油藏儲(chǔ)值模擬

弟一章一、 油田的復(fù)雜性：油層靜態(tài)描述的復(fù)雜性油層中所含流體及其與巖石作用的復(fù)雜性油田開發(fā)動(dòng)態(tài)描述的復(fù)雜性油田開發(fā)技術(shù)措施的多樣性二、 研究油田的主要方法：直接觀察法優(yōu)點(diǎn)：1.直觀：可以看得見，摸得著正確：因?yàn)樗M(jìn)行：是客觀存在，避免了人為的誤差缺點(diǎn)：1.有一定的局限性，因?yàn)殂@觀察井、井下測試和開辟生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)區(qū)只能在局部地區(qū)進(jìn)成本高、周期長不能重復(fù)進(jìn)行模擬法：分為物理模擬和數(shù)學(xué)模擬，二者簡稱為“雙?！眱?yōu)點(diǎn)：1.能重復(fù)進(jìn)行可以進(jìn)行所謂的“多次開發(fā)”可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行“開發(fā)”可以模擬各種非均質(zhì)底層的情況，因此避免了直接觀察法的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：1.油藏模擬的基礎(chǔ)在于油藏描述和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，若油層參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致模擬的誤差。因此油田開發(fā)初期進(jìn)行模擬的誤差比較大，雙模工作應(yīng)隨著有點(diǎn)開發(fā)程度的增加而不斷進(jìn)行模擬本身均有一定的假設(shè)條件，因此與實(shí)際油藏存在一定誤差三、 油藏?cái)?shù)值模擬能夠解決的問題：油田開發(fā)方案編制過程中的動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測用語加密調(diào)整、層系調(diào)整、注采系統(tǒng)調(diào)整方案的編制壓裂、堵水、調(diào)剖等增產(chǎn)工藝措施的評(píng)價(jià)注水量、注入壓力、油井產(chǎn)液、流壓調(diào)整提高采收率技術(shù)評(píng)價(jià)，其中包括注聚合物、CO2、氮?dú)?、化學(xué)驅(qū)熱力采油等驅(qū)油機(jī)理研究四、 油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容第一部分就是地質(zhì)模型，詳細(xì)描述油藏靜態(tài)地質(zhì)特征，包括底層構(gòu)造，沉積相、儲(chǔ)層油藏類型等。第二部分就是要建立數(shù)學(xué)模型，也就是要建立一套描述油藏滲流的偏微分方程組。第三部分就是建立數(shù)值模型，首先通過離散化將偏微分方程組轉(zhuǎn)換成有限差分方程組，然后將其非線性洗漱項(xiàng)線性化而得到線性化方程組，再利用線性方程組各種揭發(fā)求得所需求的未知量（如壓力、飽和度溫度、組分等）的分布及變化。第四部分就是要建立計(jì)算機(jī)模型，也即是將各種數(shù)學(xué)模型的計(jì)算方法編制成計(jì)算機(jī)程序。油藏?cái)?shù)值模擬：是用數(shù)值方法求解油藏?cái)?shù)學(xué)方程組。四個(gè)模型：地質(zhì)模型-數(shù)學(xué)模型-數(shù)值模型-計(jì)算機(jī)模型五、 建立油藏?cái)?shù)學(xué)模型的步驟：確定要求解的問題研究物理量的使用條件確定未知量和其他物理量的使用條件確定未知量和其他物理量的關(guān)系根據(jù)無力條件寫出定解條件量綱檢查適定問題分析適用范圍分析六、 建立油藏滲流基本微分方程的步驟有哪些？在油層內(nèi)取一微元和一段時(shí)間分析時(shí)間內(nèi)流入流出單元體的流體質(zhì)量分析時(shí)間內(nèi)單元體內(nèi)質(zhì)量增量根據(jù)質(zhì)量守恒原理，帶入連續(xù)性方程即是基本微分方程。七、 油藏?cái)?shù)值模擬的步驟油藏動(dòng)、靜態(tài)狀況分析：分析油藏的地質(zhì)構(gòu)造特征，油、氣、水分布、注采井網(wǎng)、層系劃分、裂縫、斷層發(fā)育狀況等生產(chǎn)動(dòng)態(tài)選擇模型：要根據(jù)油藏的實(shí)際情況和所研究的問題，選擇合適的模型。資料輸入：包括描述油藏的靜態(tài)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)井、注入井的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)靈敏度實(shí)驗(yàn)：將影響油田開發(fā)指標(biāo)（產(chǎn)量、壓力、含水、油氣比等的地質(zhì)靜態(tài)資料、流體性質(zhì)資料和特殊巖芯分析資料人為地加以變化輸入計(jì)算機(jī)程序中，觀察他們對(duì)開發(fā)指標(biāo)的影響，從中找出其影響比較大的性質(zhì)參數(shù)。歷史擬合：將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際觀測和測定的開發(fā)指標(biāo)（油層壓力和綜合含水率等）相比較，根據(jù)靈敏度實(shí)驗(yàn)結(jié)果逐步修改輸入數(shù)據(jù)。