STARS几乎可以模拟所有的热采、化学提高采收率等各种开发过程,被称为是万能的模拟器。它的万能模拟主要基于四个核心技术,即灵活的组分定义,广义的化学反应,自定义相平衡以及全功能饱和度函数技术。掌握好这些技术,数模高手可以根据需要灵活定义组分和相态,科学设计反应机理和速度,准确表征开发过程中岩石和流体时空变化,再复杂的模拟都能游刃有余。掌握好这些技术,各石油公司的油藏研究人员经过二次开发,研制出拥有自主产权的模拟方法和工作流程,例如“纳米聚合物驱模拟方法(马来西亚石油)”“油页岩原位改质模拟技术(壳牌)”,“天然气水合物模拟(日本石油)”等,助力各种创新研究。
刚接触STARS新用户会接触到类似固相组分、K值、相渗插值以及反应速度等区别于常规模拟的陌生概念,不知如何理解和运用。我们将努力推出关于这些技术的系列讲义,讲解相关的概念和应用方法,希望能够抛砖引玉,帮助大家用好STARS,做好数值模拟。本期讲义为该系列第一篇,介绍组分和相的概念、性质,组分设计方法以及后处理中组分参数的输出等

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介绍数值求解油藏物理模型流程,诊断模型运算数值问题所在及对症施治方法以及建立复杂油藏模型值得注意的事项。
检查 .out 文件,尽量清除所有的警告信息;
输入图表曲线要尽可能平滑,避免折点;
流体PVT数据应涵盖整个油藏运行条件范围;
可设具有过分小于模型孔隙体积平均值的边界网格为死网格;
可设具有过分小于模型孔隙度˴渗透率平均值的网格为零孔隙度网格;
避免孤立网格(即被零孔隙度网格包围), 可设这些网格为零孔隙度网格;
相邻网格应具有相似的孔隙度˴渗透率,避免突然变化;
输入适当的岩石压缩系数;
避免网格过度局部加密;
相渗曲线应有适当共流区;
如欲考虑网格与相邻水层质˴能交换,用水层网格替代解析水层;
如有纯单相区,在区内赋其它相微量饱和度;
油藏初始化应尽量采用纵向平衡(毛管力/重力);
输入的孔隙度不一定是网格初始孔隙度;
避免过度频繁的日期输入˴井控制变化定义;
井参数不应过大,以避免井的数值收敛困难。

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提要:强化采油的基本机理(减小界面张力、减小流度比、降低粘度及改善储层润湿性),STARS 如何实现对相关物理现象的模拟(相渗插值、粘度计算),应用 STARS 数值模拟 EOR 的几个应注意的问题(数值计算收敛与非线性,网格选取与动态网格)

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水溶气,顾名思义,就是在纯水或地层水中溶解的气体,包括甲烷等烃类和二氧化碳、氮气等非烃气体。从油气勘探角度上说,水溶气特指烃类为主的气体,即天然气。天然气在水中的溶解度很大,且随温度、压力和矿化度的变化而变化。

WinProp是用状态方程模拟油气相态,同时加入了Henry定律,完全胜任水溶气的研究和应用。GEM组分模拟器可以直接识别WinProp输出的Henry定律水溶气参数。当然,STARS也可以模拟气体在水相中的模拟,也可以说是“水溶气”,但是STARS使用的气液和液液K值,可参考WinProp自带算例stars-vlaq_kvalues.dat和STARS自带算例stflu008.dat

本期流程包含49个步骤,可能最开始对于内容不大熟悉,需要三个小时左右能够做完,熟练之后,一个小时以内能够完成。

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在油藏数值模拟研究过程中,油藏工程师经常使用后处理分析模拟结果,以便更好的认识油藏开发过程。有时需要将两个参数场同时显示在同一个平面图上来对比分析,或者展示模拟结果。例如,用含油饱和度作为底图,网格的属性显示含油饱和度,而压力场的数据以等值线的方式显示在饱和度图上方。

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在油田进入到中后期高含水开发阶段,井网加密调整在生产管理中占有着相当重要的地位,为了改善油田目前的开发效果,减缓产量递减,需要进行井网加密调整,井网加密受到各种技术经济条件的限制,如何优化加密井是至关重要的。

通常加密井优化的参数包括井网加密时间、加密井位置以及加密井工作制度等,使用常规的数值模拟技术,需要手动创建多个模型,然后提交给模拟器运算,最后手动分析结果,整个优化过程费时费力。CMOST AI提供方案优化的新方法,采用先进的人工智能算法及高级目标函数,自动创建、提交和分析作业,提高油藏采收率,增加净现值(NPV)。

关于井网加密时间的优化可参考《第78期:CMOST AI优化转注或转驱时机的新方法》。本文着重介绍加密井位置及工作制度等参数的优化。

本文定义的目标函数有两大类,一是技术指标-采出程度,另外一个是经济指标-净现值。使用的基础模型是一个多层非均质油藏,其中网格数为35000(50×35×20)个,埋深1680 m,平均孔隙度0.16,平均渗透率182 md,水驱历史拟合后生产预测十年。通过CMOST AI优化加密井的新方法,与基础方案相比,使得最优方案的NPV增加了2.8×108美元,提高了约53%。

