历史拟合的流程和方法3.1历史拟合目的及意义 应用数值模拟方法计算油藏动态时,由于人们对油藏地质情况的认识还存在着一定的局限性在模拟计算中所使用的油层物性参数,不一定能准确地反映油藏的实际情况因此,模拟计算结果与实际观测到的油藏动态情况仍然会存在一定的差异,有时甚至相差悬殊在这个基础上所进行的动态预测,也必定不完全准确,甚至会导致错误的结论为了减少这种差异,使动态预测尽可能接近于实际情况,现在在对油藏进行实际模拟的全过程中广泛使用历史拟合方法 所谓历史拟合方法就是先用所录取的地层静态参数来计算油藏开发过程中主要动态指标变化的历史,把计算的结果与所观测到的油藏或油井的主要动态指标例如压力、产量、气油比、含水等进行对比,如果发现两者之间有较大差异,而使用的数学模型又正确无误,则说明模拟时所用的静态参数不符合油藏的实际情况这时,就必须根据地层静态参数与压力、产量、气油比、含水等动态参数的相关关系,来对所使用的油层静态参数作相应的修改,然后用修改后的油层参数再次进行计算并进行对比如果仍有差异,则再次进行修改这样进行下去,直到计算结果与实测动态参数相当接近,达到允许的误差范围为止这时从工程应用的角度来说,可以认为经过若干次修改后的油层参数,与油层实际情况已比较接近,使用这些油层参数来进行抽藏开发的动态预测可以达到较高的精度。
这种对油藏的动态变化历史进行反复拟合计算的方法就称为历史拟合方法 综上所述历史拟合过程也是通过动态资料及数值模拟方法对油藏进行再认识的过程数值模型初始化储量验证参数修改全区及单井压力拟合全区及单井含水拟合数据准备压力验证含水产油验证方案预测数据前处理数据后处理研究报告数据归档注采关系验证单井生产指数见水时间、层位验证压力、饱和度场验证单井产液吸水能力井底压力验证参数检查 历史拟合流程图3.2基础数据及模型参数检查 油藏模拟模型的数据很多,一般来说,少则几万,多则十几万到几十万数据出错的可能性很大,甚至是不可避免的在正式进行拟合之前对模型数据必须进行全面细致的检查模拟器自动检查: (1)各项参数上下界检查,发现某一参数越界打出错误信息 (2)平衡检查在全部模拟井的产率(或注入率)都指定为零的情况下,进行一次模拟计算,模拟的时间应大于或等于油藏已经开发的时间(或历史拟合的时间)加上准备动态预测的时间经过这么长时间的模拟,油藏状态参数(压力场、饱和度场)应该没有任何明显的变化,流体应该是处于平衡状态这与油藏初始状态是稳定状态的假设是一致的如果发现状态变量发生明显变化,否则表明参数有了问题,需重新检查模拟卡中的相关参数。
(3)模拟器还能帮助检查出不符合于使用说明书上规定的各种错误,如关键字错漏,数据多少等等 黑油模拟器的自动检查是重要的,检错功能很强,但因不能发现所有的错误,它不能完全代替人工检查人工检查就是把全部参数打印出来进行肉眼检查,与原始数据核对特别对于插值点)图 10 基础数据准备 3.3模型参数的确定 模型参数包括模型基本参数如网格尺寸、节点、岩石流体物性参数以及聚驱粘浓曲线、聚合物吸附、不可及孔隙体积等参数模型网格尺寸处理; 在处理网格尺寸时,重点考虑井网井距状况,既要使模型所有的井点尽可能落在网格中心,也要考虑为以后加密调整井预留井位并确保油水井不在相邻的网格,同时还要考虑机器的运算能力保证模型总节点数在合理的范围内相渗曲线标准化处理; ①选取与模型岩性相近的具有代表性岩样的油水相对渗透率曲线数据 ②根据以下公式分别对各岩心样品的实验数据进行标准化处理,并绘制标准化后的油水相对渗透率曲线 ③在标准化曲线上,将横坐标从0到1划分为n等分,求取各分点处Sw*、各样品的Kro*(Sw*)和Krw*(Sw*),从而作出平均的标准化相对渗透率曲线④将各样品的Swi、Swmax、Kromax、Krwmax等特征值分别进行算术平均,并将平均值作为平均相对渗透率曲线的特征值。
