CMG数模软件STARS模块使用入门教程.ppt

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1、CMG数模软件培训 庞占喜2007 3 17中国石油大学 北京 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 目录 CMG软件简介 STARS模块主要关键字 STARS模块泡沫的模拟 STARS模块所需数据的准备及处理 STARS模块油藏热采模型的建立 油藏热采模型的运行及结果后处理 氮气及氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 一 CMG软件简介 STARS IMEX GEM MODELBUILDER GRIDBUILDER 3D 2D CMG可以进行常规黑油模拟 稠油热采模拟 组分模拟以及泡沫模拟 STARS模块是三维 四相 多组分 热采 蒸汽

2、添加剂模拟器 其数据体文件为 dat 计算产生的文件包括 输出文件 out 用户查看 SR2二进制索引文件 irf 数据后处理 SR2二进制结果文件 mrf 二进制计算结果存储 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 油藏模型数据体包含内容 STARS数据体 INPUT OUTPUTCONTROL 输入 输入控制 定义控制模拟器输入和输出行为的各个参数 例如 文件名 单位 out文件和SR2文件写入频率 重启文件的定义等 GRIDANDRESERVOIRDEFINITION 网格和油藏定义 这部分包括 模拟网格的定义 天然裂缝油藏选项 离散化井筒定义 基本油层岩石特性 区块选项

3、其他油藏特性描述 岩石压缩系数 岩石热物性参数 顶底盖层热损失系数 井筒热损失系数 水体 FLUIDANDCOMPONENTDEFINITIONS 流体和组分定义 定义组分名称 个数 相应的K值 各组分的基本参数 摩尔质量 密度 粘度 临界温度 临界压力 化学反应式等 一 CMG软件简介 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 油藏模型数据体包含内容 STARS数据体 ROCK FLUIDPROPERTIES 岩石 流体特性 定义相渗曲线 毛管压力 组分的吸附和扩散特性 泡沫的定义以及相渗插值的定义 INITIALCONDITIONS 初始条件 这部分包括 初始压力 或者参考压力

4、及参考深度 初始温度 初始的饱和度场 或者油水界面及油气界面 WELLANDRECURRENTDATA 井定义和生产动态数据 定义井名 井位和完井层位 设置相对应的生产动态数据 NUMERICALMETHODSCONTROL 数值方法控制 这部分定义模拟器数值方法参数 时间步数 非线性迭代解法 误差控制 等温 非等温控制项 一 CMG软件简介 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 INPUT OUTPUTCONTROL 输入 输出文件名 可选 FILENAMES 建立重启文件用 错误检查的模式 可选 CHECKONLY项目的主要名称 可选 TITLE1 TITLE2 TITLE

5、3 CASEID输入 输出单位控制 可选 INUNIT OUTUNIT质量守恒选项 可选 MASSBASIS错误信息的最大数量 可选 MAXERROR重启文件选项和最大计算步数 RESTART MAXSTEPS写入重启文件选项 可选 WRST REWINDOUT文件写入频率 可选 WPRN写入OUT文件中的信息选项 可选 OUTPRN PARTCLSIZESR2文件写入频率 可选 WSRF写入SR2文件中的信息选项 可选 OUTSRF SR2PREC SRFASCII XDR网格数组输出方向选项 可选 PRNTORIEN PRINT REF方程组求解信息输出选项 可选 OUTSOLVR模拟计算

6、终止方式选项 可选 INTERRUPT 二 STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 GRIDANDRESERVOIRDEFINITION 网格类型选项 GRID KDIRI方向网格步长 必需 DIJ方向网格步长 必需 DJK方向网格步长 必需 DK网格中心深度选项 条件 DEPTH网格顶部深度数据 条件 DTOP油层中部深度数据 条件 PAYDEPTH网格倾角数据 条件 DIP局部网格加密选项 条件 REFINE RANGE网格几何特征修正选项 可选 VAMOD VATYPE 修正部分网格的面积及体积 无效网格选项 可选 NULL离散井筒选项 条件 WE

