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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 地学 » 其它 » 【讨论】【有奖活动】国内外油藏模拟现状讨论
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xinmeng8803

荣誉版主 (著名写手)

小木虫博士

[交流] 【讨论】【有奖活动】国内外油藏模拟现状讨论

为活跃地学版学术氛围，加强学科内的联系与沟通，使更多的地学的朋友了解相关学科的国内外研究进展，特此举办系列讨论活动
活动方式：跟帖
讨论内容：限制在油藏模拟，包括国内外，希望能推荐此方面的牛人和实验室
奖励参与有奖，按照跟帖内容奖励5-10金币，禁止恶意灌水

[ Last edited by xinmeng8803 on 2009-12-8 at 17:21 ]
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1楼2009-11-12 20:08:26
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cqg1985

至尊木虫 (著名写手)

寂静寒武
★ ★ ★ ★ ★
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xinmeng8803(金币+4,VIP+0):感谢你的积极参与！ 12-9 21:36
油藏模拟在石油工业中的重要作用

1、在现代化的油藏管理中油藏模拟业已成为了一项被广泛应用的工具。实际上油藏开发的所有重要决策都是以油藏模拟的部分结果为基础的,然而这种理论并非总是能够受到应有的关注。油藏管理常常只着眼于油藏模拟,而对油藏模拟的适用性则置若罔闻。
2、油藏模拟工艺技术的一些应用者在做出商业交易决策中并未能充分地认识到油藏模拟的重要价值。从而在部分情况下,因为不恰当地应用该技术而导致做出不良的决策。错误地应用油藏模拟技术所犯的高耗资决策错误要比成功决策所付出的代价高得多。完整地记录整理无论是成功决策还是失败决策的数据资料对今后的成功决策是十分有益的。关于油藏模拟以往已有大量的具有重要价值的轶事与数据资料,而这一切并未进行过完整的纪录与资料整理。对矩阵模型必须进行定义,这有助于评定油藏模拟结果是否与预先设定的标准相符。

对油藏模拟工艺方法的理解与认识

1、适当地应用油藏模拟先进工艺技术的前提是,对有关油藏模拟最基本的工程原理要有充分的理解与认识。为了使工程师掌握相关的各种不同基础知识，需要投资研制开发与推广应用有关的学习工具。
2、地质(地质统计)地球模型通常将模拟内容划分得过于详细,很难直接应用于油藏模拟软件的编制。对该模型进行技术等级改进可减少模块的数量,使其达到易于管理的水平。应用于相对渗透率拟函数计算的传统工艺方法业已证实,其对其它工艺参数的依赖性过强且不可靠。模型的等级改进提高工艺方法可使得等级提高后的模型适用于各种渗透率的模拟计算,而这一切采用商业模拟软件通常是不可能实现的。
3、工程师和油藏管理人员需要深刻地认识与理解同数据资料和预测参数密切相关的油藏不确定特性。这就要求他们改变对油藏模拟的态度与看法,也就是说,他们必须了解与掌握油藏的不确定特性和知道有关油藏参数的变异性,从而降低商业决策的风险程度。
4、在实施历史拟合过程中工程师不应当盲目地相信数据资料的可靠性。通常在实施历史拟合过程中需对数据资料进行检验,确保应用高质量的数据资料。在历史拟合过程中进行过调整的参数也可能并非是生产阶段最切实的参数。假如在历史拟合过程中修改的参数不会影响油藏的生产,那么这种修改便没有什么价值。必须避免采取与实际不符的方式对参数进行调整或者采用不好的数据进行拟合预测。
5、石油工业界目前已经认可的看法是,实施自动化的历史拟合是不现实的。但是目前已有一些有用的工具可用于提高历史拟合的效率(例如根据流线模型或灵敏度矩阵模型进行历史拟合)。石油工业界人士业已提出应当用“模型标定”(model calibration)这个术语取代“历史拟合”。