6.動(dòng)態(tài)預(yù)測：在歷史你和的基礎(chǔ)上對(duì)未來的開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，為修正油藏模擬器，將計(jì)算出的開發(fā)指標(biāo)和實(shí)際動(dòng)態(tài)參數(shù)相比較，修改油層靜態(tài)參數(shù)，直到二者特征達(dá)到允許的誤差范圍為止八、 歷史擬合：包括全油藏的擬合和單井指標(biāo)的擬合九、 一般是根據(jù)實(shí)測的產(chǎn)量數(shù)據(jù)來擬合以下的主要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)：油層平均壓力及單井壓力2.見水時(shí)間及含水變化3.汽油比的變化十、VIP:黑油模型CVIP:組分模型MVIP:混相驅(qū)模型TVIP:熱菜模型CFVIP:化學(xué)驅(qū)模型十一、需要的數(shù)據(jù)：地質(zhì)靜態(tài)描述資料、油藏構(gòu)造、原始底層壓力、油藏厚度等液體性質(zhì)資料：壓力與流體粘度、體積系數(shù)壓縮系數(shù)之間的關(guān)系特殊巖芯分析資料：飽和度與相對(duì)滲透率毛管壓力之間的關(guān)系生產(chǎn)井、注入井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括：產(chǎn)量注入量或井底流動(dòng)壓力等第二章基本數(shù)學(xué)模型一、 用數(shù)學(xué)模型來模擬一個(gè)實(shí)際油藏流體動(dòng)規(guī)律需要具備以下條件：有描述該油層內(nèi)流體流動(dòng)規(guī)律的偏微分方程（或偏微分方程組），以及描述流體物理化學(xué)性質(zhì)變化的狀態(tài)方程給出定解條件。模擬穩(wěn)定流時(shí)，只需要知道邊界條件，而模擬非穩(wěn)定流時(shí)，除了需要知道便捷套件外還要知道該油藏的初始條件。二、 數(shù)學(xué)模型的命名：一般依據(jù)流體的相態(tài)、空間維數(shù)、使用功能與特點(diǎn)三個(gè)方面三、 流體的相態(tài)單相流模型：描述只有一相流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型兩相流模型：描述有兩相流流體同時(shí)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型三相流模型：描述有三相流體同時(shí)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。四、 空間維數(shù)零維模型2.一維模型3.二維模型4.三維模型五、 模型使用功能及特點(diǎn)：1.氣藏模型2黑油模型3.組分模型六、 黑油模型是簡化的組份模型，烴類系統(tǒng)只考慮兩個(gè)組份。黑油模型中水相與其他兩相不發(fā)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移，氣可以從油中出入，但油不能汽化氣相。七、 建立數(shù)學(xué)模型來模擬油藏內(nèi)流體的滲流特性，常用到下面的物理原理：質(zhì)量守恒原理2.能量守恒原理3.達(dá)西定律八、 二階微分方程類型：1.拋物型方程2.橢圓型方程3.雙曲型方程九、 兩相流的數(shù)學(xué)模型：一維油、水兩相可壓縮流體的數(shù)學(xué)模型二維氣水兩相可壓縮流體的數(shù)學(xué)模型十、具有相同時(shí)間轉(zhuǎn)移的流動(dòng)模型：一般多組分模型九、定解條件：一、 邊界條件：外邊界條件：定壓辯解條件、定流量辯解條件、混合邊界條件二、 內(nèi)邊界條件定井底壓力定產(chǎn)量變井底壓力變產(chǎn)量第三章差分模型的建立一、 目前求解這類復(fù)雜的偏微分方程的通用方法是將方程及其定解條件離散化，然后采用數(shù)值解法。二、 離散化的概念：離散化就是把整體分割為若干單元來處理三、 離散化方法可歸納為以下幾點(diǎn)（特點(diǎn)）：離散化的核心就是把整體分割成若干個(gè)小單元，而每個(gè)小單元的形狀是規(guī)則的，并可近似地認(rèn)為是均質(zhì)的，從而把形狀不規(guī)則的非均質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為容易計(jì)算的、形狀規(guī)則的均質(zhì)問題不管地層的形狀及非均質(zhì)程度如何都可以用這個(gè)方法計(jì)算，而且整個(gè)運(yùn)算是由重復(fù)的簡單運(yùn)算構(gòu)成的，即計(jì)算方法的程序是簡單而通用的這個(gè)方法能夠控制解的精確度。要求的精度越高，則需要?jiǎng)澐值膯卧驮蕉?，?jì)算工作量越大四、 離散空間和離散時(shí)間：離散空間：就是把所研究的空間范圍套上某種類型的網(wǎng)格，將其劃分為一定數(shù)量的單元。離散時(shí)間：就是在所研究的時(shí)間范圍內(nèi)把時(shí)間里三成一定數(shù)量的時(shí)間段。在每一時(shí)間段內(nèi)，對(duì)問題求解以得到有關(guān)參數(shù)的新值。