7、LLBORE RELROUGH LAMINAR TRANSIENT CIRCWELL WELLINFO REGIME WELLWALL TUBINSUL ANNULUSWAL CASING FILM COND RANGE WBZ WBZADJ 二 STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 二 STARS模块主要关键字 GRIDANDRESERVOIRDEFINITION 孔隙度数据输入标志 必需 POR渗透率数据输入标志 必需 PERMI PERMJ PERMK孔隙体积修改因子 可选 VOLMOD有效厚度 可选 NETPAY净毛比 可选 NETGROSS传

8、导率因子 可选 TRANSI TRANSJ TRANSK TRANSIJ TRANSIJ TRANSIK TRANSIK 尖灭网格输入 可选 PINCHOUT PINCHOUTARRAY断层选项 可选 FAULT FAULTARRAY门限孔隙体积 可选 PVCUTOFF 如果网格的孔隙体积小于此值 此网格将被设定为无效网格 油层分段选项 可选 SECTOR SECTORARRAY网格定义结束标志 必需 END GRID 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 二 STARS模块主要关键字 OTHERRESERVOIRDEFINITION 岩石类型 ROCKTYPE THTYPE岩

9、石压缩系数 必需 PRPOR CPOR CTPOR CPORPD PORMAX岩石热物性参数 可选 ROCKCP THCONR THCONW THCONO THCONG THCONMIX盖底层热损失参数 可选 HLOSSPROP HLOSST HLOSSTDIFF井筒热损失参数 可选 RTI RTO RIN RCI RCO RH ETO ECI EIN EE XKE XKIN XKCM XAE DEPTH CDEPTH ANG AGD水体模型 AQUIFER AQGEOM AQH AQPERM AQCOMP AQPOR AQVISC AQRCND AQRCAP 中国石油大学 北京 石油天然气工

10、程学院油藏数值模拟组 FLUIDANDCOMPONENTDEFINITIONS 组分类型及名称 必需 MODEL COMPNAMEK值相关系数 KV1 KV2 KV3 KV4 KV5K值表 GASLIQKV LIQLIQKV KVTABLIM KVTABLE KVKEYCOMP摩尔质量 必需 CMM临界特性 必需 TCRIT PCRIT IDEALGAS参考条件 PRSR TEMR PSURF TSURF SURFLASH流体焓系数 CPL1 CPL2 CPL3 CPL4 CPG1 CPG2 CPG3 CPG4 HVR EV HVAPR固相特性 必需 SOLID DEN SOLID CP 二

11、STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 FLUIDANDCOMPONENTDEFINITIONS 液相标识 LIQPHASE WATPHASE OILPHASE 随后的特性参数赋值对象 液相密度 必需 MOLDEN MASSDEN MOLVOL CP CT1 CT2 GASSYLIQ液相密度非线性计算参数 DNMIXCOMP DNMIXENDP DNMIXFUNC气相粘度 AVG BVG GVISCOR液相粘度 必需 AVISC BVISC VISCTABLE XNACL液相粘度非线性计算参数 VSMIXCOMP VSMIXENDP VSMIXFUNC指

12、定网格的粘度类型 可选 VISCTYPE VSTYPE关键化学反应方程式参数 STOREAC STOPROD FREQFAC非关键化学反应方程式参数 RENTH RPHASE RORDER EACT O2PP O2CONC RTEMLOWR RTEMUPR 二 STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 ROCK FLUIDPROPERTIES Rock Fluid数据起始标志 必需 ROCKFLUID岩石类型数据 RPT KRTYPE RTYPE插值参数 INTCOMP界面张力数据 INTLIN INTLOG IFTTABLE泡沫插值参数 FMSURF F