⑤将平均标准化相对渗透率曲线上各分点的Sw*、Kro*、Krw*,换算公式如下: ⑥根据上述公式,作出油藏的平均相对渗透率曲线 聚驱参数确定方法;聚合物驱数值模拟研究的关键及难点在于聚合物特性参数的确定,计算时选用的参数应该是聚合物溶液在地层条件下的参数,而这样的参数无法直接测得,因此,只有在全面了解聚合物驱油机理和深入分析聚合物现场试验过程之后,才能通过数值模拟方法对现场驱油试验过程进行动态拟合,并对室内测定的参数进行合理修正,最终确定模拟计算所需要的相应参数 聚合物驱油的物化参数确定方法大致分三种方式: ①通过实验室检测或实验直接获得;包括试验区油藏和流体物性参数 ②通过室内实验得到、并经计算调整确定;包括聚合物粘浓关系、相对渗透率曲线参数、吸附数据等③室内实验无法得到的,借用参考值;目前实验室无法测定的一些数据,如离子交换数据、扩散弥散数据、离子的初始吸附浓度等数据,在模型中需借用参考值聚合物驱数值模拟研究的关键及难点在于聚合物特性参数的确定,计算时选用的参数应该是聚合物溶液在地层条件下的参数,而这样的参数无法直接测得,因此,只有在全面了解聚合物驱油机理和深入分析聚合物现场试验过程之后,才能通过数值模拟方法对现场驱油试验过程进行动态拟合,并对室内测定的参数进行合理修正,最终确定模拟计算所需要的相应参数。
通过不同参数在计算结果的敏感性研究分析,在实验室实测参数的基础上,整理、描述出一套较为合理的且适合喇嘛甸油田二类油层的聚合物驱物化参数组 ECLIPSE中的POLYMER模型是一个三维两相(油、水)五组份(水、油、聚合物、阴离子、阳离子)的化学模型,它比较系统和完整地考虑了聚合物驱过程中的各种物理、化学现象(增粘性、阻力系数、残余阻力系数、聚合物的吸附滞留、扩散、不可及孔隙体积、流变特性、含盐量及其变化的影响等)ECLIPSE模拟了聚合物驱油过程的多种物化机理,其主要包括:a、非牛顿流体溶液粘度;b、聚合物吸附;c、渗透率下降;d、聚合物不可及孔隙体积;e、粘土(岩石)与溶液间的离子交换;f、用于井计算的有效聚合物粘度聚合物溶液是一种非牛顿流体,它对应的粘度与相应的剪切速率有关在一定的剪切速率下,粘度又是浓度和含盐量的函数粘度与剪切速率的关系用Meter方程式表达的在一定的含盐量、一定浓度下粘度与剪切速率的关系为::水的粘度,mPa·s聚合物溶液粘度与浓度及含盐量的关系:影响聚合物溶液粘度的一价阳离子的等效浓度聚合物吸附:聚合物在油层岩石表面的吸附是聚合物驱油过程中发生的重要的物化现象之一。
模型采用LANGMUIR吸附等温式进行描述聚合物吸附浓度,g/cm3渗透率下降系数由于溶液中的聚合物在油层孔隙表面吸附和孔隙中滞留,产生了水相渗透率的下降 模型中应用了两种Rk计算方法,其中之一是:聚合物不可及孔隙体积:实验中发现,流经孔隙介质时聚合物分子比溶剂流动的快,这被解释为聚合物能够流经的孔隙体积小聚合物不能进入的这部分孔隙体积称为不可及孔隙体积大部分聚合物的性质都是聚合物和电解液浓度的函数电解质按其元素分为三类,即单价阳离子、双价阳离子和单价阴离子所以,这里可以通过四种组分来描述聚合物和电解液模型求解聚合物、双价阳离子和单价阳离子的物质守恒方程,而单价阴离子是由电子平衡来计算的聚合物驱模型,与水驱模型相比它的特殊性在于物质守恒方程模型中认为粘度和重力控制了聚合物和电解液的渗流,而弥散(扩散)作用不做考虑描述聚合物渗流的守恒方程: 