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xinmeng8803荣誉版主 (著名写手)
小木虫博士
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[交流]
【讨论】【有奖活动】国内外油藏模拟现状讨论
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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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sandy03
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SUPRI-B是Stanford University 石油工程系最大的研究组。数值模拟是组里的大方向，涵盖upscaling，fracture modeling，history matching，optimization，pipeflow simulation，multi-scale simulation，well modeling，solver development等等。SUPRI-B开发的油藏模拟器GPRS运算性能比商用的Eclipse快的多，这是组里研究的主要平台，极大的加速了研究的开展。SUPRI-B在油藏数值模拟领域业界领先。现在各大石油公司里搞模拟器开发的绝对主力大都是从这个研究组出来的。现在油藏数值模拟是油藏开发最重要的手段之一。所有巨型国际石油公司都是这个组的合作伙伴 Khalid Aziz，美国工程院院士，油藏数值模拟的奠基人，系里的巨牛。早年的《油藏数值模拟》是这一领域的奠基之作。他现在“快”退休了，经常到世界各地开会、巡讲。不招Ph.D.学生了。 |
3楼2009-11-16 10:23:33
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我是UPC石油工程的一名小研，xinmeng8803版主举办的这个活动很好。我查看了虫友们的所有回复，对油藏数值模拟已经做了比较全面地概括。我们课题组的研究方向之一就是油藏数值模拟，所以浅谈一下自己的看法。 目前，针对常规油藏（砂岩，非低渗等）的常规油藏数值模拟理论和方法已经比较成熟，并且已经大规模地应用于商业化软件，进行了现场推广和应用。 现在渗流力学或者说是油藏数值模拟的趋势已经是：微观尺度和宏观尺度的多孔介质流动模拟问题。 具体讲：微观尺度指微观(孔隙尺度)渗流理论，如数字岩心建立技术，孔隙级别流动模拟理论，这是从机理层面探讨多孔介质渗流规律和本质的必经途径； 宏观尺度指存在溶洞和裂缝等类型介质的多尺度介质的宏观流动尺度，由于介质类型多，包含孔、缝、洞；孔、缝、洞在空间上的多尺度性、随机性、非均质性和不连续性，此类油藏的流动模拟研究已经成为目前国内外研究的热点，当然也存在诸多难点。为此，我们课题组在上个月组织召开了多尺度多孔介质流动国际研讨会，对多尺度流动模拟和实验研究、多物理场耦合、复杂地层地质建模、数字岩心、微观渗流、多尺度有限元方法研究等专题进行了深入的学术交流和讨论，展示了多孔介质多尺度流动模拟的最新研究进展和成果以及未来的发展趋势及挑战，就多孔介质多尺度流动模拟研究的关键性问题达成一致共识。 因此，向更宏观和更微观尺度发展的多孔介质流动数值模拟，同时考虑描述的拟真性、精确性问题，将是研究的热点，也具有重大的理论价值和实际意义。 |
39楼2009-12-18 10:20:19
xinmeng8803
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2楼2009-11-13 09:57:41
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xinmeng8803