13、MCAP FMOIL FMGCP FMOMF FMMOB EPSURF EPCAP EPOIL EPGCP EPOMF 二 STARS模块主要关键字 有关泡沫参数的设置及泡沫模拟方法后面介绍 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 ROCK FLUIDPROPERTIES 插值序号及参数 KRINTERP DTRAPW DTRAPN WCRV OCRV GCRV SCRV水油相渗数据表 SWT气液相渗数据表 SLT相渗临界点 SWR SORW SGR SORG SWRG KRWRO KROCW KRGCW PCWEND PCGEND相渗临界点随时间的变化数据 KRTEMTAB组分

14、弥散系数 DISPI WAT DISPJ WAT DISPK WAT DISPI OIL DISPJ OIL DISPK OIL DISPI GAS DISPJ GAS DISPK GAS吸附组分函数 ADSCOMP ADSLANG ADSTABLE依赖于岩石性质的吸附数据 ADSROCK ADMAXT ADRT PORFT RRFT ADSTYPE 二 STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 INITIALCONDITIONS 初始条件输入标识 必需 INITIAL垂向平衡输入标识 可选 VERTICAL REFPRES REFDEPTH REFBLO

15、CK原始地层压力及温度 PRES TEMP原始饱和度 SW SO SG DWOC DGOC原始各相的摩尔分数 MFRAC WAT MFRAC OIL MFRAC GAS PBC原始固相浓度 CONC SLD 二 STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 NUMERICALMETHODSCONTROL 数值控制输入标志 可选 NUMERICAL最大时间步长 可选 DTMAX数值模型算法选项 可选 TFORM ISOTHERMAL每时步变量的正常变化量 可选 NORM松弛选项 可选 CONVERGE MATBALTOL最大牛顿迭代次数 可选 NEWTONCYC

16、低松弛选项 可选 UNRELAX上游权计算选项 可选 UPSTREAM线性解法的收敛精度 可选 PRECC最大正交化次数 可选 NORTH网格块的求解排序 可选 SORDER最大迭代次数 可选 ITERMAX自适应隐式求解方法 可选 AIM回流关闭开关 可选 BAKFLOSW压力和温度的限制值 可选 MINPRES MAXPRES MINTEMP MAXTEMP每时步最大相转变次数 可选 PVTOSCMAX 二 STARS模块主要关键字 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 WELLANDRECURRENTDATA 井和动态数据输入标识 必需 RUN模拟参考时间 TIME DA

17、TE DTWELL井定义标识 必需 WELL井组定义 可选 GROUP GROUPWT井类型定义 必需 PRODUCER INJECTOR SHUTIN OPEN注入蒸汽特性参数 TINJW QUAL PINJW TINJOV HEATLOSS注入相的含量 INCOMP井控制选项 必需 OPERATE控制条件转换开关 可选 CONSTRNCHK井监测选项 可选 MONITOR井筒几何特征 条件 GEOMETRY井的完井层位 条件 PERF垂直井的完井层位 条件 PERFV加密网格完井层位 条件 PERFRG改变井动态数据选项 ALTER模拟终止标志 必需 STOP 二 STARS模块主要关键字

18、 热采模型 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 组分特性的选择及计算 两相相渗内插函数的参数选择 泡沫特性参数的选择 吸附特性参数的选择 注入井注入参数的选择及计算 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 组分特性的选择及计算 MODEL6642 组分总个数油气水中组分总个数油水中组分总个数 水相中组分总个数 COMPNAME WATER SURFACT OIL SOL GAS N2 LAMELLA CMM0 0180 3080 40 0180 0280 018 各组

19、分的摩尔质量 Kg mol MASSDEN1000 01137 0965 014 46 各组分的质量密度mol m3 PCRIT22048992 81475 5454433943394 临界压力 注意单位KPa TCRIT374 0527 0434 0 82 72 147 0 147 0 临界温度 单位 摄氏度 在STARS中 把气泡和液膜看作一种稳定的分散组分 存在于某相或某几相中的 把泡沫的各种特征作为该分散组分的性质来处理 包括吸附特性 封堵孔道的特性 非线性粘度特性 扩散传播等 通过合理选择输入数据 适当的选取该分散组分的性质 可以描述泡沫流现象 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院

