常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化展示研究

陳健 王榮亮＊ 淮志強(qiáng)

1.中國石油大學(xué)（北京） 北京 102249

2.中國石油青海油田分公司 甘肅 酒泉 736202

1 常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)

1.1 油藏描述方式與成果分析

油藏?cái)?shù)值模擬分析處理，要綜合地質(zhì)模型的精度等相關(guān)信息，此參數(shù)會直接的影響最終的模擬效果。對此，在實(shí)踐中要綜合油藏模擬需求，合理的選擇精確度高的模型，這樣獲得的數(shù)值精度越高。目前我國在常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化領(lǐng)域上取得了不錯(cuò)成績，主要有以下幾種方法。

1.1.1 流動(dòng)單元約束方法

在油藏?cái)?shù)值模擬中，通過流動(dòng)單元約束的方式進(jìn)行處理，可以合理應(yīng)用不同流動(dòng)單元的性能及流動(dòng)特性等相關(guān)要素。在處理中油藏?cái)?shù)值模擬精度是直接應(yīng)用滲透率曲線的重要因素，提高滲透曲線精度則會獲得更為精確的數(shù)值信息。

在對常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬中，通過流動(dòng)單元約束的方式進(jìn)行處理要綜合垂直方向是否存在細(xì)分化的流動(dòng)單元。一般狀態(tài)下，層內(nèi)夾層少且單層厚度不足5m的狀態(tài)中可不進(jìn)行細(xì)分處理，這樣會有效的降低油藏?zé)o法有效精細(xì)研究等問題出現(xiàn)的幾率。隨著大量研究的開展，發(fā)現(xiàn)了流動(dòng)單元約束作業(yè)之下，有效的提高常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬的出書模擬度，保障剩余油分布的有效性、精準(zhǔn)性，符合行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求。

1.1.2 高分辨層序地層學(xué)方法

通過此種方式可實(shí)現(xiàn)對油藏儲層分層處理的目的，也可根據(jù)要求對非均質(zhì)分區(qū)處理，合理應(yīng)用可以保障油藏儲層的物理模型更加符合實(shí)際狀況，充分提高了油藏?cái)?shù)值模擬的效果。

1.1.3 儲層隨機(jī)模擬方法

儲層隨機(jī)模擬方法，主要基于非均質(zhì)研究數(shù)據(jù)開展，為油藏?cái)?shù)值模擬操作提供完善的技術(shù)支持。在模擬中通過對沉積相空間展布進(jìn)行合理控制注水井出水時(shí)長的目的。

1.2 反映儲層、流體動(dòng)態(tài)變化模型的應(yīng)用

1.2.1 巖石力學(xué)方法的應(yīng)用

巖石力學(xué)是典型的儲層性能變化的研究技術(shù)，可以模擬油藏壓裂、出砂以及物性的變化，通過油藏?cái)?shù)值模擬軟件（CMG）等相關(guān)軟件系統(tǒng)的處理，有效的提高模擬的精確性。

1.2.2 動(dòng)態(tài)跟蹤模擬

在整個(gè)油田開發(fā)中隨著周期的增加會改變原油物性以及儲層的無形，通過動(dòng)態(tài)跟蹤模擬的方式進(jìn)行處理，主要就是通過動(dòng)態(tài)跟蹤模擬分析生產(chǎn)狀況，對其進(jìn)行系統(tǒng)的追蹤，可以分析油田開發(fā)期間以及油水井的具體波動(dòng)狀況，對其進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析處理，有效的保障數(shù)值模擬操作符合要求。

1.2.3 流固耦合數(shù)值模擬

流固耦合數(shù)值模擬法在應(yīng)用中可以充分的反應(yīng)流體動(dòng)態(tài)變化以及儲層變化的具體信息。在常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)模擬分析中，如果忽視流固耦合效應(yīng)產(chǎn)生的影響，則會導(dǎo)致動(dòng)態(tài)預(yù)測結(jié)果出現(xiàn)顯著偏差。對此，可以通過建立理論模型等方式合理應(yīng)用，有效的提高常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬的精準(zhǔn)度。