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通过第82期讲义了解到CMOST预模拟命令(Pre-Simulation Commands)可以在模型提交给模拟器运算之前修改数据体。除了使用CMG前处理Builder进行预处理外,CMOST还可以指挥调用其它地质建模软件(SKUA-GOCAD或者Petrel等),对不同模拟任务创建不同的地质模型。

本期讲义将Petrel、CMOST和CMG油藏模拟器连接起来,实现高效的历史拟合。CMOST调用Petrel工作流程辅助历史拟合的主要思路:

  • 明确历史拟合需要调整的油藏属性参数,例如孔隙度或渗透率等;
  • 在Petrel中创建工作流程(Workflows),指定输出油藏属性参数(孔隙度或渗透率等)到INCLUDE文件(注意:CMOST可直接调用INCLUDE文件到不同的模拟任务);
  • 在Petrel中定义影响属性建模的工作流程参数,例如变差函数非均质变化范围(Anisotropy range)等;
  • 对工作流程参数进行CMOST参数化,当CMOST运行时,调用Petrel工作流程生成油藏属性(孔隙度或渗透率)新的INCLUDE文件;
  • 将油藏属性(孔隙度或渗透率)INCLUDE文件应用于不同的模拟任务辅助历史拟合。

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CMG软件在数值模拟过程中处理岩石变形问题,处理方法大致分为两种,第一种是经验法,通过岩石压缩系数、膨胀压实经验公式、压力相关孔渗表等来模拟岩石变形对渗流的影响,考虑因素较为简单,计算速度快,适用于大型矿场模拟。第二种方法是机理法,通过渗流方程与地质力学方程的耦合,描述岩石受应力变化引起的应变、位移以及孔渗等储层物性变化等,适用于特殊问题的精确表征和机理分析。 本文以异常高压气藏开采过程为例,介绍在储层渗流模拟的基础上建立摩尔-库伦准则的地质力学模型,通过流固耦合模拟气藏降压开采过程中地质力学和油藏物性参数间的相互作用,以及其开发指标的影响。

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凝析气藏是介于油藏和天然气藏之间的一种重要的特殊油气藏类型,同时产出天然气和凝析油,经济价值很高。但在等温降压开发过程中,气相中C5以上的烃将发生相态变化和反凝析现象,在地层中形成气液两相,其开采技术也较为复杂。由于压力和温度对烃类流体性质及其相态影响很大,因而精确模拟凝析气藏PVT相态特征,对于凝析气藏开发具有重要的指导意义。

本期讲义是在《第69期:CO2混相驱PVT拟合教程》的基础上对于WinProp使用功能的进一步扩展,与69期形成内容互补,侧重于加组分劈分、拟合精度的调整、相图计算等。流程步骤有50步,大概2.5个小时可完成。

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我们做数模的时候经常会遇到这样的问题,如何高效进行复杂非均质油藏的历史拟合,而不是只调整局部某些网格的物性;如何让前处理Builder自动生成一套相渗并提交模拟器运算,而不是手动导来导去;如何调整地质建模软件的参数,并自动生成地质数据体并无缝整合到数模模型中提交计算等。

CMOST的长臂指挥技术使用预模拟命令(Pre-simulation Command)来指挥调用Builder、Petrel和GOCAD等地质建模软件,以及其他自定义命令,而不是只局限于修改CMG模型的中关键字参数,来自动创建模型和完成更高级的数值模拟研究。

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水力压裂已成为非常规油气藏增产的关键技术,而微地震监测也已广泛使用于水力压裂裂缝监测和评估,有效评估非常规储层压裂改造效果。在数值模拟中利用微地震数据创建体积压裂复杂裂缝模型,会大大提高裂缝模拟的精度和效果。
本期讲义通过Builder 导入RESCUE 格式数据建立非均质地质模型,并在此基础上通过微地震数据创建复杂裂缝模型并进行产能预测。

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CO2驱油作为一项较为成熟的三采技术,在全球范围内已经得到了广泛地应用,同时CO2作为温室气体,埋存也受到越来越多的关注,不管是CO2- EOR和地质封存(CCS),CMG软件都可以轻松模拟。本期讲义基于五点井网机理模型,介绍了Builder创建CO2驱GEM模型流程,同时汇总了CMG三个模拟器CO2模拟的区别。

本讲义的流程步骤有20多个,在基础模型上1个小时左右即可完成,每个模型计算时间均在1min以内(4CPU),大家可以在最短的时间内轻松体验建立一套CO2驱模型。

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很多油藏工程师有这样的经历:油藏开发初期的衰竭开采或水驱开发阶段,一般使用IMEX做数值模拟(计算速度快),或者使用组分设置较简单的STARS模型;后期转入化学驱或其他提高采收率开发方式以后,需要转成组分设置更复杂的STARS模型。那么,组分增加之后,之前的阶段怎么处理?如果用新的组分设置重新跑一遍,浪费时间不说,速度一般会更慢,模拟结果可能还不一样。本文给大家介绍另外一种更加方便、快捷的方法,也就是在STARS模型中直接从IMEX或STARS模型模拟结果进行初始化的方法。

