《油藏数值模拟实践》立足矿场应用实践,系统性阐述了油藏数值模拟的相关理论、技术方法和经验技巧,内容涉及基础理论知识、数据准备与处理、静态模型、模型初始化、历史拟合、模型收敛性、动态预测等方面,为深化油田开发研究提供解决方案。
《油藏数值模拟实践》可供从事油藏数值模拟研究的技术人员、油藏工程研究人员参考,也可作为油藏工程师培训及相关院校的辅导材料。
“现代油藏工程”理念的形成和发展已使油田开发研究者们逐渐认识到油藏数值模拟技术的优势和作用,并且首先在水驱油藏开发研究中得到广泛的应用。从国内实际应用情况看,既有十分成功的例子,也有一些研究结果不尽人意。总结成功案例我们发现,存在如下共性:油藏数值模拟研究始终建立在对油藏地质特征和动态特征的充分认识上,这得益于项目组团队的沟通;油藏数值模拟研究方法应用正确合理,这得益于数值模拟研究人员的综合能力;油藏数值模拟研究的最大贡献是提供了油藏尺度下渗流规律和剩余油分布规律的定量认识,并提出了合理的挖潜方向,这得益于对油藏数值模拟研究目标的准确定位。实践证明,油藏数值模拟技术的功能可定位为通过定量的研究方法较好地解决油藏开发研究中的定性认识问题,并提供相对定量(而不是精确定量)的计算结果。而且油藏模拟面对的研究对象越来越复杂,例如,特殊类型油藏储层空间的多样性、不同开发方式以及不同开发阶段多相流体的渗流特征、油藏一井筒一地面一体化的开发决策等,既给油藏数值模拟技术发展带来了挑战,更为油藏数值模拟技术的普及与推广带来了新的契机。在数据信息不断丰富、技术手段不断创新的情况下,通过油藏数值模拟技术为开发研究和决策提供科学指导已成为行业共识。
从油藏数值模拟技术理论研究走向规模应用的发展历程来看,建立以油藏模型为核心,以油藏数值模拟为主要手段的油藏工程研究模式是油田开发研究的必然趋势。油藏数值模拟作为油藏工程专业的一门必修课程,如何发挥其理论优势和应用价值,必须从工程应用角度构建一套相对完善的知识体系和技术体系,这就是本书编写的出发点。本书立足矿场应用需求,力求突出系统性和实用性两个特点。在系统性方面,本书内容设置涵盖与油藏数值模拟相关的专业基础知识、基本理论、技术方法等,是一部知识面涉及范围广、技术方法全面的油藏数值模拟专业著作。在实用性方面,本书不同于其他以数学理论和算法为主要内容的油藏数值模拟专业书籍,而是立足矿场应用需求和长期实践经验,从如何更好、更快掌握油藏数值模拟基本技能出发,并将专业技术与油藏开发研究紧密结合,充分发挥油藏数值模拟技术在油藏工程研究中的优势和作用。
基于以上考虑,全书对油藏数值模拟应用流程设计分8章叙述。第1章简单阐述了油藏数值模拟的概念、技术特点、应用理念及现状问题。第2章从油藏地质、油藏工程、采油工程和数值模拟四个方面全面介绍了在油田开发设计中应用到的相关基础理论知识,并侧重结合油藏数值模拟研究的需要进行内容上的适当优选。第3章重点介绍油藏数值模拟研究前处理环节的数据准备与处理,这部分内容是数值模拟应用中的重要环节,但也是当前数值模拟著作中较少涉及的薄弱环节;主要围绕构造信息、储层信息、岩石相对渗透率、岩石毛细管压力、油气水流体物性及动态监测信息等方面,从数据收集、评价、处理三个环节进行较为详细的分析,以期实现不同来源、不同尺度数据的一体化融合,提高数值模拟输入环节的数据质量。第4章以如何建立最大程度反映油藏地质认识特征的三维精细油藏模型为目标,系统介绍了模型设计方法,并重点对网格模型建立、属性参数离散化、非均质油藏表征及模型质量评价进行了专题讨论。第5章围绕模型初始化,从油(气)水系统的界面性质、平衡与非平衡初始化方法进行了介绍,并侧重加强了水体描述相关内容分析。第6章全面系统讨论了历史拟合,着重从提高模型预测结果可靠性和加深对油藏静动态认识两方面,介绍了历史拟合的一般原理和方法,并提出了一种特高含水期历史拟合新方法,并阐述了历史拟合质量分析方法。第7章是关于模型收敛性问题的专题内容,结合数据处理过程中影响因素分析,提出提高收敛性的对策。第8章关于动态预测,介绍了预测方案设计方法、预测控制条件设置及预测结果可靠性分析。
本书是笔者从事油藏数值模拟20多年来收获和体会的总结,在编写过程中还得到周维四、杨耀忠、孙业恒、戴涛、于金彪及胜利油田分公司勘探开发研究院渗流力学室的大力支持,孙红霞、董亚娟、胡慧芳、曹小朋、许强、刘营、刘祖鹏、李加祥等参与了部分基础资料的整理工作,在此表示衷心感谢。
由于笔者水平有限,书中疏漏和不妥之处在所难免,恳请读者斧正。
1 绪论
1.1 油藏数值模拟概述
1.2 油藏数值模拟应用理念
1.3 油藏数值模拟技术现状
2 基础理论知识
2.1 油藏地质基础
2.2 油藏工程基础
2.3 采油工程基础
2.4 数值模拟基础
3 数据准备与处理
3.1 关于数据处理
3.2 构造信息处理
3.3 储层信息处理
3.4 相对渗透率曲线
3.5 毛细管压力曲线
3.6 岩石压缩系数
3.7 油藏流体性质
3.8 动态监测资料
4 静态模型
4.1 模型设计
4.2 网格模型建立
4.3 属性参数离散化
4.4 油藏非均质性表征
4.5 模型质量评价
5 模型初始化
5.1 油(气)水系统
5.2 初始化方法
5.3 水体描述
6 历史拟合
6.1 历史拟合概论
6.2 历史拟合基本原理
6.3 历史拟合方法
6.4 高含水期油藏历史拟合方法
6.5 历史拟合的质量分析
7 模型收敛性
7.1 收敛性原理
7.2 模拟应用中的收敛性
7.3 收敛性影响因素
7.4 收敛性控制对策
8 动态预测
8.1 预测方案设计
8.2 预测控制条件
8.3 预测结果可靠性