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ewigkeit(金币+5,VIP+0):版主身体力行，欢迎大家踊跃参与讨论！ 11-16 18:59
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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。 研究方法的选择：确定了研究目标，并收集到了研究所必需的数据后，接下来的工作就是对模拟模型进行选择，即确定用哪种模拟模型对该问题最为有效。并不是所有的情况下都需要对油藏进行整体模拟，例如在研究锥进、指进、超低产问题时，就应采用单井、剖面或平面模型，这样会大大节省计算成本。通常影响研究方法选择的因素有多种，但其中有三条是最重要的：一是能否找到针对你研究问题的相应模拟器；二是解决你面对的具体油藏模拟问题时，常常因为需要反映井和开采设施对开采过程的影响，而必须对你选定的模拟器作某些修改，你必须具备这种能力；三是研究所允许的时间、计算机、人力及经费的限制，即不允许突破规定的时间和成本的限制。 模型设计：这里指的是在模拟器选定以后，我们必须设计出一套合适的网格模型。网格模型的设计要受到模拟过程的类型、在非均质油藏中的液体运动的复杂性、选定的研究目标、油藏描述的精确程度以及允许的计算时间和成本预算等因素的影响。网格数目越多，模拟出的单井动态会越精细，但网格数目越多计算的时间会越长，成本越高，有时甚至高到不能令人接受，所以我们经常不得不在研究目标所确定的总框架下，根据允许的计算时间和成本限制，去设计我们的网格模型。 程序修改：选择好模拟器并设计出了网格模型后，常常因为要达到我们要处理的问题的所需效果，而不得不对手边已有的程序作某些修改，最常见的是修改井管理程序和模拟结果的编辑和输出程序。 历史拟合：这是油藏模拟中的一项极其重要的工作。因为一个油藏模型被建立起来以后，它是否完全反映油气藏实际，并未经过检验。只有利用将生产和注入的历史数据输入模型并运行模拟器，再将计算的结果与油气藏的实际动态相比，才能确定模型中采用的油气藏描述是否是有效的。若计算获得的动态数据与油藏实际动态数据差别甚远，我们就必须不断地调整输入模型的基本数据，直到由模拟器计算得到的动态与油藏生产的实际动态达到满意的拟合为止。由于历史拟合调整参数的目的是为了把真实油藏的描述搞得尽可能精确，所以，它是油藏模拟中不能缺少的重要步骤。 模拟使用的模型，显然应当与实际油藏是相似的。若描述油藏的数值模拟所采用的数据与控制油藏动态的实际数据存在明显差异，则将导致模拟结果出现严重失真。遗憾的是，在未经试验以前，我们对模型的准确程度，以及应该修改哪些参数才能保证它与实际油藏相似，知之甚少。在这种情况下，最有效，也是最经常采用的一种验证方法，就是模拟油藏过去的动态，并将模拟计算结果与油藏的过去实际动态作对比，这就是历史拟合工作。历史拟合能帮助我们发现和修改油藏描述数据的错误，以使模型更加完善，并验证油藏描述的可靠性。如果修正后的模型模拟计算动态与油藏过去的历史动态能达到一致，且油藏描述又是合理的，那么，应当说，历史拟合本身就是一种有效的油藏描述方法。 动态预测：获得了好的、可以接受的历史拟合后，就可利用该模型来预测油气藏未来的生产动态。预测的内容包括：原油、天然气和水的产量，气油比与油水比的动态，油藏压力的变化动态，液体前缘位置，对井设备和修井的要求，区域采出程度，估计油气藏最终采收率等。预测的结果将作为我们进行开发与管理决策的重要依据。这里所指出的是，动态预测的准确性，明显地取决于我们采用的模型的正确性和油藏描述的准确性与完整性。因此，花一定的时间与精力对模拟的结果进行评估，判断它是否达到了预期的研究目的，是十分必要的。 报告的形成：数模研究的最后一步是将计算出的结果进行系统地整理，得出明确的结论，形成一个清楚、简明的报告。报告的格式，根据研究目的的不同，可以是一份简单的专题报告，也可以是一套具有大量文字、数据、图表及多幅彩色附图的多卷报告。然而，无论报告的形式和长短如何，它们都应当以恰当的篇幅、充分的论据，清楚地陈述研究所使用的模型、计算的依据以及得到的主要结果与结论。 