油藏研究的主要对象是岩石和流体,研究目标集中在如何洗岩石,例如热力和化学方法EOR;以及如何砸岩石,例如页岩和致密储层的压裂改造等。相对渗透率是岩石和流体之间的桥梁,用于描述岩石和流体之间的关系。合理的相渗参数设置对油藏研究至关重要,是油藏数值模拟机理表征的重要组成部分。
开发方式不同,相渗曲线应用的难易程度也不同。在传统黑油模型中,使用最简单的油水相渗表和油气相渗表。在热采模型中,使用温度相关的相渗曲线,考虑温度对开发效果的影响。在表活剂驱模型中,使用毛管数相关的相渗曲线插值来表征表活剂的作用。在表活剂和泡沫驱复合驱模型中,使用多重因素综合影响的复合插值。STARS可表征时间、空间、饱和度、压力、温度、浓度、毛管数、润湿性、泡沫因子以及饱和路径等对相渗的影响,通过相渗曲线的灵活应用,可以表征多种复杂的开发机理。
在模拟火烧油层、泡沫驱或凝胶调剖调驱等开发方式或增产措施时,都会用到化学反应功能。例注入的氧气与油层中的各种烃类物质反应后生成CO、CO2、焦炭等各种新物质;在地面注入的是聚合物和交联剂,二者在地下反应生成凝胶。在CMG STARS中,使用强大的自定义化学反应动力学方法,可以精细模拟物质变化过程,帮助解决很多机理表征问题,比如模拟某种组分的生成或者消失,控制反应速度。本文主要从化学反应的基本概念和原理入手,介绍化学反应动力学的使用方法,以及一些常见的化学反应的应用。
在青藏高原,由于气压较低,水的沸点也随之降低,所以表面上水也是“翻滚”即沸腾的,开水温度大约在80度左右。这是因为海拔3500米(0.62大气压)条件下,水的气液相平衡温度是80度。而在东部低海拔地区,1个大气压对应的相平衡温度是100度,所以达到100度水才能烧开。
在油藏开发过程中,不论是注入流体还是油藏中的原有流体,随着体系压力和温度变化,都会存在相态变化的过程,例如,恒温油藏降压开发过程中,溶解气从油相析出进入气相;热采开发时蒸汽在高压条件下会变成热水。决定溶解气组分在油相还是气相,水组分在气相还是水相的关键参数是在该温度和压力条件下的相平衡常数(K值)。
同时,在模拟过程中常常会遇到很多问题,如:CO2降粘没有效果,注入化学试剂后不增加产油量等。求本溯源,弄清这些问题必须要从相平衡常数开始分析,可从以下问题入手:相平衡常数是如何控制组分相态变化的?相平衡常数如何在后处理中查看的?气液相平衡和液液相平衡是如何设置的?相平衡常数受哪些参数影响?相平衡常数会影响哪些参数?
相平衡常数不是实验测定的属性参数,但是可以通过Winprop拟合油气溶解实验,例如注气膨胀实验(Swelling Test),进行修正相平衡常数(K value/K值)。即便没有相关实验,WinProp也可以输出一套相平衡常数(K value),只是未修正。
CMG软件有三大模拟器,分别是IMEX、GEM、STARS,其主要区别是计算烃组分在油气两相之间相平衡的方法不同。IMEX是黑油模拟器,通过溶解气油比计算溶解气在油相和气相中的分布;GEM是组分模拟器,通过状态方程计算各烃组分在气相及油相中的分布,可模拟复杂的相态变化;STARS是热采及化学驱模拟器,是通过相平衡常数,考虑温、压力或组分组成的影响,计算组分在气相-液相之间或液相-液相(水相及油相)的分布,相比于状态方程计算更加简便,快速,又比黑油模型全面、灵活。
STARS模拟溶解气驱、化学驱、CO2驱等开发方式一定会用相平衡常数,因为要计算溶解气在某个压力温度下,在气相及油相中的分布;表活剂在某个浓度下在水相及油相中的分布;CO2在某个温度下压力及组成下,在油、气及水相中的分布。
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
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。
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)
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。
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。
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%。
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。
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。
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。
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。


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。

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。

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。
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。
点击阅读讲义全文
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。
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。
天然气水合物。
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?
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。
STARS中关于孔隙度及其变化的若干认识。
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。
微粒运移。
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。
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。
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。
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。
操作流程。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