新的模拟工艺技术与范例

1、从传统意义上讲,新的工艺技术在被石油工业界完全接受之前,需经历漫长的改进与完善时段。这不仅是决策者而且也是长期从事油藏评价和应用新油藏模拟技术的现状与发展趋势技术满足不断更新的油藏管理需求的工程师们的责任。
2、流线形模拟软件连同常规的模型一起应用已被称之是一种具有重大技术突破的工艺技术(也就是说这是一种可改变商业交易方式的工艺技术)。流线形模拟最适宜于观测油藏中的流体流动情况和辩认对油井产生影响的油藏局部情况。
3、可得出主要地质特性和提高油井模拟效率的非结构型网格模型正在被广泛地应用。以流体为基础的网格模型可明显地减少所要求模块的使用数量。应用灵活的网格模型要求开发出新的线性解算器,这种解算器不再依赖结构形的矩阵模型进行工作。为编制这类网格模型所需要的实用工具业已存在,但是尚需对其进行进一步的开发研究。
4、应用灵活的网格模型技术使得软件的买主和软件销售者面临新的技术挑战。软件的销售者应当向买主提供软件使用说明书。最佳的买卖方式是,用户仅在所选择的地区应用灵活的网格模型。
5、动态网格模型在目前尚未达到实际应用水平。有一项技术采用了网格加密工艺方法,即网格可动态地加入和取消(窗口技术),这项技术显然已经达到了可供实际选用的水平。
6、虽然常规的油气井已经可以进行精确的模拟测试,但在对一些采用先进技术完井的油气井(例如安装有井下控制仪器的分层开采井)实施模拟测试则需要进一步改进与完善模拟测试技术。因为通过应用与某一口油井相符的网格模型对多口油井进行显式模拟对于实现全油田的模拟测试是不现实的,所以就需要采用精确的模型,使得这些油井同基本的网格链接。开发适用于采用先进完井工艺投产的油井模型的关键是,应用更加适用的模型替代Peaceman模型。这就要求建立起一种适用的模拟油井单相基准解点。
7、在开发适用于井眼轨迹任意斜移和安装有井下控制仪器油井的半解析解点模型方面业已取得了长足的技术进步。近井地带非均质性的影响效应也有可能包含在这些模型中。密网格有限差分模型必须在要求模拟非均质性影响效应的情况下应用,以求获得基准解点。
8、在许多情况下,用于进行模拟试验的设备仅是整个生产系统的有限部分。因此需强调的是,对井筒中和地面设备中的多相流进行模拟测试是至关重要的。生产系统中的三相流会造成许多难以解决的问题。为了优化生产系统,尤其是在油田开发后期阶段,需要开发应用对生产设备和油藏进行模拟测试的全耦合模型。

计算机资源

1、显而易见,莫尔定律(Moore Law)所陈述的“计算机的计算功能每隔18个月便会成倍提高”这种观点目前仍旧在延用。由于可优化与提高油藏开发水平的模拟技术目前仍旧是在高耗资的主机架和工作站基础上实施的,所以深入的研究工作正在朝着商品硬件的方向发展。
2、看来工程师们喜欢应用具有连续运算时间最长的计算机系统进行模拟试验,模拟试验耗时都在8~12 h (需要过夜工作)。这通常指的是模拟模型的规模大小。这样一来常常便会存在着较多模型解点(网格模块)和强化油藏物性(组分)之间的矛盾。3、工程师们都有一种倾向,认为计算机系统的规模愈大,模拟试验的效果总会愈好。由于这种观点的原因使得计算机的计算功能在不断地增加。1996年,一次具有75×104个模拟模块的模拟计算耗时3天(其中中央处理机的实际耗时23 h); 2001年,一次具有350×104个模拟模块的模拟计算仅耗时1天(中央处理机实际耗时15 h)。这种发展趋势使得模拟试验正在朝着近乎实时模拟的方向发展。

今后的发展方向

1、一种“了解油藏模型”(Learning reservoinmodel)的概念已被提出。这种虚拟油藏模型今后可能会不断地演变改进,使其更贴近于实际油藏。优化和风险评价工具应当归并到流线模型中。在实施商业决策中采用这类模型将会导致油藏采收率明显提高。正如与会的一位发言者提出的那样:“当我们需要果断地做出决策时,就必须选择和应用正确的工艺技术。”
2、在过去20余年间开发应用的地质统计工具已经使得人们能够将从各种不同资料源得到的数据资料进行集成处理,所有的数据资料都应当存储于一个单独的地质模型中(例如共享地球模型)。对于承担各种不同模拟工作任务的工作小组来讲,采用这种方式便可能使他们采用相同数据资料完成不同的模拟工作任务。他们所采集到的数据资料应当分阶段进行存储,从而满足在油藏整个开发历程中实施各种不同模拟试验的需求。动态生产数据资料的集成处理目前还面临着严峻的技术挑战。
3、模拟模块多达2200×104个的模拟试验业已成功地实施完成。有些专家认为,采用现有的模拟工艺技术实施模拟模块为100×104个的模拟试验为小型模拟试验。虽然开发如此大型的模拟模型在有些情况下是必要的,但同时开发一些简单的模型(解析或数值模型)也同样是十分明智的选择。人们不应当忽视这些简单的模拟工具。
4、应用一般用途的模拟软件在一种综合储层模型中便可完成对一种以上的储层流体性质(组分含量)进行描述和对一种以上的开采方法进行模拟试验。这种软件开发策略无论是对软件开发商,还是对用户都具有好处。软件开发商必须开发和拥有一些简单的软件产品,而用户可能仅需要其中的某一类软件系统。从传统意义上讲,一般用途的软件包括黑油模拟软件、油品组分模拟软件,或许还有热采工艺软件。或许在不久的将来,我们将会看到流体流动与地质力学模型的耦合模拟软件。一部分模型还可能模拟更加复杂的工艺过程,例如沥青烯沉淀与弥散、火烧油层和非平衡热力学。