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油藏方案优化时,“时机”是我们要研究的重要参数,例如何时调整产油速度,何时打加密井、转聚时机以及蒸汽吞吐转蒸汽驱时机等,都对油藏开发非常重要。CMOST AI 2018版新增井和动态事件(Well and Recurrent Events)优化功能,首次将“时间点”作为方案优化的参数,允许用户对“When”(事件起始时间点、终止时间点以及发生的频率)和“What”(事件的具体内容,比如开关井,生产\注入速度等)进行CMOST AI参数化。

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CMG推出的新一代非常规储层一体化工作流程,快速、自动化程度高,能够对人工裂缝进行多参数正交分析,结合辅助历史拟合技术能够极大提高工作效率。本期讲义压裂后基础模型共有145325个网格,8个月的生产时间,使用8核计算机运算200个模型,耗时4小时18分钟,平均单个模型耗时1分半钟。

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蒸汽干度是热采模拟中经常考察的重要参数。蒸汽注入过程中,从井口经过井筒到达井底,有时还会从油管到环空再到射孔点,最后进入油藏,在复杂的油藏内流动,这一路下来,随着沿程压力、温度及热损失的变化,蒸汽干度也会发生变化。STARS中为了输出不同位置的干度,设置了不同的关键字,本期讲义就详细介绍这些关键字的用法。

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在《第74期:地热开发模拟操作流程(IMEX转STARS)》的基础上,本期讲义介绍FlexWell灵活井筒模拟地热开采,与74期中使用的源汇井模拟相比,它的优势有两个:精确模拟多个管柱,可以灵活模拟同一口井循环注采的情况;更精确地计算与HDR(热干岩)相关的井筒动态,输出井筒内的参数变化。

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STARS模拟器凭借其在油藏热采模拟的绝对优势,在地热模拟方面有着得天独厚的条件,因此成为地热模拟的首选软件。本讲义通过一系列实际操作流程来演示地热模拟的过程。典型的低孔低渗干热岩储层,开采时一般需要进行水力压裂。用STARS模型来模拟热能的采出效果,以及评估采出的热量。模型中有两口井,一口用于注入冷水,另一口用于采出热水,计算10年时间采出的热量并进行结果分析。因2016版以前的STARS不能直接添CMG的IMEX模拟器和GEM模拟器都可以用于页岩气数值模拟研究,但两款模拟器侧重不同,应根据实际情况进行选择。IMEX模拟器基于黑油模型,计算速度快(同一模型IMEX比GEM快5倍以上),适用于组分简单、无相态变化的干气藏模拟,我国大多数页岩气藏属于此类气藏。GEM模拟器基于状态方程模型,适用于模拟复杂多组分的页岩气储层,例如北美很多页岩气藏多为湿气气藏,储层内有相态变化现象,气井会气液同采,这时就需要使用GEM模拟器。加水力压裂,因而本讲义是通过IMEX创建模型并进行水力压裂后,转为STARS模型。

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CMG的IMEX模拟器和GEM模拟器都可以用于页岩气数值模拟研究,但两款模拟器侧重不同,应根据实际情况进行选择。IMEX模拟器基于黑油模型,计算速度快(同一模型IMEX比GEM快5倍以上),适用于组分简单、无相态变化的干气藏模拟,我国大多数页岩气藏属于此类气藏。GEM模拟器基于状态方程模型,适用于模拟复杂多组分的页岩气储层,例如北美很多页岩气藏多为湿气气藏,储层内有相态变化现象,气井会气液同采,这时就需要使用GEM模拟器。

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最近几年,美国二叠纪盆地非常规油气成功开发,作为最主流的非常规模拟产品,CMG软件广泛应用于储量评估、产能预测、优化井距和裂缝参数优化;以及渗析、压裂液返排、支撑剂分布、天然裂缝闭合效果、注气提高采收率等数值模拟研究。据不完全统计,近年来应用CMG软件模拟非常规储层开发的SPE文章有90篇。
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CMOST代理模拟仪表盘是一种基于数值模拟,又代替数值模拟的工具,用鼠标滑动来快速地进行历史拟合和优化预测。本期讲义主要介绍了代理模型仪表盘的定义、创建以及多项式响应面代理模型类型,并且详细介绍了代理模型在历史拟合中的应用。

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CMG 软件能够导入压裂设计软件数据,自动化创建人工裂缝数值模拟模型,使得压裂设计结果与油藏数值模拟研究完美结合,该功能对复杂结构井,如水平井的产能预测非常实用;同时也适用于人工裂缝储层的生产历史拟合、开发指标预测等研究。CMG 软件支持导入多款第三方压裂设计软件数据,例如Gohfer、FracproPT、Stimpro、StimPlan、FracPredictor、MFrac 以及数据格式类似的其他压裂软件。