20、油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 组分特性的选择及计算 已知 发泡剂原液密度为1 044g cm3 有效浓度为35 发泡剂的摩尔质量为0 308kg mol 水的摩尔质量为0 018kg mol 现在求纯发泡剂的质量密度 假设单位体积发泡剂溶液中 发泡剂的体积为x 则水的体积为 1 x 若纯发泡剂的质量密度为DENs 水的密度为DENw 则可以求出单位体积发泡剂溶液中纯表活剂所占的体积和质量密度 MASSDEN 同样可以求出对应的摩尔密度 MOLDEN 和摩尔体积 MOLVOL 各组分质量密度 摩尔密度 摩尔体积的计算方法 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油

21、藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 两相相渗内插函数的参数选择 高界面张力和低界面张力间的插值计算 考虑一种岩石类型 常规的油水相渗与高界面张力 无表活剂存在 所对应 当表活剂加入该系统时 残余饱和度Sr降低 润湿性发生改变 最后 由于高的表活剂浓度 极低的界面张力 导致Sr降低 Kr成直线 利用内插函数DTRAPW和DTRAPN在高界面张力时Kr曲线和极低界面张力时Kr曲线间插值 从而得到不同界面张力时的相渗曲线 所需的参数包括 插值组分 INCOMP 界面张力数据 IFTABLE 泡沫插值函数 FMSURF 相渗内插函数 DTRAPW和DTRAPN 高低界面张力时

22、的相渗曲线 SWT和SLT 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 两相相渗内插函数的参数选择 高界面张力和低界面张力间的插值计算 有无表活剂时油水相渗曲线图 有无表活剂时气液相渗曲线图 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 泡沫插值函数 FMSURFfmsurf临界表活剂浓度 FMCAPfmcap临界毛管数 FMOILfmoil临界油饱和度 FMGCPfmgcp临界总毛管数 FMOMFfmomf临界油摩尔分数 FMMOBfmmob流度降低因子 EPSURFepsurf

23、临界摩尔分数指数 EPCAPepcap临界毛管数指数 EPOILepoil临界含油饱和度指数 EPGCPepgcp临界总毛管数指数 EPOMFepomf临界油摩尔分数指数 只有当 INCOMP和 IFTABLE都出现时 泡沫插值函数有效 FMMOB的取值 在临界表活剂浓度FMSURF时 So 0 0 油摩尔分数为0时测出 典型值 FMSURF 0 00001 FMCAP 0 0001 FMOIL 0 2 FMGCP 1 0 10 6 FMOMF 0 2 EPSURF 1 0 EPCAP 0 5 EPOIL 1 0 EPGCP 1 0 EPOMF 1 0 当考虑毛管数的变化时 收敛性较差 可取E

24、PCAP 0 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 吸附特性参数 ADSCOMP SURFACT WATER吸附组分名组分所在相 ADMAXT4 0E 1 RRFT1 0最大吸附量残余阻力因子 ADSLANG8 41E 302 1E 4Langmuir等温吸附系数 ADSCOMP LAMELLA GAS ADMAXT3 2E 1 RRFT2 0 ADSLANG0 48E 601500 表活剂吸附数据 液膜吸附数据 ADMAXT对吸附计算是必须的参数 用于计算残余阻力因子造成的绝对渗透率的降低 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院

25、油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 注入井注入参数的计算 INJECTOR MOBWEIGHT5 INJ N2 OPERATE MAX STG14400 CONT OPERATE MAXBHP28000 INCOMP GAS00000 9560 044 GEOMETRY RadGeofacWfracSkin0 0890 24910 PERF GEO5 ijkFF202015 16 INJECTOR MOBWEIGHT6 INJ SURF OPERATE MAX STW60 CONT OPERATE MAXBHP28000 INCOMP WATER 9970 0030

