数值模拟基础及操作课件.pptx

1、数值模拟基础知识数值模拟基础知识物理模拟 通过采集油藏岩心和流体样品，或基于相似性原理，人工构造物理模型，在实验室进行各种模拟试验。 岩石、流体物性参数获取试验 流动规律研究试验 流体（混相、非混相）驱替试验 采收率统计分析试验 其他各种可开展的模拟试验等油气藏开发物理模拟与数值实验油气藏开发物理模拟与数值实验 基于质量守衡和能量守衡建立油气层渗流数学模型 用数学模型初始和边界条件、模型参数来模拟设定油藏环境 用模型变量反映油藏开发中的各种变化因素和数值计量wwswoosoggvgwwwwrwswoooorosoggggrgoovooooorowwvwwwwwrwBSRBSRBStqgDpBk

2、RgDpBkRgDpBkBStqgDpBkBStqgDpBkkkkkk油藏数值模拟油藏数值模拟数值分析数值分析数学模拟数学模拟的优势： 数学模拟是一种廉价的设计手段； 便于研究操作参数和开发方式变化对开采效果的影响； 数学模拟几乎不受规模的限制； 便于理解和认识物理过程的主要特征和机理。油藏数值模拟的作用预测生产动态预测生产动态确定所需井数确定所需井数确定最佳射孔方案确定最佳射孔方案确定最佳布井方式确定最佳布井方式对早期水气突破的后果进行估计对早期水气突破的后果进行估计确定最佳注入量和最佳注入时间确定油藏内的流动屏障，确定最佳注入量和最佳注入时间确定油藏内的流动屏障，从而估计非泻油区的存在从而

3、估计非泻油区的存在估算地下储气设备的存储能力和产量估算地下储气设备的存储能力和产量确定满足天然气供应合同的最优方法确定满足天然气供应合同的最优方法通过分别对最优、最差和最可行的开发方案进行经济评价通过分别对最优、最差和最可行的开发方案进行经济评价分析，估算其金融风险分析，估算其金融风险。数学模型分类按流体的相的数目划分按流体的相的数目划分单相流模型：描述只有一相流体流动的数单相流模型：描述只有一相流体流动的数学模型（油、气、水）学模型（油、气、水）两相流模型：描述只有两相流体流动的数两相流模型：描述只有两相流体流动的数学模型（油气、油水、气水）学模型（油气、油水、气水）三相流模型：描述只有三相

4、流体流动的数三相流模型：描述只有三相流体流动的数学模型（油气水）学模型（油气水） 按空间维数划分按空间维数划分零维模型：描述均质岩石、均质流体性质的油藏系统，零维模型：描述均质岩石、均质流体性质的油藏系统，而且系统内的饱和度分布和压力分布是连续的，油藏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这一类数学模型。都随着同时发生变化的这一类数学模型。一维模型：描述油藏流体沿一个方向上发生流动，而一维模型：描述油藏流体沿一个方向上发生流动，而其他两个方向上则没有任何变化的数学模型。其他两

5、个方向上则没有任何变化的数学模型。二维模型：描述油藏流体沿二个方向上发生流动，而二维模型：描述油藏流体沿二个方向上发生流动，而在第三个方向上则没有任何变化的数学模型在第三个方向上则没有任何变化的数学模型三维模型：描述油藏流体沿三个方向上发生流动的数三维模型：描述油藏流体沿三个方向上发生流动的数学模型学模型 数学模型分类数学模型分类按模型使用功能划分按模型使用功能划分气藏模型：描述天然气气藏的数学模型。有的气藏只气藏模型：描述天然气气藏的数学模型。有的气藏只有天然气存在，而有的气藏不仅有天然气存在还有水有天然气存在，而有的气藏不仅有天然气存在还有水存在。存在。黑油模型黑油模型：描述气、油、水三相

6、同时存在的油藏的数：描述气、油、水三相同时存在的油藏的数学模型。一般认为只有天然气可以溶于油中或从油中学模型。一般认为只有天然气可以溶于油中或从油中分离出来，油和水之间及气和水之间不发生质量交换。分离出来，油和水之间及气和水之间不发生质量交换。组分模型：描述油藏内碳氢化合物化学组分的数学模组分模型：描述油藏内碳氢化合物化学组分的数学模型。由过去对相的描述进而深入到对化学组分的描述，型。由过去对相的描述进而深入到对化学组分的描述，每种化学组分可以存在于油气水三相中的任意一相内，每种化学组分可以存在于油气水三相中的任意一相内，相与相之间可以存在质量交换（这种模型常用于描述相与相之间可以存在质量交换