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CO2混相驱模拟过程中关键的一步就是PVT拟合。使用WinProp相态模拟软件包,通过微调组分临界参数以及状态方程参数,将室内实验包括饱和压力、CCE、DL、Swelling Test等的重要数据进行拟合,达到符合要求的拟合精度,并输出流体模型供后续的开发方案模拟使用。本期讲义以国外某油田CO2混相驱的实际数据为例,讲解WinProp基础建模、PVT拟合、组分合并、最小混相压力计算以及输出GEM组分模拟器流体的全套操作流程,耗时在2-3个小时。

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CMG 前后处理模拟模块(Builder,Results Graph 和 Results 3D)中均有公式管理器(Formula Manager)功能。公式管理器是根据数学及逻辑运算,用已知参数来求取未知参数的高级应用,从而进一步扩展和增强软件前后处理功能。例如,公式管理器可用于可动油饱和度计算、渗透率相关的相渗曲线分区、查看网格的剩余储量等研究。本文将对公式管理器的应用进行全面介绍,并且通过实例来说明其用法。

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利用CMG前处理模块Builder创建数值模拟模型。通过本讲义,可学习到使用McCain关系式快速创建流体模型方法;通过输入相渗端点值,利用COREY 方程式计算生成相渗曲线;利用向导导入分支井井眼轨迹;井网格加密;垂直管流曲线表;同时定义多口井的约束条件以及前处理应用技巧等内容。

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利用CMG前处理模块Builder创建数值模拟模型。通过本讲义,可学习到使用Builder导入RESCUE格式数据,建立构造、属性模型;使用公式编辑器(Formula)进行属性赋值方法;双重介质孔隙度模型属性赋值;使用Winprop输出数据建立IMEX黑油模型;导入井轨迹数据以及射孔数据;导入生产历史数据及创建历史拟合文件;深度相关的泡点压力设置方法;合层操作流程及结果对比等。

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不确定性分析用来判定由于参数的不确定性导致模拟结果的变化。不确定性分析基于蒙特卡洛模拟,选择大量的实验方案,运算每个实验方案的目标函数值,结果是不同目标函数对应概率和累积概率密度函数,其中P10、P50以及P90分别表示悲观、中庸以及乐观的模拟结果。

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方案优化主要用来确定最佳的油田开发方案及操作条件,指导实际生产。通常优化的操作条件包括注汽速度、注汽温度、注汽干度、注入时间、焖井时间及生产时间等参数。通过学习《第63期:CMOST操作实战之历史拟合》讲义,得到了满足精度要求的预测模型,本讲义以此为基础,学习使用CMOST进行方案优化。

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通过调整敏感参数,使模型计算的目标值,如压力、气油比及含水等与实际测量值的误差在允许范围内,即达到一定的拟合精度。使得经过历史拟合的模型能够代表油藏流体流动的物理特征,进而用于生产优化和指标预测等研究。通过学习《第59期:CMOST操作实战之敏感性分析》讲义,得到了参数敏感性结果,以此作为调参依据进行历史拟合。

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天然气水合物。

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数值模拟过程中,计算结果属性的输出是关键一步。从结果输出可查看剩余油/压力分布特征,评价不同开发方案的效果,亦能指导历史拟合并提高精度。模拟器缺省输出部分结果信息,用户根据自身需求可输出更多的参数或者输出更多时间点,进行多角度地详尽分析,本期以STARS为例主要回答以下三个问题:(1)如何灵活掌握输出的时间点?(2)如何定制输出需要的属性参数?(3)常见的开发方式中 推荐的输入输出设置是什么?

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近年来,随着三元复合驱(ASP)矿场实施规模的逐渐增大,越来越多的油藏工程师需要使用 STARS 模拟器开展三元复合驱数值模拟的工作。但是由于三元复合驱涉及的组分较多,机理复杂,让不少新手望而生畏。本文试图通过一个室内岩心实验模拟的实例,从准备数据开始,一步步地教新手(没做过三元复合驱,但有一定的数模基础)快速建立三元复合驱模型,并进行简单的模拟结果分析。

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敏感性分析主要用来判定不同油藏参数在特定取值范围内对目标函数的敏感程度。敏感性分析的结果可以作为历史拟合调参的依据。敏感性较强的油藏参数对目标函数影响较大,通常作为历史拟合的首选参数,在历史拟合末期对次敏感参数进行微调,以达到最优拟合效果。本次讲义详细介绍了利用CMOST创建任务、参数化以及目标函数等,并结合代理仪表盘进行敏感性分析。