26、0 GEOMETRY RadGeofacWfracSkin0 0890 24910 PERF GEO6 ijkFF202015 16 定义注氮气井 定义注表活剂井 以600Nm3 h为例 则日注气量为 600 24 14400Nm3 d 最大注气压力取28Mpa 根据理想气体公式和气液比而确定表活剂溶液的日注入量 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 三 STARS模块泡沫的模拟 与泡沫有关的设置 注气井注入气量和液量的计算 注入气量的计算 注气速度为600Nm3 h 则日注气量为600 24 14400Nm3 d 假设气液比为1 1 则在注入压力为28MPa下 由理想气体方程

27、可以求出日注入液量为60m3 d 注入井注入参数的计算 注入表活剂摩尔浓度的计算 假设表活剂溶液浓度0 5wt 质量浓度 设单位体积溶液中注入纯水体积为Vw 则单位体积中表活剂所占体积为 1 Vw 又因为纯表活剂密度为1137 0Kg m3 水密度为1000 0Kg m3 即可计算出注入表活剂溶液中表活剂的摩尔浓度 泡沫模型 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 研究过程 油藏静态和动态特征 油藏静态资料整理 将模拟区块内各井的测井资料根据油组和层位分别进行统计整理 即将每油组中同一小层的井号 井口坐标 顶面深度 底面深度 砂层厚度 有效厚度 孔隙度 渗透率 含油饱和度和解释结

28、果统计到一张表格内 以便于插值得到目标井组的静态参数场 四 STARS所需数据的准备及处理 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 四 STARS所需数据的准备及处理 研究过程 油藏静态和动态特征 油藏静态资料整理 根据勘探资料 按油组 层位 钻遇井号 代表井 井深 海拔统计油水界面资料 根据勘探资料 确定每个油组的含油面积 有效厚度 平均孔隙度 含油饱和度 原油密度 原油体积系数 根据容积法进行储量复算 从而得到目标区块的储量 油水界面统计 目标区块储量复算结果 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 四 STARS所需数据的准备及处理 研究过程 油藏静态和动态特

29、征 油藏静态资料整理 目标井组完井层位表 根据完井资料 按井名 油组 层位 解释结果统计射孔资料 同时列出各对应的模型中的模拟层位 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 四 STARS所需数据的准备及处理 研究过程 油藏静态和动态特征 油藏动态资料整理 目标井组区块生产动态统计表 根据单井生产动态资料 按生产天数 日产液 日产水 日产油 累产液 累产水 累产油 含水率 采出程度排列方式统计区块和单井的月产量动态数据 然后按月平均得到日产 并计算相应的含水率 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 四 STARS所需数据的准备及处理 研究过程 油藏静态和动态特征 油

30、藏动态资料整理 E20井生产动态统计表 根据单井生产动态资料 按生产天数 日产液 日产水 日产油 累产液 累产水 累产油 含水率 采出程度排列方式统计区块和单井的月产量动态数据 然后按月平均得到日产 并计算相应的含水率 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 面积 2 32平方公里 模拟区块共有两个井组 17口生产井 其中包括两口新完钻的水平井 E6Hs和E10Hs 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 研究过程 模拟区块选择及网格划分 旋转一定角度 目标井组油藏模型的建立 将模拟区块的边

31、界划定之后 如图所示的断层和蓝色边框包括的区域 将区域内的边界 井点旋转一定角度 以利于插值和建模 从而减少网格数 平滑边界 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 平面上的网格数为 40 30 网格步长为 dx 50m dy 50m纵向上分为31个小层 Nm0 Nm1 Nm2 Nm3四个油组 总网格数 37200 五 STARS模块油藏热采模型的建立 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 注 主力层 油水过渡带所在层 五 STARS模块油藏热采模型的建立 表13QHD32 6油田西区目标井组地质小层和模拟小层对应关系表 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏

32、数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 表14QHD32 6油田模拟区块地层及流体基本参数 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 研究过程 模拟区块选择及网格划分 目标井组油藏模型的建立 将模拟区块的边界X Y坐标 井点的X Y坐标 以及需旋转的角度代入上面的两个公式内 即可得到旋转后的井点坐标和边界坐标 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 研究过程 模拟区块选择及网格划分 目标井组油藏模型的建立 根据地质分层资料划分垂向上的模拟层 平面上根据划分的边界进行网格划分 求出每个