7、（这种模型常用于描述凝析油藏，此时，也称之为凝析油藏模型）。凝析油藏，此时，也称之为凝析油藏模型）。 黑油模型黑油模型黑油模型黑油模型（碳氢化合物两组分模型）三维三相模型三维三相模型两组分，不可挥发的油组分和可挥发两组分，不可挥发的油组分和可挥发的气组分的气组分气、油之间只有一种方式的相转换，气、油之间只有一种方式的相转换，即气从油中出入，油不能汽化为气相即气从油中出入，油不能汽化为气相流体流动至多存在油、气和水三相流体流动至多存在油、气和水三相油和水不混溶，没有质量交换或相变油和水不混溶，没有质量交换或相变气相可溶于油中，但不溶于水气相可溶于油中，但不溶于水整个油藏中流体处于恒定温度，且处整

8、个油藏中流体处于恒定温度，且处于热力学平衡条件下于热力学平衡条件下气相气相油相油相水相水相油相油相水相水相气相气相油相油相水相水相油相油相水相水相油藏数值模拟基本过程油藏数值模拟基本过程油气田开发问题油气田开发问题t1t2物质守恒物质守恒能量守恒能量守恒数学模型数学模型wwswoosoggvgwwwwrwswoooorosoggggrgoovooooorowwvwwwwwrwBSRBSRBStqgDpBkRgDpBkRgDpBkBStqgDpBkBStqgDpBkkkkkk解析求解解析求解),(),(),(S321tzyxfTtzyxfptzyxfo油藏数值模油藏数值模拟应用研究拟应用研究计算

9、机模型计算机模型( (模拟器模拟器) )数值模型数值模型04030201001413121110212000210002100021000221pppppppppp数模的基本工作流程数模的基本工作流程静态数据静态数据动态生产数据动态生产数据油藏压力油藏压力饱和度分布场饱和度分布场模拟器模拟器输输入入历史拟合历史拟合输出输出动态预测动态预测目目的的油藏数值模拟软件数值模型描述模块模拟计算模块（模拟时间循环）数据输出模块前处理后处理数模输入数据数模输入数据数数模模输输入入数数据据静态数据静态数据动态数据动态数据油藏物性数据油藏物性数据（流体和岩石）（流体和岩石）油藏网格数据油藏网格数据（地质建模）

10、（地质建模）井油气水产量井油气水产量井措施数据井措施数据油藏静态数据相渗曲线油藏静态数据相渗曲线油水两相相对渗透率曲线油水两相相对渗透率曲线油气两相相对渗透率曲线油气两相相对渗透率曲线油藏静态数据油藏静态数据PVT属性属性油藏静态数据其他物性参数油藏静态数据其他物性参数其他物性参数岩石属性：岩石压缩性岩石属性：岩石压缩性流体密度：油气水在地流体密度：油气水在地面条件下密度面条件下密度/ /重度重度水的性质：体积系数、水的性质：体积系数、压缩系数、粘度等压缩系数、粘度等油藏静态数据初始化油藏静态数据初始化PressureDepthGOCOWCFree Water LevelDatum压力参考点自

11、由水面油气界面油水界面深度油气界面、油水界面、参考深度和参考压力等油气界面、油水界面、参考深度和参考压力等油藏动态数据油藏动态数据井生产数据：产井生产数据：产油、气、水量，油、气、水量，注水（气）量注水（气）量井射孔数据：井井射孔数据：井位、射孔层、井位、射孔层、井表皮因子、井类表皮因子、井类型等型等井其他措施：补井其他措施：补孔、修井、堵水、孔、修井、堵水、酸化等措施酸化等措施油油藏藏动动态态数数据据Eclipse介绍介绍Eclipse简介简介ECLIPSE简介简介家族成员家族成员模拟工作流程模拟工作流程网格模型建立网格模型建立Flogrid相相 态态 PVTi相渗和毛管压力相渗和毛管压力S

12、CAL井史生产数据井史生产数据Schedule井井 筒筒 水水 动动 力力 VFPi试试 井井 分分 析析 Weltest地质模型建立地质模型建立GEOFRAME CPS3 F3D LPM P3D PETREL井史生产数据井史生产数据FINDER OFM 数据分析工具数据分析工具ECLIPSEFrontsimOfficeFloviz数值模拟分析历史拟合（Simopt）项目管理数据编辑生成报告2D/3D显示ECLIPSE OfficeOffice 简简 介介什么是什么是ECLIPSE OfficeECLIPSE Office油藏数值模拟数油藏数值模拟数据准备和分析的据准备和分析的互动接口互动接口