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Sector分区是由一系列网格组成,用于定义、输出油藏不同区域的统计参数及模拟结果。使用Builder前处理模块,可以快速地创建全油藏、单层/多层以及任意区域的Sector分区,同一个网格可以属于不同的Sector分区。可以在Results中查看所定义分区的油藏平均压力、温度、饱和度、累积产油量、累积注汽量、含水率及采出程度等。本讲义介绍了Sector的创建方法以及对应关键字,并着重介绍了Sector分区在前处理、后处理以及其他方面的应用。

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STARS中关于孔隙度及其变化的若干认识。

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CMOST(2015)用户操作手册中文版,便于中国区用户更好学习和掌握CMOST使用方法,本讲义详细介绍了CMOST新功能、CMOST整体概述、入门指南、创建和编辑输入数据、运行和控制、查看并分析结果、常用和高级选项、CMOST交互数据可视化工具、配置Launcher和CMOST共同工作、故障排除等内容。

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微粒运移。

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本讲义主要用于煤层气模拟培训,主要内容包括煤层气的机理(吸附、扩散、基质膨胀与收缩)、煤层气过程向导介绍、煤层气案例分析等。本讲义目的是便于更深入的了解CMG模拟煤层气的思路和方法。

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本期讲义是关于三元复合驱的英文原版的CMG内部培训资料。

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STARS模拟渗透率随时间变化大体分为两类,第一类是孔隙度和渗透率相关的变化,通过系数、公式、表格等方法实现。第二类固相浓度与渗透率相关的变化,通过blockage关键词来实现,本讲义重点介绍其使用方法。

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本讲义介绍是CMG流固耦合技术及其应用,主要内容包括:流固耦合作用机理、力学参数、渗流与岩石应力数学模型、有限差分和有限元求解技术、CMG流固耦合模拟方法等。本讲义偏重于机理描述,为了方便客户更好的理解CMG流固耦合的模拟思路和方法。

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STARS 软件自 2010 年新增灵活井(Flexwell)模型(参考第 27 期讲义)后,受到广大用户的普遍欢迎。近几年,又陆续完善了灵活井模型,例如2011.12 版增加了封隔器及井下流量控制装置(FCD)的模拟功能。本期讲义尝试介绍用灵活井模型模拟封隔器及井下流量控制装置的方法。

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操作流程。

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CMG对井的约束条件除了MONITOR之外,还有trigger的方法,此方法功能强大,本文重点介绍了trigger的使用功能,它可以对井、井组、分区、油藏之中的产量、压力、温度、饱和度作为约束条件,控制井的生产制度、并附带多个应用案例。

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本期讲义介绍如何将 IMEX 聚合物驱模型转成 STARS 模型,并比较两种模拟器的结果。

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很多用户希望利用现有 Eclipse 水驱或聚驱的基础上,用 CMG 模拟器进行聚合物驱、复合驱、凝胶调剖等多种 EOR 方式模拟。利用 CMG 自带的模拟器转换软件 ECL100 Import Assistant 可以将 ECL100 的黑油模型转换成 IMEX 黑油模型,如在第一期讲义中所讲。该软件也可以将 ECL的聚合物驱模型转成 IMEX,但因有些关键字不兼容,还需手工修改流体等数据。本期讲义以实例的形式介绍如何将 Eclipse 聚合物驱模型转成 IMEX 模型。

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本期讲义提供了第 43 期讲义在过程向导中所涉及方程式的相关信息,包括如何将实验室测量的数据转换成数值模拟数据流中需要的数据,以及一些常量和变量的描述。

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STARS聚合物模型是以基于相平衡常数的组分模型为基础演变而来的,能够模拟多种聚合物,及各种聚合驱的机理。STARS 更适用于聚合物驱小尺度的室内实验数值模拟及矿场规模的实际油藏精细模拟。编写本讲义的目的是为用户利用 STARS 模拟器模拟聚合物驱过程提供指导。

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在 STARS 软件中,除了用常规的孔隙压缩系数模拟流体孔隙度的变化之外,还有 6 种方法用于模拟孔隙度、渗透率随压力而变化,这些方法包括: 压力相关的传导率倍数法(*PFRAC);可变渗透率法(*PERMCK 等);膨胀-再压实选项(*DILATION);压实反弹模型(*EPCOMPACT);cp 和 cT 可变的压实-反弹模型(*COMPACT_VAR:cp 和 cT) ;地质力学模型(*GEOMECH)。本文详细介绍这6种描述变形介质的方法。

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第29期讲述了如何采用GEM 软件来模拟页岩气的理论模型以及水力压裂模型,本期将主要讲解如何用Builder 前处理软件建立基于微地震解释数据的水力压裂模型。

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CMG文件是由一系列主关键字和子关键字构成的,有固定的格式。使用UE关键字高亮显示,便于用户分辨关键字,进而在CMG对应模拟器手册中检索查看。CMG在2016年推出了全新数据文件编辑器cEdit(需调用Builder许可),更加适合CMG,除了高亮显示,还增加了数据缩放、直接调取关键字描述、数据段导航、提交模拟器计算等功能,而且加载速度快,更加适合矿场规模的大模型。