流线方法油藏模拟简介 对于绝大多数油田来讲，进行油藏数值模拟研究的目的最终都是为了要对油田未来的动态作出预测。它预测的可以是某一油气藏在不同的开发条件下的动态，也可以是同一油藏在不同描述下的动态。动态预测是数值模拟中非常有意义的部分。它可以使我们在油田开采前就能了解到某口井、井组、甚至整个油田，在不同开发方式下的生产动态情况。可以计算许多方案，然后从中选出一个最适合的方案作为实施方案。此外、动态预测还为我们提供了展示新方案的潜在效益的可能性。 随着油田的不断开发，油藏的储层非均质性加剧，流体性质变差、流体分布不断发生变化，特别是对于中高渗油田高含水油藏，油藏流场发生较大变化，形成优势流场。此时，重力效应和纵向非均质性是水驱开采的重要参数，其在流体的分布和运移过程起重要作用。通过流线方法，建立流体沿流线运移，形成一个自然运移网络，追踪油、气、水在油藏中的移动，流体沿着流线在压力梯度方向运移，而不是在网格块内运动，所以与传统的油藏数值模拟方法相比，流线模拟技术能更好地认识地下流体的分布、运移和认清剩余油分布，对改善油田开发效果和提高采收率提供科学依据。 另外，传统的油藏数值模拟技术一般都是在油藏中划分的块中心网格的基础上采用有限差分方法进行空间离散化，在每一个离散的时间步，需要在所有的空间离散网格上求解整个数学模型，计算速度比较慢，虽然近年来，计算机技术快速发展，但现代的油藏描述技术已经可以建立符合实际的大型油藏地质模型，为了达到所需的精确度，需要许多的网格单元，同时，地质非均质性的精确模拟也需要大量的网格单元，有限差分法模拟对于这些有成百上千口井，几十万个网格块及较长的生产历史的大型油藏难度较大，暴露出其三个缺点：一是模拟速度慢，二是数据污染，三是计算精度低。所以很有必要寻找一种快速准确的计算方法来对油藏数学模型进行求解。 流线模拟技术是通过将三维模拟模型还原为一系列的一维线性模型，同时还可以进行流体流动计算，具有处理更大数量级数据的计算优势。在驱替过程中保持明显的驱替前缘和减少网格方位影响的特点，提高了模拟精度。三维流线模型比常规模拟方法适用性强、优势多： 1、速度; 2、易形象地显示/概念化注入井采油井的流动耦合; 3、更好地确定泄油面积; 4、易于评定复杂的地质 地质统计模型的级别; 5、易于综合整个油田模型; 6、生产动态加速拟合; 7、有潜在的优势,是一种更精确的解法。 所以流线方法是一种适合于现代油藏模拟的计算方法，流线模拟结果与传统的油藏工程技术（如标准有限差分法模拟）结合起来作为油藏管理工具具有重要意义。 |
5楼2009-11-16 18:29:25
波不动
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好歹我也是搞油气地球物理勘探的，所以强烈支持一下这类的讨论。石油，天然气、矿产资源的调查勘探，是地学类研究的一大重点，论坛里面没人讨论是很不正常的。。。只可惜我对油藏数值模拟不是很熟悉。。。 小补充一下知识（高手请忽视）：我总结的油气的勘探开发大概分这么几个阶段： （1）油气地质普查阶段（结合油气地质学、地球化学等各种方法找到很有可能含油气地区）——（2）地球勘探阶段（用地球物理方法在这个地区找出地下含油气的更精确的位置区域）——（3）油气开发阶段（评价地下油气的储量，各种油气蕴藏的结构特征，找到最佳的开采油气的方法，例如用楼主所说的数值模拟的方法。） [ Last edited by 波不动 on 2009-11-16 at 19:59 ] |
6楼2009-11-16 19:51:27
王灵杰
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油藏描述