33、井点所在的网格 断层所在的网格 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 研究过程 模拟区块地质模型的建立 目标井组油藏模型的建立 1 将统计好的每口井的静态资料进行插值 从而得到每个网格的静态参数值 包括顶面深度 砂层厚度 有效厚度 净毛比 XYZ方向的渗透率 孔隙度 2 添加断层数据以及白化断层 封闭边界 外的网格 3 添加水体 一般当三维网格范围没有包含全部的外接水体时 才需要加水体 在划分网格时边底部一般至少留出一个网格用于连接水体 地质模型建立完毕 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 根据整理的油田静态资料 利用SU

34、RFER软件进行插值 建立油藏地质模型 五 STARS模块油藏热采模型的建立 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 研究过程 流体及组分的定义 目标井组油藏模型的建立 流体及组分定义及参数输入 定义模拟区内的组分 输入组分的摩尔质量 流体压缩系数 热物性参数等 粘温曲线的输入 输入油藏条件下液相粘度随温度变化的数据表 油藏岩石类型定义 油水及气液相渗曲线的输入 输入不同温度时的油水及气液相渗 相渗曲线的临界点 泡沫参数的输入 根据室内实验数据确定泡沫参数 o 地层条件下原油粘度 mPa s oa 地层温度下脱气原油粘度 mPa s A B

35、经验系数 由线性回归确定 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 五 STARS模块油藏热采模型的建立 研究过程 初始条件的输入 目标井组油藏模型的建立 原始地层压力的输入 输入参考压力和参考压力对应的参考深度 原始饱和度场的输入 根据平衡区的划分 输入油水界面 建立初始饱和度场 或者直接输入含油饱和度 含水饱和度和含气饱和度 或者输入溶解气油比 原始地层温度的输入 生产动态的输入 井的定义 根据井所在平面网格和完井所在模拟层位进行井的定义 生产动态数据的输入 根据实际的生产过程 按定液生产输入生产数据 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结

36、果后处理 主程序窗口 STARS 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 主程序窗口 STARS 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 数据运行窗口 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 数据运行窗口 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理

37、 研究过程 油气藏数值模拟主要历史拟合指标及影响参数 开发过程的历史拟合 油气水储量 构造图 地层厚度 孔隙度 有效厚度 油水 油气 界面 油气饱和度 场 束缚水饱和度 场 毛管压力 油气水体积系数 溶解气油比 数字 网格 解析 水体 地层压力 构造断层 地层厚度 夹层和隔层 孔隙度 渗透率 参考深度 压力梯度 压力场 数字 网格 解析 水体 油气水压缩系数 含水率或产量 1 油气水储量 油水 油气 界面 油气水饱和度 场 井网格位置 2 构造断层 夹层和隔层 尖灭区 3 油气水粘度 相渗曲线 束缚水 残余油 气 端点值 过渡带 毛管压力 4 渗透率 孔隙度 5 网格形状与类型 网格步长与垂向

38、厚度 油气藏模型类型 井层间产出量矛盾 6 地层厚度 有效厚度 数字 网格 解析 水体 地层压力 7 油气水比重 体积系数 溶解气油比 基本上按影响从大到小的顺序排列 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 研究过程 油气藏数值模拟历史拟合的顺序 开发过程的历史拟合 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 六 热采模型的运行及结果后处理 研究过程 油气藏数值模拟不确定和确定参数的修改程度 开发过程的历史拟合 孔隙度为确定性参数 对于一个实际油田 孔隙度的变化范围较小 层内孔隙度的变化更小 一般不做修改 或者允许改动的范围很小 渗透率为