[ Last edited by cqg1985 on 2009-12-9 at 21:45 ]
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25楼2009-12-09 21:33:45
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cqg1985

至尊木虫 (著名写手)

寂静寒武
★
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xinmeng8803(金币+0,VIP+0):请指出那一楼？ 12-9 23:13
这楼与下面的楼重了，看见就删了吧，谢谢...

[ Last edited by cqg1985 on 2009-12-9 at 21:46 ]
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26楼2009-12-09 21:41:20
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cqg1985

至尊木虫 (著名写手)

寂静寒武
★ ★ ★ ★ ★
xinmeng8803(金币+5,VIP+0):感谢分享！ 12-9 23:12
这个是一篇文章上的基本思路

油藏模拟软件的现状

下面简单地讨论现在油藏模拟方面的一般实践。
目的在于描述人们运用油藏模拟技术在做什么。重点在于大型油田规模的模型。
1、地质建模
用数值地质模型定义油藏。通常细微的详细数据由统计产生，典型的地质模型有1一10兆单元。它是基于地质学家对油藏的沉积环境和形如地震、测井、岩心分析等各种资料中精练出来的。有时，为了确定油藏模拟结果的正确性，要模拟地质模型的几个随机版本。
2.划分网格
用户将油藏单元定义为油藏模拟执行需要的网格，网格的形成由用户输入程序引导的参数后自动产生。网格块一般为矩形或近似矩形。在关键区域使用局部网格加密。专门的计算解决网格间穿越断层的流动，这些网格并不相邻。
3.粗化处理
一个典型的油藏模拟网格块是数十个到数千个地质模型单元的统一。模拟网格的有效渗透率是由地质模型渗透率的平均值得到，或者通过基于流动的粗化得到。有时精细网格单元模型模拟在油田规模的油藏模拟之前进行，用运行的结果确定拟相对渗透率，从而有效地完成多相流的粗化。
4，数据输入
井的历史生产数据和注人量数据存储在数据库中，需要以某种方式传递给油藏模拟器。大部分的过程是自动完成，几乎不需要用户的干预。另一方面，用户必须将压力历史数据和井参数数据(例如完井层段和油管尺寸)转换为模拟器所需的格式。流体物性参数也存储在数据库中。尽管实验测量结果随样品不同而不同，用户必须以某种方式进行人工平均。类似的人工平均也需要对相对渗透率和毛管力数据进行处理。另外，经常使用拟函数，随着精细网格油藏模拟成为可能，拟函数的使用正在减少。
5，油藏模拟
下面从几方面出发描述目前油藏模拟是怎样进行的。
(1)类型
大型的油藏模拟通常用于传统的开采过程，大部分模拟用不同泡点压力流体的黑油模型。然而组分流体模型的使用日渐增多，并越来越明显。用组分模型时，流体形态通常用一个状态方程来计算。在混相驱替的油藏模拟中也使用全流体组分模型，特别对于实验室的规模。对于油田规模，准则是用简化方法，特别对于二氧化碳驱替。蒸汽驱油藏模拟比较普通，而火烧油层的油藏模拟就相当少，部分因为这种开发形式少，部分因为模拟火烧油层困难且昂贵。大部分的油藏模拟工作是建立整个油田或者油田重要部分的模型。但在模型的数量方面，可能有很多的单井模拟。水平井的应用推动了这种趋势的发展。
(2)模型尺寸
100000网格的油藏黑油模拟已比较普遍，还未听到过比此大几倍的模型。组分模型比黑油模型小3至5倍。典型的直井锥进模型有1000至几千网格。水平井的模型比此大十倍。大部分蒸汽驱模型都是单井，有几千网格。
(3)计算平台
大部分的油藏模拟器在Unix工作站和服务器上运行。其它的平台有PC机和超级计算机。目前并行计算还很少，但正在快速发展。油藏模拟的前、后处理主要在Unix工作站上进行，但在Windows风格的PC机上的使用正在发展。
(4)历史拟合
历史拟合仍然是一个必不可少的人工过程，有时，由软件来辅助组织和显示历史拟合结果。全自动化的历史拟合仍不现实。少量参数的一些假设可以自动执行，例如局部渗透率增值器。
(5)预测性油井管理
在预测期，模拟器有效地模拟油藏的操作。钻新井、老井重新完井、限制油井产量使其满足地面设备的限制，以及将油井转向低压集输系统等。通过用户提供的规则和其他信息，模拟器来决定这些措施。但是，建立油管和地面集输管网中流体的流动模型的经验很少，压降一般由井筒决定，在典型的计算中用油管确定。大部分的管网流动计算基于质量守恒定律。忽略了流体流出井口后物理性质的变化。这种情况正在变化，一些模拟器已经可以更严格地模拟这些流动。
6，结果应用
在进行油田开发决策时，经常应用油藏模拟。在油田的开发初期使用，并在钻加密井和实施提高采收率项目等决策时，继续使用。油藏模拟很少用于一天一天的操作，而在做重大决策时使用。