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油藏描述，简称RDS技术服务（ReservoirDescriptionService），就是对油藏各种特征进行三维空间的定量描述和表征以至预测。其最终成果是建立反映油藏圈闭几何形态及其边界条件，储集及渗流特征、流体性质及分布特征的三维或四维油藏地质模型。 油藏描述是在七十年代末期，随着计算机技术的迅速发展而发展起来的一项优化全油田多学科相关信息来研究与定量表征、评价油气藏的新技术 国内外最早提出油藏描述的是斯伦贝谢公司，当时，他们认为油藏描述技术服务（或油藏研究）以测井为主，并把油藏描述分为：（1）油田地质构造与储集体几何形态的研究；（2）关键井研究；（3）油田测井资料标准化；（4）测井相分析；（5）油田参数转换与渗透率的研究；（6）井与井间的地层对比；（7）单井综合测井地层评价；（8）储集层参数的汇总与作图；（9）计算油田的油气地质储量；（10）单井动态模拟；（11）测井数据库的建立与应用等11个研究内容，核心是测井油藏描述，至1985年斯论贝谢公司才将三维地震资料及VSP（垂直地震）资料引入油藏描述的测井井间相关的研究中，但它所强调的仍是以测井为主体模式的技术，多学科的协同研究及最终的储层三维模型。 (M.Sneider(1990)所指的油藏描述是有关油层和水层系统（包括遮挡流体流动）的岩石、孔隙和流体在三维空间的分布及其连续性的一种综合概念，其目的是在一系列开发方案下确定原油采收率和开采速度，以便选择最佳方案，从概念上讲，“Reservoir”所指的应是油藏，而不仅仅是储层，是油藏工程中的一种综合概念，完整的油藏描述系统应该是涉及构成油藏的全部条件。 我国开始引进油藏描述这一术语是在80年代中期，并从多方面开展了综合研究攻关工作，进入90年代，油藏描述工作在我国各大油田得到了全面开展，通过各油田，石油院校、研究单位的共同努力，逐步形成了一套适应于我国陆相储层和多断块特点的油藏描述的方法，并在生产实际中得以广泛的应用，以至石油总公司对下属机构规定：凡上报储量的油田必须进行油藏描述。因此，油藏描述已成为生产单位必须做的日常研究工作之一。由于这项新技术的采用，已使油田获得显著的经济效益和社会效益，在指导油气藏勘探与开发方面已起到越来越大的作用。综上所述，油藏描述就是对油藏进行综合研究和评价。它是以沉积学、构造地质学、储层地质学和石油地质学的理论为指导，综合运用地质、地震、测井和试油试采等信息，最大限度地应用计算机手段，对油藏进行定性、定量描述和评价的一项综合研究的方法和技术。其任务在于阐明油藏的构造面貌，沉积相和微相的类型和展布，储集体的几何形态和大小，储层参数分布和非均质性及其微观特征、油藏内流体性质和分布，乃至建议油藏地质模型、计算石油储量和进行油藏综合评价，为实现油藏描述的上述任务，应最大限度地使用计算机手段，并自动绘出反映油藏特征的各种图件，充分揭示它在三维空间的变化规律，为进行油藏数学模拟，合理选择开发方案，改善开发效果，提高石油采收率提供充分可靠的依据。  [ Last edited by xinmeng8803 on 2009-12-3 at 15:16 ] |
7楼2009-12-03 12:00:28
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在裂缝性油气藏数值模拟方面 ,直到 50 年代末 ,伊朗石油公司采用了第一个裂缝性模型。1969 年 ,美国岩心公司的 Yamamoto 等人发表了第一个单块模型。1972 年 ,伊朗石油公司发展了一个全组分模拟器。Saidi 于 1975 年发表了将这个模型用于 Haft - Kel 油田的情况。1972 年 - 1974 年 ,McCord 也发展了一个裂缝模型并对三个伊朗的大型裂缝油田进行了模拟。1976 年和 1977 年 , Kazemi 等人和 Rossen 等人分别发表了一个裂缝油藏中的油水两相流动模型。1980 年 , Thomas 等人完成了一个全隐式三维裂缝油藏模型。1982 年 ,法国 Franlab 也公布了他们的一个全隐式裂缝油藏模型。1983 年 ,Blaskovich 叙述了一个全隐式三相四组分的双渗透裂缝油藏模型。现在许多国外公司都有大型的商品裂缝模型软件 , 如美国 SSI ,法国 Fralab 。 