39、不确定性参数 由于渗透率的值来源于测井解释 岩心分析和试井解释 而且井间渗透率的分布也不确定 随着生产的进行渗透率也发生着变化 因此渗透率的修改范围较大 一般可放大或者缩小2 3倍 甚至更多 有效厚度为确定性参数 一般不允许调整 当个别井点没有提供有效厚度解释时 可以进行适当修改 岩石压缩系数为确定性参数 岩石压缩系数为敏感性参数 实际开发过程中 岩石压缩系数受流体和应力变化影响 因此岩石压缩系数可扩大1倍 初始压力和流体分布为确定性参数 油 气 汽 水PVT性质为确定性参数 相对渗透率数据为不确定性参数 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟

40、对生产井而言 压水锥技术改变油藏流体的相对渗透率 有利于提高原油的流动能力而降低水的流动能力 实施压锥措施时 先注一个段塞的非凝析气体 随后注入一定量的表活剂溶液 油田现场试验结果表明 实施压锥措施后 生产井的剩余油得到启动 有些井的剩余油的启动量达到了50 以上 现场应用情况证明每实施一次压锥措施 有效期可以达到大约1年时间 使用油田标准设备即可实施压锥措施 通常实施措施一周后油井即可见效 氮气泡沫压锥堵水的机理 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 压锥方法 在底水锥进的生产井中实施氮气泡沫压锥措施 即注入氮气和泡沫剂溶液 然后关井 进行焖井 再开井生产 进行多轮次氮气泡沫

41、吞吐 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 氮气泡沫压锥堵水的机理 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 主要机理 1 向水锥井中高压注入氮气 近井区域快速升压 促使近井地带水锥下移 压锥 2 压锥过程中 由于重力分异作用 气体上浮 油 水下移 形成新的气油 油水界面 近井带形成原油富集区 增油 3 泡沫剂是亲水的表面活性剂 大部分进入含水高区域 使泡封堵渗流通道 降低水相的相对渗透率 控水 4 水锥被压低到一定高度 同时 水锥带是泡沫的富集区域 是水渗流的高阻力区域 在合理的生产压差下 气泡稳定在多孔介质中 生产时阻挡底水锥进 降水 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学

42、 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 建立的模型如图所示 地层倾角为5度 油水界面在1152m 油层划分为20个层 射孔1 16层 氮气 氮气泡沫注入层位为15和16小层 水层划分为5个层 dx 20m dy 20m 油层dz 1m 水层dz 8m 取九点井网的1 4为研究对象 其中Well4为氮气 氮气泡沫实施井 其他3井始终以原工作制度生产 井的工作制度 生产井日产液量 80方 天 注入井日注气量 14400方 天 标况 气液比为1 1 井底状况 1 理论模型的建立 Well4 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 七 氮气 氮气泡沫压

43、水锥数值模拟 2 模型参数的选择 井组模型地层及流体参数表 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 3 泡沫及表活剂参数的选择 模型中所用表活剂参数表 表面张力随表活剂浓度的变化数据表 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 由图可以看出 实施注氮气和注泡沫压锥措施后 Well4的单井日产油量增幅较大 其中第一周期时的日产油量 注泡沫达到52 48方 天 注氮气达到34 02方 天 对比而言 注泡沫的效果要远优于注氮气压锥增油的效果 4 不同方式时生产动态的对比 日产油量的变化情况 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 52 48方 天

44、 34 02方 天 4 11方 天 不同压锥措施时WELL4日产油量随生产时间的变化曲线 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 由图可以看出 实施注氮气和注泡沫压锥措施后 Well4的单井单井含水率在每周期降幅较大 对于注泡沫而言 含水率最大降幅从94 86 降至34 43 注氮气时含水率的最大降幅从94 86降至57 48 第一周期后 注泡沫压锥优势更为明显 4 不同方式时生产动态的对比 含水率的变化情况 94 86 34 43 57 48 不同压锥措施时WELL4综合含水率随生产时间的变化曲线 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值

45、模拟组 由图可以看出 实施注氮气和注泡沫压锥措施后 Well4的单井累积产油量增幅较大 实施压锥措施四周期后 注泡沫的累积产油量达到4 69万方 注氮气的累积产油量为3 25万方 为实施压锥措施时的累积产油量仅为2 10万方 4 不同方式时生产动态的对比 累积产油量的变化情况 不同压锥措施时WELL4累积产油量随生产时间的变化曲线 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 5 未采取压锥措施时的水锥变化 低部位井见水时 生产30天 低部位井生产1年 低部位井生产3年 低部位井生产5年 低部位井生产7年 低部位井生产9年 由水锥变化图可以看出 低部位