油藏模拟的未来

在预测未来之前，要知道商业对油藏模拟发展的驱动力，下面讨论有关的重要内容。同时讨论当今的技术目标。这些目标是预测未来的基础。
1，商业目标
从石油公司的管理、研究和发展出发，应讨论以下四点。
1、压缩计算时间。时间就是金钱。研究模型运行的越快越好。获得油藏属性的时间期限日渐严格，竞争的压力越来越大。另外，研究时间越短，花费就越低。
2、降低费用。石油公司仍在削减费用的压力之下。尽管油藏模拟主要是计算机的工作，但主要费用是工程师的劳动费用。
3、减少用户的经验需要。在某种意义上，此目的与降低费用密切相关，因为保持经验是昂贵的。然而，同样与使用机构的普及的推动力有关。当其发生时，更多的油藏模拟项目在当地由普遍的油藏工程师进行，而不是集中于某些专家的手里，同时别指望普遍的油藏工程师都是模拟专家。
4、提高精度和真实性。这是油藏模拟研究和发展的传统需求。从地质模型产生的网格和更加复杂的油井几何条件对此提出了新的挑战。
2，技术目标和努力
好的技术目标有两个标准:一是必须满足一个或多个商业目的;二是在计划的时间内通过适当的努力可以实现。目标的本质进展应在十年内达到，目标的实现应在二十年内达到。下面列举了每一项目标。
1、只要求用户提供描述物理系统、流体和历史的数据。不要求用户指定计算数据，例如算法选择、迭代参数和时间步长控制。不需要人为干预，自动生成油藏模拟网格。一些公司正在进行生成网格方面的工作，包括自动生成网格。目前线性方程解法工作主要与并行化有关。但在这项工作中正尝试提高模型的稳定性，同时减少对用户的要求。
2、自动历史拟合。确是最好的拟合方法，尽可能与实际历史数据、假定的沉积环境以及地质模型的参数一致。对基于梯度假设模型，近来的工作已经得到了计算导数的经济方法，这些将被广泛应用，但更多的是自动历史拟合的需求。
3、降低得到进行研究和形成研究结果信息所需要的时间和精力。尽可能对数据进行集成;当不可行时，要提供有效的输人方式。同样，尽可能对下游数据进行集成;当不可行时，也要提供有效的输出方式。石油开放系统公司(Perroleumopensystem。co甲。-ration，POSC)和它的员工们正在研究数据的集成问题。近来大型服务组织对油藏模拟软件商的兼并，正
在形成油藏模拟的上游和下游工作的集成。
3，预测
下面是对2007年油藏模拟技术和相关技术的预测。
1、油藏模拟计算的主要计算平台的高级终端是由多结点组成的服务器，每个结点包含几个处理器。高速运行已不成问题，主导平台是运行NT的多处理器PC机。
2、主导的前、后处理和可视化平台将是在任何PC机上都可以运行的高级版本。
3、油藏模拟器和提供输人参数的软件和数据库的集成将远好于现在。
4、给定地质模型、流体和岩石特性参数后，油藏模拟将可以完全自动运行。
5、最大的黑油模拟使用的网格不少于1任I)万网格块。
6、大多数的模拟器是可以用非结构化网格。
7、油藏和地面集输系统集成的计算软件已变得比较普遍。
8、普遍使用历史拟合工具，但历史似合仍不是全自动的。
对上述预测理当充满信心，也许有1、2个达不到，但大部分会实现的。从未来预测未来会出现较多的问题。但无论如何，考虑2017年将发生什么也是有益的。下面提供的只是激起大家兴趣的推测，并非严格的预测:
1、最大的黑油模拟使用的网格约为1亿。
2、历史拟合接近自动拟合。
3、油藏模拟与地质模型的集成将成为一个关键问题。
4、计算和其他方面的发展，目前很难预测。这方面的发展将对油藏模拟产生极大影响

[ Last edited by xinmeng8803 on 2009-12-13 at 20:41 ]
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27楼2009-12-09 21:42:35
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