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水体是指充满水的岩石,位于烃类储层之外,能为油藏提供额外的压力补给。水体倍数,即水体体积与油藏储量之比,用于衡量其能量大小。依据水体与油藏相互位置关系,可分为底水、边水和区域水;依据水体大小,可分为有限水体和无限大水体;在数值模拟中,依据不同的模拟方式,可分为数值水体和解析水体。在油藏数值模拟过程中,根据油田实际情况,需要添加水体以模拟油藏水侵量及热传导。在这期水体讲义中,主要围绕水体模型在STARS中的应用展开讨论。

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本文介绍了CMG地质模型创建的几种方法,包括手工建模法、井点插值法、地质软件导入法等,本文重点阐述了地质统计学建模流程,利用测井数据、沉积相、地质分层数据等资料,通过地质统计学方法建立地质模型。

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常规的稠油热采数值模拟中,一般通过定义多套粘温曲线,指定不同区域的粘度初始分布。但这种方法无法精细描述油藏中原油粘度分布的非均质性。本期讲义介绍一种新的方法,模拟油藏中每口井、每个网格的初始粘度差异。

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CMG 软件初始化压力及饱和度场的方法有 2 种: (1)重力毛管力平衡法(VERTICAL DEPTH_AVE);(2)用户自定义法(IMEX 和 GEM 中为 USER_INPUT,STARS 中为 VERTIVAL OFF)。如果储层属于异常压力储层,就不能采用第(1)种初始化方法。如果知道压力与深度的关系,结合 Builder 中定义公式的功能,采用第(2)种初始化方法。本文以压力为例讲述如何用 Builder 的公式编辑功能来计算某个属性随深度的变化关系,并得到初始场的分布。

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有学者认为,低渗透油田流体渗流的基本规律与高渗透油田明显不同。驱动压力梯度较小时流体不能流动,只有当驱动压力梯度达到一定值后,流体才开始流动,此时的驱动压力梯度叫启动压力梯度。本文详细介绍IMEX模拟器如何模拟启动压力梯度。

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人工压裂是油气藏,尤其是低渗透油气藏开发的重要增产措施。模拟水力压裂裂缝最常用的方法是局部网格加密等效导流能力法,它能够准确模拟人工压裂效果及非达西流动现象。但局部网格加密等效导流能力法并不适用于大规模压裂的全油藏模拟,因为加密后网格数较多,导致计算速度慢且收敛性差;另外,建立多井和多层压裂的局部加密模型也很困难。基于上述原因,CMG 于 2009 年 10 月在 IMEX 黑油模拟器中推出了压裂代理模型,根据用户提供的裂缝几何信息和非达西参数来定义生产指数,作为代理模拟单层上的垂向裂缝 (假设拟径向流动)。用户可以方便、快速地建立压裂代理模型,从而进行全油藏规模的历史拟合、产能预测及开发方案编制研究。

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第三十二期讲义《如何用STARS 经验法模拟泡沫驱——插值参数详解》主要介绍的是经验法模拟泡沫驱的机理,重点阐述了经验法中插值参数的应用,本期讲义是继插值参数应用后,对氮气泡沫驱模型数据进行详细介绍。感兴趣的用户可以把模型数据拷贝到Dat文件中,然后用STARS模拟器计算,对比上一期理论部分讲义,更好地学习经验法泡沫驱模型。

讲义分为两部分,一部分是氮气泡沫驱模型,另一部分是水驱模型。

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目前CMG软件模拟泡沫(氮气泡沫、空气泡沫及蒸汽泡沫等)有两种方法,即机理法和经验法。机理法能够详细模拟泡沫的产生、发展、破灭等具体过程,涉及多个化学反应,比较复杂,适用于机理研究。具体操作可参考第三期讲义《Builder-ProcessWizard(过程向导)》。经验法主要是通过泡沫选项对相对渗透率曲线进行插值来模拟流度的降低,不需模拟实际泡沫的产生和破灭过程,涉及参数较少,使用方便,适用于矿场规模的模拟。

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本期讲义通过GEM建立煤层气模型,地质模型是导入的矿场模型,通过过程向导输入不同分区的煤层气吸附参数,以及不同的相渗曲线,且吸附参数是非均质的,导入完井数据,及生产动态数据(4年生产数据)。

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本期讲义通过GEM建立煤层气模型,手动建立地质模型,通过过程向导输入煤层气吸附等参数。练习中还包括注CO2的操作。

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本期讲义主要是介绍使用GEM模拟器建立页岩气数值模拟模型,由于模型使用的是2012版软件,在水力压裂设置上采用的是在文本文件中手动设置。这种方式建立的页岩气模型适用于2014版以前的软件。

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叠合图是指将同一水平坐标的垂向层的空间和属性数据重叠相加的效果图。叠合图需要通过合层计算得出。本期讲义介绍了饱和度叠合图的输出过程,分两步完成,首先将计算末期的饱和度场定义为初始饱和度场,然后做纵向的合层处理。操作清晰明了,大概3分钟即可完成。