五、 用離散化方法求解數(shù)學(xué)模型的主要步驟：將滲流區(qū)域剖分成單元，然后將單元按一定順序排列用網(wǎng)格上節(jié)點(diǎn)的壓力（或飽和度）等代替壓力函數(shù)（或飽和度函數(shù)）等在網(wǎng)格化的基礎(chǔ)上，從微分方程出發(fā)，建立起每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的壓力（或飽和度）與其周圍網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的壓力（或飽和度）之間的關(guān)系式，一般不是線性關(guān)系式，必須經(jīng)過線性化而得到線性關(guān)系式把每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上鎖建立的方程合在一起，再利用定解條件，使之成為存在唯一解的方程組解這一方程組，得到各網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置壓力和飽和度值六、 有限差分的網(wǎng)格系統(tǒng)：塊中心網(wǎng)絡(luò)：用網(wǎng)格分割成小塊的中心來表示小塊坐標(biāo)點(diǎn)中心網(wǎng)格：即節(jié)點(diǎn)的位置來定小塊的中心二者的離散點(diǎn)不同，但差分方程是一樣的七、差分格式的穩(wěn)定性：研究這些誤差在計(jì)算過程中的影響問題，就是所謂穩(wěn)定性問題第四章差分方程組的數(shù)值解法：可分為直接法與迭代法一、 直接法：就是經(jīng)有限次數(shù)的運(yùn)算即可求得（如果沒有舍入誤差）方程組精確解的方法。直接法由于受到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的限制。一般來說僅適用于處理系數(shù)矩陣階數(shù)不是太高的問題。其計(jì)算工作量小，精準(zhǔn)度較高，但程序較復(fù)雜。二、 迭代法：它將方程組的求解問題構(gòu)造為一個(gè)無限序列。其極限就是方程組的解，因而在有限步內(nèi)是得不到精確解的。迭代法主要用于某些高階問題，特別是在橢圓形，拋物型微分方程邊值問題的數(shù)值求解中有著廣泛的應(yīng)用。其程序較為簡單，但工作量有時(shí)較大。三、 排列格式1.標(biāo)準(zhǔn)排列格式：如果未知數(shù)按線（行或列）排列，則可得到未知數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)或自然排列。第五章單相流數(shù)值模擬方法第一節(jié)一維徑向單向流的數(shù)值模擬方法一、 完整的數(shù)學(xué)模型假設(shè)條件：油藏中存在單相流體一維徑向滲流油藏巖石和流體是均質(zhì)的油藏流體滲流附和達(dá)西定律油藏流體是微可壓縮的不考慮重力的影響不考慮巖石的壓縮性二、 為什么采用不均勻網(wǎng)格：由于在一維徑向流的情況下，靠近井底附近的壓力梯度大，而遠(yuǎn)離井底附近的壓力梯度小，因此若取均勻網(wǎng)格，則對(duì)于井底附近來說，由于網(wǎng)格較大不能求得其壓力變化。而遠(yuǎn)離井底地區(qū)，由于壓力變化不大，相對(duì)來說網(wǎng)格就顯得小了一些。因此，我們必須采用不均勻網(wǎng)格。即靠近井底附近網(wǎng)格取密一些，而沿徑向向外逐漸稀疏。第六章兩相流數(shù)值模擬方法三、 二維兩相流完整的數(shù)學(xué)模型假設(shè)條件：油藏中存在油水兩相流體滲流油層厚度均勻，且與面積相比較小。油藏中巖石和流體均可壓縮。油藏流體滲流符合達(dá)西定律油藏巖石具有各向異性和非均質(zhì)性考慮毛管壓力的影響不考慮重力的影響四、 求解方法：順序求解：先求得壓力項(xiàng)，然后再求飽和度項(xiàng)。聯(lián)立求解：即同時(shí)求解壓力項(xiàng)和飽和度項(xiàng)。顯式：在n+1時(shí)刻求解方程組時(shí)，若其系數(shù)直接用n時(shí)刻值，則稱顯式系數(shù)處理半隱式：若將其系數(shù)用泰勒級(jí)數(shù)展開并忽略二階小量。一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)用n時(shí)刻值，則成為半隱式系數(shù)處理全隱式：若展開式中的一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)也用n+1時(shí)刻值，則成為隱式系數(shù)處理方程組系數(shù)的顯式、半隱式和隱式處理：五、 IMPES方法：所謂IMPES方法就是通常所說的隱壓顯飽法。即隱式求解壓力方程，顯式求解飽和度方程。IMPES基本思路：1.通過乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)，合并油方程和水方程，以小區(qū)差分方程組中的含量So和Sw，從而得到圖個(gè)只含變量Po和Pq的壓力方程由毛管壓力公式可將Pw表示為Po何Pc的形式，得到了一個(gè)只含變量Po的壓力差分方程方程左端達(dá)西項(xiàng)洗漱用上一時(shí)間階段值，同時(shí)毛管壓力也用上一時(shí)間階段值即顯式處理洗漱，由此可形成一高階線性代數(shù)方程組，用第四章的直接法或迭代法可以進(jìn)行求解在解壓力差分方程式之后將解除的壓力值作為已