46、的井 WELL3和WELL4 在生产30天后开始见水 见水后日产油量迅速下降 含水率迅速增加 生产1年后 水锥已上升到第12层 即油水界面上升了9m 生产3年后 水锥上升到第11层 水锥底部最大半径达到60m 此时水锥基本稳定 变化不大 水锥锥进到生产井后 造成生产井基本产水 因此必须对水锥锥进严重的井进行压锥处理 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 6 注氮气压锥措施时的水锥变化 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 注入过程 由水锥变化图可以看出 注氮20天可以实现把水锥基本压回原始油水界面 注氮30天时水锥完全回到原始油水界面 中国石油大学

47、 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 6 注氮气压锥措施时的水锥变化 注氮气结束时 注氮气结束后生产2个月 注氮气结束后生产10个月 注氮气结束后生产5个月 生产过程 由水锥变化图可以看出 低部位井 WELL4 在注氮气结束后生产2个月 水锥基本没有变化 至生产5个月的时候 水锥又上升到WELL4的底部 油井见水 至生产10个月油水界面又恢复到未实施措施前的状态 因此可认为实施注氮气压锥时 第1周期的有效期较长 基本达到了10个月 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 注入过程 7 注氮气泡沫压锥措施时的水锥变化 注氮气泡沫初始时 注氮气泡

48、沫10天 注氮气泡沫20天 注氮气泡沫5天 注氮气泡沫15天 注氮气泡沫30天 由水锥变化图可以看出 注氮20天可以实现把水锥基本压回原始油水界面 注氮30天时水锥完全回到原始油水界面 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 7 注氮气泡沫压锥措施时的水锥变化 注氮气泡沫结束时 注氮气泡沫结束后生产2个月 注氮气泡沫结束后生产12个月 注氮气泡沫结束后生产5个月 由水锥变化图可以看出 低部位井 WELL4 在注氮气结束后生产2个月 水锥基本没有变化 至生产5个月的时候 水锥又上升到WELL4的底部 油井见水 至生产12个月油水界面又恢复到未实施措

49、施前的状态 因此可认为实施注氮气泡沫压锥时 第1周期的有效期基本达到了12个月 而后的每个周期的有效期时间都较长 能够实现控水增油的效果 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 生产过程 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 注氮气第一周期 注氮气第二周期 注氮气第三周期 注氮气第四周期 注泡沫第一周期 注泡沫第二周期 注泡沫第三周期 注泡沫第四周期 8 注氮和注泡沫时不同周期水锥变化对比图 由两种开发方式的氮气控制范围变化图可以看出 在第1周期时 无论是注氮气压水锥还是注氮气泡沫压水锥 都可以把水锥压回原始油水界面 但是从第2周期开始 注氮气压锥注氮气30天时 水锥仍然存在 没有被

50、压回原始油水界面 而注氮气泡沫时 每周期注氮气30天都可以把水锥压回原始油水界面 这说明注入的氮气和表活剂溶液在地层内产生了大量的稳定泡沫 可以有效的抑制氮气的窜流 从而把水锥压至合适的高度 实现了控水增油的效果 七 氮气 氮气泡沫压水锥数值模拟 注入过程 中国石油大学 北京 石油天然气工程学院油藏数值模拟组 9 注氮和注泡沫时不同周期氮气控制范围对比图 由两种开发方式的氮气控制范围变化图可以看出 注氮气和泡沫压锥方式在各对应阶段的氮气控制范围不同 注氮井的控制范围要大于注泡沫井的控制范围 说明泡沫注入井井底由于泡沫的大量产生 增大了气相的渗流阻力因子 抑制了氮气的流动 因此在垂向上氮气的波及