xí)

第7 章　油藏的生命周期與行業(yè)專家的作用

7. 1　引言

7. 2　油藏的生命周期

7. 3　專家們的作用

7. 4　總結(jié)

7. 5　問題和練習(xí)

第8 章　油藏管理過程

8. 1　引言

8. 2　制訂計(jì)劃

8. 3　實(shí)施

8. 4　油藏監(jiān)測(cè)

8. 5　動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

8. 6　計(jì)劃和方案的調(diào)整

8. 7　廢棄

8. 8　總結(jié)

8. 9　問題和練習(xí)

第9 章　多孔介質(zhì)中流體流動(dòng)的基礎(chǔ)原理

9. 1　引言

9. 2　流體狀態(tài)和流動(dòng)特征

9. 3　多相流: 流體的非混相驅(qū)替

9. 4　總結(jié)

9. 5　問題和練習(xí)

第10 章　油氣井不穩(wěn)定壓力分析

10. 1　引言

10. 2　典型曲線分析

10. 3　總結(jié)

10. 4　問題和練習(xí)

第11 章　一次采油機(jī)理與采收率

11. 1　引言

11. 2　一次采油的驅(qū)動(dòng)機(jī)理

11. 3　油藏

11. 4　干氣藏和濕氣藏

11. 5　總結(jié)

11. 6　問題和練習(xí)

第12 章　常規(guī)油氣藏和非常規(guī)油氣藏儲(chǔ)量的確定

12. 1　引言

12. 2　原始原油地質(zhì)儲(chǔ)量

12. 3　氣體原始地質(zhì)儲(chǔ)量

12. 4　總結(jié)

12. 5　問題和練習(xí)

第13 章　常規(guī)油氣藏和非常規(guī)油氣藏的遞減曲線分析

13. 1　引言

13. 2　遞減曲線分析: 優(yōu)點(diǎn)和局限性

13. 3　遞減曲線模型

13. 4　判別方法

13. 5　多段遞減分析模型

13. 6　頁(yè)巖氣藏估算EUR的一般建議

13. 7　遞減曲線分析工作流程

13. 8　煤層氣藏的遞減曲線分析

13. 9　典型曲線分析:綜述

13. 10　總結(jié)

13. 11　問題和練習(xí)

第14 章　油藏動(dòng)態(tài)分析———經(jīng)典的物質(zhì)平衡方法

14. 1　引言

14. 2　假設(shè)條件和局限性

14. 3　油藏: 估算原始原油儲(chǔ)量、氣頂比、水侵量和采收率

14. 4　氣藏: 估算原始天然氣儲(chǔ)量和水侵量

14. 5　凝析氣藏: 估算濕氣儲(chǔ)量

14. 6　總結(jié)

14. 7　問題和練習(xí)

第15 章　油藏?cái)?shù)值模擬:入門

15. 1　引言

15. 2　生產(chǎn)歷史擬合

15. 3　油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果

15. 4　總結(jié)

15. 5　問題和練習(xí)

第16 章　注水與注水監(jiān)測(cè)

16. 1　引言

16. 2　注水的歷史

16. 3　注水設(shè)計(jì)

16. 4　注水的實(shí)踐

16. 5　注水的應(yīng)用

16. 6　注水監(jiān)測(cè)

16. 7　總結(jié)

16. 8　問題和練習(xí)

第17 章　提高采收率:熱采、化學(xué)驅(qū)、混相驅(qū)

17. 1　引言

17. 2　熱采

17. 3　混相驅(qū)

17. 4　氮?dú)夂蜔煔怛?qū)

17. 5　聚合物驅(qū)和化學(xué)方法

17. 6　EOR 方案的設(shè)計(jì)要素

17. 7　EOR 方法選擇指南

17. 8　提高采收率工作流程

17. 9　總結(jié)

17. 10　問題和練習(xí)

第18 章　水平井技術(shù)與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)

18. 1　引言

18. 2　水平井的歷史

18. 3　水平井部署指南

18. 4　水平井產(chǎn)能分析

18. 5　水平井產(chǎn)能問題

18. 6　總結(jié)

18. 7　問題和練習(xí)

第19 章　低滲透油氣藏和非常規(guī)油氣藏的油氣開采方法

19. 1　引言

19. 2　低滲透油氣藏開發(fā)的策略

19. 3　致密氣和非常規(guī)氣

19. 4　低滲透油氣藏的開發(fā):工具、技術(shù)和選擇標(biāo)準(zhǔn)

19. 5　總結(jié)

19. 6　問題和練習(xí)

第20 章　產(chǎn)量衰減油藏的改造

20. 1　引言

20. 2　老油田再開發(fā)的主要策略

20. 3　恢復(fù)效果

20. 4　總結(jié)

20. 5　問題和練習(xí)

第21 章　非常規(guī)油藏

21. 1　引言

21. 2　非常規(guī)油藏特征

21. 3　總結(jié)

21. 4　問題和練習(xí)

第22 章　非常規(guī)氣藏

22. 1　引言

22. 2　非常規(guī)天然氣的類型和估算儲(chǔ)量

22. 3　頁(yè)巖氣生產(chǎn)建模和模擬研究

22. 4　其他的非常規(guī)氣資源

22. 5　總結(jié)

22. 6　問題和練習(xí)

第23 章　常規(guī)油氣儲(chǔ)量和非常規(guī)油氣儲(chǔ)量的定義及世界展望

23. 1　引言

23. 2　油氣儲(chǔ)量和資源

23. 3　常規(guī)儲(chǔ)量和非常規(guī)儲(chǔ)量的對(duì)比

23. 4　油氣儲(chǔ)量的分類

23. 5　核算油氣儲(chǔ)量的方法

23. 6　油氣成藏和資源

23. 7　儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法

23. 8　油氣儲(chǔ)量的可能分布

23. 9　不確定性來源

23. 10　蒙特卡羅模擬法

23. 11　儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中的誤差來源

23. 12　油氣儲(chǔ)量校正

23. 13　全球展望

23. 14　總結(jié)

23. 15　問題和練習(xí)

第24 章　油藏管理經(jīng)濟(jì)學(xué)、風(fēng)險(xiǎn)和不確定性

24. 1　引言

24. 2　經(jīng)濟(jì)分析的目標(biāo)

24. 3　綜合經(jīng)濟(jì)模型

24. 4　石油工業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性

24. 5　總結(jié)

24. 6　問題和練習(xí)

附錄　單位換算表

本書著重于常規(guī)油藏和非常規(guī)油藏的相關(guān)基本知識(shí)，以及如何將這些知識(shí)應(yīng)用于石油天然氣工業(yè)，以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和技術(shù)挑戰(zhàn)。本書通過易于理解的語(yǔ)言，提供了當(dāng)今油藏工程研究所使用的工具和技術(shù)的有價(jià)值信息，并解釋了油藏管理和開發(fā)方法的最佳實(shí)踐。本書結(jié)合關(guān)鍵油藏工程基礎(chǔ)于當(dāng)前工程應(yīng)用;關(guān)聯(lián)常規(guī)油藏工程方法于非常規(guī)油藏，并闡述之間不同;提供油田生產(chǎn)實(shí)例和工作流程圖以幫助油藏工程師和相關(guān)從業(yè)人員提升針對(duì)常規(guī)油藏和非常規(guī)油藏的管理技能。

本書可供高等院校石油工程專業(yè)學(xué)生及油藏工程師參考使用。