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近年来随着钻井技术的快速发展,出现了各种复杂的井,如多分支井,多管柱井,波浪井等。在数值模拟计算中,常规的源汇井模型已经不能满足模拟的需求。为了更加精确的模拟这些复杂井,CMG 在 STARS 2010 版正式推出灵活井(FLEX WELL)功能,并将在更高版本中逐步完善。本文将介绍 STARS 2010.10版中灵活井的特点及使用方法。

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在第 24、25 期详细讲解离散井模型的理论以及关键字之后,本期以实际模型为例来展开介绍离散井模型的使用。

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在第24期我们认识离散井模型的理论之后,本期将介绍关键字的使用。

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在 STARS 软件中,有三种模型可以用于井筒模拟,分别是源汇井模型、离散井模型(DW)和灵活井模型(FW)。离散井是用渗流等效管流的方法来模拟井筒流动,离散井模型是全耦合的井筒计算模型。该模型用来模拟井筒以内及井筒与油藏/上覆岩层间的流体流动及热传导。每段井筒(射孔)的质量及热量守恒方程与油藏方程一起求解。本文详细介绍离散井模拟的理论基础。

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在使用 CMG 前处理Builder的时候,对新定义的注入井有如下三种选项:*INJECTOR *UNWEIGHT、*INJECTOR *MOBWEIGHT *IMPLICIT、*INJECTOR *MOBWEIGHT *EXPLICIT。本文将详细讲解这三种注入井类型的含义及其适用情况。

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重启计算是指应用上一次计算的输出作为下一次计算的初始输入计算,一般用于历史拟合后开发方案预测的模拟,达到节约时间,提高工作效率的目的。本期讲义主要介绍重启计算相关的内容:什么时候需要重启计算、如何做重启计算、哪些属性在重启时可以修改等内容。

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数值模拟计算是用计算机数学模型来表示、表达及模拟地下油藏的物理模型。数学模型模拟物理模型,不但需要对物理过程的准确描述,还需要精准的数学计算能力。为了进一步提高数值模拟计算性能,在第11期讲义的基础上,本期讲义继续讲解控制方程、内迭代、外迭代、物质平衡误差、矩阵求解失败以及如何读取牛顿迭代信息等。

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2010年7月7日—9日,CMG公司在加拿大卡尔加里召开了2010年用户大会。来自世界多家石油公司和大学的300多位用户参加会议,共计宣读了26篇文章。通过这次会议用户了解了CMG软件的最新进展,并进行了广泛的交流。本期讲义将会议材料进行归纳总结,供大家学习和参考。

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稠油油藏注蒸汽开发过程中,需要预测不同时间沿井深蒸汽温度分布、干度分布和压力分布以及焖井、开井生产过程中温 度、压力的变化。CMG STARS 软件中的 SAM(Semi Analytical Model)半解析模型运用传热学、热力学及流体力学等学科知识综合考虑了蒸汽流动过程中压力、温度、干度和热损失与压降的相互影响,对注蒸汽开发稠油油藏有一定的指导作用。本文对其具体使用方法和限制条件进行详细阐述。

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历史拟合是通过调整油藏及流体等不确定参数,将数值模拟计算结果与实际的历史数据(油/气/水产量、压力等)相匹配的过程,它是数值模拟的重要组成部分,也是一项复杂耗时的工作。历史拟合过程中,Results后处理模块可以帮助用户分析数据,为改进历史拟合精度提供依据。本期讲解如何采用后处理进行历史拟合,主要包括以下六部分内容:历史拟合文件的生成、文件对比、批量出图、历史拟合,内容的选择、快速添加属性曲线等内容。

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泡状图是以气泡(2D)或圆柱状(3D)形式显示每口井瞬时、累积产液/油/气/水等参数;栅状图是以栅栏状的形式表示油井、注水井之间油层的连通状况、有效厚度、砂岩厚度、渗透率等变化。这一期主要讲解如何采用后处理制作泡状图和栅状图,形象刻画生产井和注入井的生产动态以及油藏属性。

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Results后处理模块具有最先进的可视化和分析功能,帮助用户理解和洞察油藏开发过程。本期讲义介绍Results的两大功能,等值面和编辑公式。等值面是三维空间中相同值的点连成,和二维场中的等值线是类似的,可用于查看化学驱浓度场,SAGD温度场,压力场等动态变化;公式,主要用于编辑Results无法输出的参数场和曲线,可以通过数学运算或逻辑运算实现(详细可查阅第68期)。

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在采用 CMG-STARS 进行蒸汽吞吐数值模拟时,蒸汽吞吐井被定义为两口井:一口生产井与一口注入井。在我们建好模型,需要进行蒸汽吞吐预测时,要对两口井进行动态数据定义时,不同时间多个周期开关井转换十分繁琐。采用 CMG-BUILDER(前处理)Cycling Group(循环井组),用户只需要定义各周期的转换条件,即可进行多周期的自动蒸汽吞吐设置。本文以 STARS算例 stflu024.dat 来详细讲解如何使用 Cycling Group进行蒸汽吞吐周期自动转换设置。