13、在一个数模桌面在一个数模桌面上即可以进行前上即可以进行前处理、数据准备、处理、数据准备、运行管理和后处运行管理和后处理理Office Office 的启动的启动在在GeoquestGeoquest界面上点击界面上点击OfficeOffice启动启动ECLIPSE OfficeECLIPSE Office新建项目或打开老项目新建项目或打开老项目DataData模块的主要部分模块的主要部分CASECASE的定义：的定义：GeneralGeneralCASECASE的定义：的定义：ReservoirReservoirCASECASE的定义：的定义：PVTPVTCASECASE的定义：的定义：SCAL

14、SCALCASECASE的定义：的定义：AdvancedAdvancedCASECASE的定义：的定义：optionsoptionsGRIDGRID网格数据网格数据加载网格数据加载网格数据网格属性：描述形式网格属性：描述形式网格属性：关键字形式网格属性：关键字形式网格数据的编辑：修改网格属性网格数据的编辑：修改网格属性网格数据的编辑：插入或删除关键字网格数据的编辑：插入或删除关键字网格数据的运行网格数据的运行网格数据的二维显示网格数据的二维显示网格数据的三维显示网格数据的三维显示PVTPVT数据的导入数据的导入PVTPVT数据的编辑数据的编辑PVTPVT数据的显示数据的显示SCALSCAL数据

15、的导入数据的导入SCALSCAL数据的编辑数据的编辑SCALSCAL数据的显示数据的显示初始化数据的输入初始化数据的输入初始化数据的计算结果初始化数据的计算结果RegionRegion分区模块分区模块分区计算储量，并显示结果分区计算储量，并显示结果scheduleschedule模块模块: :井的类型描述井的类型描述scheduleschedule模块模块: :射孔层位射孔层位scheduleschedule模块模块: :产量数据的描述产量数据的描述summarysummary模块的用途模块的用途: :输出全油田指标输出全油田指标summarysummary模块的用途模块的用途: :输出井指标

16、输出井指标resultresult模块的用途模块的用途: :结果显示结果显示显示全油田含水拟合情况显示全油田含水拟合情况三维动画显示剩余油饱和度三维动画显示剩余油饱和度Eclipse数据输入形式数据输入形式 Data模块输入（按照以上步骤） Input data file输入（按照以下步骤） Eclipse数据输入方式数据输入方式Input data fileECLIPSE的数据输入文件是分门别类的，每一部分都有一个 section-header keyword. 数据文件有相应的语法规范 关键字的字符数不能超过8个字符 关键字的具体内容应该从关键字名称的下面一行开始 关键字默认为从第一列开始

17、 数据文件默认为每行最多有132个字符 每一行第130个字符以后的任何语句都被认为时注释 其它部分的注释必须用双短横线或正斜杠开始 ECLIPSE关键字对大小写不敏感在数据输入文件中，所有的关键字都有一定的顺序Section-header keywordssection-header关键字:RUNSPECGRIDPROPSREGIONSSOLUTIONSUMMARYSCHEDULEThe sections must be specified in the shown order. It may be helpful to use a mnemonic to remember the order

18、EDITInput data fileStatus:REQUIRED指定在内部如何分配内存空间存储模拟的各个组成部分，同时也指定模型的基本特征及模拟开始时间GRIDStatus:REQUIREDRUNSPECSection-header keywordsECLIPSE不是用网格块大小及其属性计算流体流动的，而是用网格孔隙体积和传导系数。所以GRID部分的作用是：给出每个网格的尺寸大小、孔隙度、净厚比和渗透率。Input data fileEDITStatus:OPTIONAL计算孔隙体积、网格块中心深度及传递率的修正PROPSStatus:REQUIRED用于用于定义流体PVT属性、相对渗透率

19、和毛管力数据以及岩石压缩系数Section-header keywordsInput data fileStatus:OPTIONAL根据网格的不同的储藏特征把网格划分为不同的区块SOLUTIONStatus:REQUIRED定义模拟的初始条件REGIONSSection-header keywordsInput data fileStatus:OPTIONAL指定输出产生线形图的数据SCHEDULEStatus:REQUIRED所有的井数据、所有的地面设施、用于计算井和管线中压降的流体流动表格关系式、时步和模拟器收敛控制、报告控制、模拟前进和结束关键字等SUMMARYSection-head