2 常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化展示研究

某油田主要開采模式為逐層上返式開發(fā)，其中下部油層動(dòng)用程度相對較高，而上部的主力層主要是通過水平井進(jìn)行開采，整體上來說沒有充分利用油藏條件，采出程度低。其中在整體上來說d1Ⅲ、d2采出較高。而位于上部位置儲量占比相對較大的 NgⅡ以及 d1Ⅱ1采出程度不高。對此，通過為油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)進(jìn)行模擬分析，達(dá)到解決實(shí)際問題的目的。

2.1 油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)預(yù)處理

基于石油地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及油藏工程研究的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建油藏?cái)?shù)值模型，對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行在線模擬，通過擬合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)則可以了解動(dòng)態(tài)、靜態(tài)的矛盾與問題，在反復(fù)模擬之下則可以建立一個(gè)反應(yīng)油藏開發(fā)的三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)體。在系統(tǒng)中存在大量的數(shù)據(jù)信息，通過預(yù)處理的方式進(jìn)行優(yōu)化則可以進(jìn)行展示。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要就是通過大數(shù)據(jù)采集管理模式進(jìn)行綜合管理。

2.2 地質(zhì)建模

通過三維可視化油藏地質(zhì)建模軟件（Petrel）建模軟件，根據(jù)油田的構(gòu)造數(shù)據(jù)以及油層物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，綜合單井資料建立三維地質(zhì)模型。在建設(shè)中主要應(yīng)用橫向的10m×10m的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，縱向則要綜合二次開發(fā)具體狀況和油藏信息，基于地質(zhì)分層，對各個(gè)砂巖組進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化處理，充分的提高整體的精細(xì)度。在處理中將其劃分為30個(gè)小層，根據(jù)地層厚度對每個(gè)小層在進(jìn)行細(xì)化處理，則可以劃分分258個(gè)層，建立一個(gè)模型節(jié)點(diǎn)共有2528萬個(gè)的地質(zhì)模型系統(tǒng)。

2.3 數(shù)值模型的建立

基于地質(zhì)建模的結(jié)果對其進(jìn)行粗化分析，建立一個(gè)數(shù)值模型。在處理中主要基于油藏模型數(shù)據(jù)體的數(shù)據(jù)體（SRARS）模型進(jìn)行數(shù)值信息的模擬，數(shù)據(jù)模型的網(wǎng)格主要應(yīng)用正交網(wǎng)格，平均劃分110×97個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)。根據(jù)井的具體分布狀況應(yīng)用均勻的網(wǎng)格進(jìn)行處理，其中X、Y方向位置的網(wǎng)格步長為30m。在Z方向的網(wǎng)格步長為其對應(yīng)層段中，通過計(jì)算而確定的油層厚度；縱向上劃分則為58層，其中每一個(gè)口井則位于網(wǎng)格的中心位置。在設(shè)計(jì)中模型總結(jié)點(diǎn)數(shù)共有618860個(gè)。

2.4 數(shù)據(jù)可視化展示

油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)展示的實(shí)現(xiàn)中，可以應(yīng)用靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)兩種方式進(jìn)行展示分析。

2.4.1 靜態(tài)展示

基于油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)特征，可以根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)繪制不規(guī)則的六面體展示油藏?cái)?shù)據(jù)信息，在系統(tǒng)中進(jìn)行處理，對各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析構(gòu)建場景結(jié)構(gòu)，基于外層可視網(wǎng)格明確具體的位置，確定外層的網(wǎng)格面，基于三點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)組以及交點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)組，進(jìn)行繪制處理。

2.4.2 動(dòng)態(tài)展示

油藏內(nèi)部在開采中會隨著時(shí)間的變化而出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化，通過動(dòng)態(tài)演變的方式可以有效的了解油藏的具體變化。在設(shè)計(jì)中要展示數(shù)值模擬的時(shí)刻屬性，通過回調(diào)函數(shù)進(jìn)行時(shí)間點(diǎn)的渲染，直至模擬最后一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，則可以停止動(dòng)態(tài)展示，完成了整個(gè)動(dòng)態(tài)的油藏?cái)?shù)據(jù)變化過程。

2.5 油藏參數(shù)描述與分析

2.5.1 物性參數(shù)選擇

物性參數(shù)主要就是對油藏儲層的原始狀態(tài)之下，地層的壓力、巖石壓縮系數(shù)以及油的密度等相關(guān)參數(shù)。通過對歷史數(shù)據(jù)的擬合處理，其各項(xiàng)主要參數(shù)選取如下：