描述电解液渗流的守恒方程:另外还有压力方程等近似于水驱模型3.4调通模型 调通模型是在做历史拟合之前必须做的工作,由于数值模型中包含的油藏数据是巨大的,在建立数值模型前,难免会产生各种数据错误或不完善或一些人为的错误而造成模型算不通,在这个阶段工作的主要任务是解决模型在模型属性参数、射孔措施数据、动态液量劈分数据等不合理造成模型报错或运行不收敛方面的各种问题,很多问题可以说是所有从事数模工作的人员都会面临的问题,对于没有经验的人会花费大量的时间去调通模型,模型不收敛的原因很多,网格参数,属性参数,流体PVT参数,岩石相渗曲线,毛管压力曲线,相渗曲线端点标定,初始化,井轨迹,垂直管流表都会造成模型不收敛,下面是根据多年做数模的经验总结出一些常见的问题和相应的解决方法。
数据定义和单位转换; 注意输入数据的单位,模型默认的是英制单位,需要在开始建立模型时勾选公制单位,对于新手会忽略此项造成模型数据出错,还有模型是用体积单位,对于导入到模型数据原油产量要按照比重折算成体积单位网格问题处理;网格正交性差和网格尺寸相差太大是导致不收敛的主要原因之一正交性差会给矩阵求解带来困难,而网格尺寸相差大会导致孔隙体积相差很大,大孔隙体积流到小孔隙体积常会造成不收敛 解决办法: 网格正交性差通常是在建角点网格时为描述断层或裂缝的走向而造成的在此情况下,最好能使边界与主断层或裂缝走向平行,这样一方面网格可以很好地描述断层或裂缝,另一方面正交性也很好 在平面上最好让网格大小能够较均匀,在没有井的地方网格可以很大,但最好能够从大到小均匀过渡纵向上有的层厚,有的薄,最好把厚层能再细分在检查模型时应该每层每层都在三维显示中检查径向局部网格加密时里面最小的网格不要太小在ECLIPSE里用MINPV关键字可以把小于设定孔隙体积的网格设为死网格,这样通常会有用流体PVT参数; 流体PVT参数会有两种可能的问题,一是数据不合理导致了负总压缩系数,二是压力或气油比范围给的不够导致模型对PVT参数进行了外插。
解决办法: 检查PRT文件中的WARNING信息,如果在油藏压力范围内有负总压缩系数的警告,应该修改PVT参数,否则的化会有收敛性问题如果负总压缩系数是在油藏压力范围之外,可以忽略该警告 在ECLIPSE中加EXTRAPMS关键字可以要求输出如果发生PVT插值后的警告信息在提供PVT表时,压力应该覆盖所有范围,包括注水后的压力上升RS值也应该考虑到气在油中的重新溶解岩石相渗曲线和毛管压力曲线; ECLIPSE不会对输入模型的相渗曲线和毛管压力曲线进行光滑,将会应用每一个输入饱和度和相渗值,所以要保证输入的参数是合理的通常的问题有: ①饱和度和相对渗透率的数据位数过多②饱和度值太接近,导致相渗曲线的倾角变化很大③饱和度有很小变化但相对渗透率发生了很大变化 解决办法:①饱和度和相对渗透率最多给两位小数就够了②检查相渗曲线的导数,导数要光滑③将临界饱和度和束缚饱和度设为不同的值初始化处理; 初始化最容易发生的问题是在初始时模型不稳定,流体在初始条件下就会发生流动,这也会导致模型不收敛造成模型初始不稳定的主要有, 手工赋网格饱和度和压力值去拟合含水。
解决办法:尽量不要直接为网格赋压力和饱和度值,尽量由模型通过油水界面及参考压力来进行初始化计算,要想拟合地质提供的初始含水饱和度分布,应该进行毛管压力的端点标定,这样毛管压力会稳住每个网格的。