20、er keywordsInput data file网格块净毛比网格块净毛比按网格输入按网格输入SIGMA系数系数双孔模型的双孔模型的SIGMA系数系数修正基质修正基质-裂缝的扩散率裂缝的扩散率GRID sectionTOPS块中心网格上顶面中心点处深度块中心网格上顶面中心点处深度DX, DY, DZPERMX, PERMY, PERMZPORO向量形式的块中心网格大小尺寸向量形式的块中心网格大小尺寸笛卡尔网格笛卡尔网格X Y Z方向的渗透方向的渗透率率网格块渗透率网格块渗透率DIFFMMFSIGMASIGMAAVNTGKeywords in sectionsInput data fileIn

21、put data filePROPS sectionDIFFCOALLANGMUIRSWFNSGFNDENSITY输入气体扩散数据输入气体扩散数据煤基质表面气体浓度表格煤基质表面气体浓度表格在含水饱和度作用下水的相渗及毛管压力在含水饱和度作用下水的相渗及毛管压力在含气饱和度作用下气的相渗及毛管压力在含气饱和度作用下气的相渗及毛管压力密度密度PVDGPVTW干气的干气的PVT属性属性水的水的PVT数据数据ROCK岩石压缩系数岩石压缩系数Keywords in sectionsInput data fileSSFNgas/solvent的相渗数据的相渗数据PROPS sectionCOALADSC

22、OALPPLANGSOLVMLANGRPTPROPS输入输入gas/solvent的相对吸附数据的相对吸附数据输入输入gas/solvent的分压数据的分压数据基质表面基质表面solvent浓度浓度基质表面气体最大吸附浓度基质表面气体最大吸附浓度PROPS部分的输出控制部分的输出控制MLANGSLVPVDS基质表面基质表面solvent最大吸附浓度最大吸附浓度solvent的的PVT属性属性SDENSITYsolvent的密度的密度Keywords in sectionsInput data fileInput data fileREGIONS sectionFIPNUMfluid-in-pl

23、ace regionsSATNUMEQLNUMPVTNUMsaturation table regionsequilibration regionsPVT data regionsKeywords in sectionsInput data fileSOLUTION sectionEQUIL接触面深度等其他初始参数，数据来源于试井接触面深度等其他初始参数，数据来源于试井RESTARTRPTSOL重新开始的文件名重新开始的文件名SOLUTION部分的输出控制部分的输出控制See a part ofinput fileGASCONC初始气体浓度梯度初始气体浓度梯度GCVD初始气体浓度初始气体浓度S

24、CVDSOLVCONC初始初始solvent的浓度梯度的浓度梯度SOLVFRAC初始初始solvent的浓度的浓度SSOL气相中气相中solvent的初始比重的初始比重初始初始solvent饱和度饱和度Keywords in sectionsInput data fileSUMMARY sectionFieldGroupWellRegionBlockInformationFMPRGMPRWMPRMethane production rateFMPTGMPTWMPTMethane production totalFMIRGMIRWMIRMethane injection rateFMITGMIT

25、WMITMethane injection totalFNPRSolvent production rateFNIRSolvent injection totalFCGCRCGCBCGCCoal gas concentrationFCSCRCSCBCSCCoal solvent concentrationKeywords in sectionsInput data fileInput data fileInput data fileKeywords in sectionsSCHEDULE sectionRPTSCHEDTUNINGWELSPECSCOMDATWCONHIST控制控制SCHEDU

26、LE部分的输出部分的输出时间步和收敛性设置时间步和收敛性设置定义井、井的位置、井深度以及其他特定数据定义井、井的位置、井深度以及其他特定数据定义井的完井位置及特性，必须先定义井，然后该项定义井的完井位置及特性，必须先定义井，然后该项历史拟合井的观测数据历史拟合井的观测数据WCONPRODWCONINJE生产井的控制数据生产井的控制数据注入井的控制数据注入井的控制数据TSTEP or DATE新生产制度定义新的报告时间或特定报告日期新生产制度定义新的报告时间或特定报告日期Input data file基础知识总结基础知识总结 什么是数值模拟？什么是油藏数值模拟？ Eclipse在油藏数值模拟中起到的作用？ Eclipse的数据输入形式 每种形式的输入方式总结总结