地面原油密度參數(shù)為0.9895g/cm3；其中原始地層壓力參數(shù)為14.2MPa，參考深度數(shù)值為1440m；油藏溫度為58℃；在50℃狀態(tài)中NgII 油層地面脫氣原油黏度數(shù)值為3291mPa.s；Ed1油層地面脫氣原油粘度數(shù)值為2200mPa.s；Ed2油地面脫氣原油粘度數(shù)值為305mPa.s；NgII 油層原始溶解汽油比的參數(shù)為16m3/t；Ed1油層原始溶解汽油比的參數(shù)為 20m3/t；Ed2油層原始溶解汽油比的參數(shù)為 23m3/t；巖石壓縮系數(shù)為0.81×10-2MPa其參考壓力為12.9MPa；Ed1II2 1-1 小層油水界面數(shù)值為1430m；Ed1II2 1-2 小層油水界面數(shù)值為1448m；Ed1II2 2-2小層油水界面數(shù)值為1482m、Ed1II2 3小層油水界面數(shù)值為1460m；Ed1III1 2小層油水界面數(shù)值為505m；Ed1III2 1小層油水界面數(shù)值為1515m、Ed2Ⅰ2 1-1小層油水界面數(shù)值為1550m。

2.5.2 相對滲透率曲線

在設(shè)計(jì)中油水的相對滲透率的曲線，主要根據(jù)各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)在歷史擬合中對其進(jìn)行了一定的修正處理。

2.5.3 原油黏溫分析數(shù)據(jù)

黏溫關(guān)系數(shù)據(jù)處理主要就是對油樣進(jìn)行脫氣油粘溫關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過與推算的原始溶解汽油對照分析，參照高壓無形試驗(yàn)對其進(jìn)行結(jié)果分析。

2.5.4 生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)以及完井?dāng)?shù)據(jù)

生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)主要包括了單井開發(fā)中的歷史數(shù)據(jù)，其主要有日產(chǎn)油量、產(chǎn)水以及累計(jì)產(chǎn)油量、含水率、壓力變化等等。在模擬中主要將油井的單井日產(chǎn)液量作為主要的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，在注汽井的處理中則主要將日注氣量作為主要的數(shù)據(jù)；同時(shí)將生產(chǎn)層位、射孔井段信息、改變以及地層系數(shù)等作為完井的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理。

2.6 井網(wǎng)井距優(yōu)化

2.6.1 水平井排距優(yōu)化

通過數(shù)值模擬研究分析的方式進(jìn)行處理，可以發(fā)現(xiàn)在水平段長度為300m的時(shí)候，優(yōu)選水平井的井距為150m。通過水平井平行部署的方式進(jìn)行處理，平面井距為140m，可以實(shí)現(xiàn)整體的有效動(dòng)用處理，其開采程度參數(shù)為29.3%。

2.6.2 水平段長度優(yōu)化處理

通過數(shù)據(jù)模擬則可以發(fā)現(xiàn)，在井距離為150m的時(shí)候，優(yōu)選水平長度數(shù)值參數(shù)為300～400m。根據(jù)實(shí)際的吞吐水平井生產(chǎn)狀況，綜合井溫測試等相關(guān)資料，水平段的長度要控制在400m的距離范圍中。

2.6.3 水平縱向位置

遠(yuǎn)離邊底區(qū)域的水平井通過模擬則可以表明，水平井縱向位置則要在油層上部三分之一的位置上進(jìn)行布置。

2.6.4 NgⅠ2水平井避底水厚度

在計(jì)算中通過對水平井避底水厚度分別為2m、4m、6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m、20m時(shí)的數(shù)據(jù)，則表明在避底水厚度越大的狀態(tài)之下，見水時(shí)間則相對越晚；避底水厚度為15m與20m的時(shí)候，整體相距差異不高，因此建議水平井的避底水厚度高于15m。

3 結(jié)束語

常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)在石油化工領(lǐng)域中應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢，可以憑借其直觀、真實(shí)以及交互強(qiáng)的優(yōu)勢，為石油油藏的開采以及方案優(yōu)化提供精準(zhǔn)全面的信息數(shù)據(jù)支持。在現(xiàn)代技術(shù)的日益發(fā)展中，常規(guī)條件下油藏?cái)?shù)值模擬數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)的應(yīng)用范圍日益廣泛，也為石油行業(yè)的發(fā)展帶來了更多的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。