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CMG不仅提供传统的黑油油藏模拟软件,还提供复杂相态、组分以及包含化学反应和地质力学的热采油藏模拟软件。CMG油藏模拟软件能够用来模拟复杂油藏,多井以及不同操作条件,不同驱动类型的油藏,模拟比其他软件更多的提高采收率过程。本期讲义主要介绍了CMG各个模块的应用,包括CMOST、STARS、GEM、IMEX、WinProp、Builder及Results。

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井眼轨迹是对穿过地层的井筒路径的描述,由一系列描述空间位置的点组成。每个点都有xyz坐标,以及从井口开始的测深(含补心海拔)。井轨迹可以包含多个射孔段,定义射孔段时需要射孔段的起始点和终止点的测深以及射孔日期。Builder支持有多个级别分支的斜井及水平井。本文重点介绍了如何导入井轨迹,并且读入射孔数据进行射孔。

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在数值模拟前期数据准备过程中,历史生产数据的导入可谓是费时费力。本期教程将讲解如何采用Builder的Production Data Wizard(生产数据导入向导)工具来帮助用户导入数据,以便节省工作时间,提高工作效率。

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数值模拟计算是用计算机数学模型来表示、表达及模拟地下油藏的物理模型。数学模型模拟物理模型,不但需要对物理过程的准确描述,还需要精准的数学计算能力。为了提高数值模拟计算性能,本次讲义介绍了数值模拟计算的基本原理,如何读计算记录信息,如何确定最小时间步以及如何检查时间步过小等内容。

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CMG 的各个模拟器(IMEX‐黑油、GEM‐组分、STARS‐热采及化学驱)、前后处理、 WinProp及CMOST 各模块都随机附带了各种算例,方便用户了解许多基础参数的设置以及模拟的机理,参考标准算例建立自己的模型。这些算例涉及到油藏模拟过程的各个领域。本文以问答的形式详细介绍如何使用软件自带算例。

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通常重力-毛管力垂向平衡方法(*DEPTH_AVE)计算油比水轻的油藏,最常见的相存在顺序是水在油藏底部,油在中部,气在顶部。然而,在一些超稠油或沥青油藏,原油密度很大、API 重度很低,甚至低于 10(比水重,混合后会沉于水底),例如加拿大 Alberta 省从油砂中生产的沥青油 API 重度就是 8。这类油藏中油比水重,油层位于水层的下方,也可以采用*DEPTH_AVE 方法来进行初始化定义及计算。详见文章内容。

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流动向量图(Flow Vector)用于描述油藏中流体(油气水)流动的方向和速度,帮助用户进一步的分析油藏动态。本期讲义介绍使用CMG前后处理模块设置输出并查看流动向量的过程。

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在数值模拟过程中,有两种方法可以调用模型结果参数场继续往下计算,一是重启动(参考第22期),二是导入计算结果文件属性,即末期关键参数场数据。两者有一定的区别,重启动对读入重启动的模型有严苛的要求,重启动时间点之前的关键字必须与基础文件保持一致,相比之下,第二种方法较为灵活一些。根据本期讲义流程五步走,通过Builder流程向导对属性重新赋值,耗时3分钟左右即可完成。

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CMOST 是 CMG最新研发的敏感性分析、历史拟合、方案优化以及不确定性分析的工具。本期讲义主要介绍了CMOST四大功能以及工作流程等内容。

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对低渗或特低渗油藏进行水力压裂是一项很重要的增产措施。对水力压裂油藏进行数值模拟时,采用手动加密裂缝的方法费时费力。本期的内容是关于如何采用CMG-Builder中的Hydraulically Fractured Wells Wizard快速生成水力压裂裂缝模型。

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在做机理研究时,需要一个小的井组模型,一种方法是手动创建,另外一种方法是在矿场模型上提取一个子模型,本讲义重点介绍如何在矿场模型上提取子模型。

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CMG软件操作简单,初学者很快能上手使用,得意于前处理(Builder)中有过程向导(Process Wizard),即使用户不熟悉CMG关键字,也可以按照步骤模拟注空气、三元复合驱、泡沫油、低矿化度水驱等。本文以注空气为例,10分钟就可以建立一个模型。

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CMG地质模型创建大致分为两类,第一类是自定义,通过Builder自己创建;第二类是其他方式,本期讲义介绍的是Petrel模型导入CMG的操作流程,将petrel建好的模型输出为RESCUE格式文件,然后通过Builder导入。

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CMG的DataImportor模块能够帮助用户轻松将Eclplise模型转为CMG模型,方便将Eclipse的黑油模拟转为CMG化学驱模拟或其他需求的客户。此流程耗时3~5分钟。2016版以前的版本仅支持转换黑油模型,无需调用CMG许可;从2016版开始,支持转换黑油和组分模型,2018版需要调用对应版本Builder许可。使用新版(2016以后)版本转换的注意事项,请大家关注评论。

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