我国的裂缝性油气藏模拟起步较晚 ,在 70 年代末 ,华北油田、胜利油田和北京石油研究院都完成和发表了双重介质的单井油水两相锥进模型。1981 年华北油田完成了一个油水两相底水模型 ,以后多次用这个模型对任丘等潜山油田进行了整体模拟 ,并对方法作了许多改进。四川石油局和西南石油学院 ,研制了裂缝性气田模型。北京石油研究院、新疆石油局、南海西部石油公司等单位引进了美国岩心公司、SSI 公司的裂缝模型软件 ,并进行了许多应用工作。特别是通过“七五”国家科技攻关后 ,完成了以下几个裂缝性模拟软件:华北油田研究院王瑞河研制的拟四组分裂缝性模型和尹定研制的全隐式裂缝性三维三相裂缝模型 ,北京石油研究院刘明新研制的多层三维三相裂缝性模型和桓冠仁研制的多功能黑油模型等 ,这些裂缝性油藏模拟软件的研制成功 ,标志着我国油藏数模件研制能力达到和接近国际先进水平。更详细信息请参考：《裂缝性油藏水平井数值模拟的进展和展望》 [ Last edited by xinmeng8803 on 2009-12-3 at 18:39 ] |
8楼2009-12-03 18:34:38
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zhang68848
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目前油藏模拟技术已经日见成熟，油藏模拟在油藏管理过程中被用做工具之一。大多数油公司在制订或修改油藏开发方案之前，都需要通过油藏模拟来认识油藏并提供必要的指导数据。 尽管计算机软件系统在建立模拟模型、模拟器及模拟分析工具上有了不同程度的提高，但模拟原理及工作流程没有太多的改变。即： (1)收集所有与油藏有关的数据； (2)数据的质量控制及不同种数据之间的配伍； (3)建立一个或多个油藏模型； (4)启动模拟器，做敏感性分析； (5)如果是模拟历史生产数据，则调整模型（参数）直至拟合； (6)利用建立的模型进行生产预测。 在此之前，根据实现方法的不同，我们把油藏模拟的种类划分为两种形式：(1)确定型工作流程。建立一个（或几个）大规模的、复杂的油藏模型，尽量减少模拟结果的不确定因素。应用该方法意味着：建立复杂的油藏模型，运行周期长，运行次数少，所需存储空间大，需要串行模拟技术，占用大量的计算机内存，细化的网格和比例，模拟人员需要很强的专业知识和分析判断能力。 (2)概率近似型工作流程。建立多个油藏模型，通过调整关键参数，来增加模拟结果的可靠性。应用该方法意味着：模型粗糟简单，多次运行，单次运行速度快但多次运行累计时间可能会很长，单次运行所需计算机资源少，模拟人员需要基本的专业知识和分析判断能力。总体看来，两种方法各有利弊，因此油藏模拟技术需要寻求新的途径。 前面提到的两种方法可看作是两种极端倾向，为此兰德马克（LANDMARK）公司提出了新的构想。试想将两种方法折中、结合会怎样呢？我们暂且把这种方法叫做可调型工作流程。该方法的具体思路是：油藏模型的网格划分，规模大小，复杂程度，模型的数量等随着油藏寿命的不同阶段而变化。在油田的验证勘探成果，准备开发阶段，由于油井数量有限，对地层的认识不深，不确定因素多，在这种情况下，适合建立多个简单的油藏模型；而随着油田开发的不断深入，油井数量增多，通过各种手段所获取的数据量不断增加，不确定因素逐渐减少，油藏模型的规模越来越大，复杂程度越来越高，这时油藏模型的数量可以相应地减少。同时，在油藏的开发阶段，油藏模拟技术的应用不应局限于为工程技术人员提供解决工程技术问题所必要的数据，还应为决策者提供处油藏范畴之外的，如经济评价等方面的信息。 从油藏管理角度来讲，任何新技术、方法的应用必须以油田实际情况及所处的发展阶段为前提，能为决策者提供有用的信息，最终为科学管理油藏，创造最大的经济效益为目的。 [ Last edited by zhang68848 on 2009-12-3 at 20:36 ] |
10楼2009-12-03 20:33:32
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