多层系油藏剩余油分布的精细数值模拟技术

针对东辛油田营 8块沙河街组地质构造复杂 ,开发历史长 ,合采合注井多 ,作业措施频繁 ,已进入特高含水期等特点与难点 ,采取了优选主力目标层 ,精细储量复算 ,优选模型区 ,优化网格 ,三维角点地质建模 ,分层系岩石流体物性控制 ,精细动态生产数据控制和精细历史拟合等数值模拟研究技术措施 ,分析了老区断块油藏特高含水期平面、纵向水淹状况和剩余油分布规律 ,确定了影响剩余油分布的主要因素 。

优势渗流通道对油藏生产动态影响的精细数值模拟研究

基于Voronoi网格的精细油藏数值模拟软件VGRNS3D,对油藏中优势渗流通道进行了详细刻划和描述,并在此基础上对优势渗流通道区域形态、距生产井的距离对油藏生产动态的影响进行了研究,结果表明:对于衰竭开采方式,在定液生产及地层压降相同的条件下,优势渗流通道延伸方向平行于主流线方向或优势渗流通道区域距生产井越近,油藏的采出程度越高;对于注水开采方式,在定液生产及注入倍数相同的条件下,优势渗流通道延伸方向平行于主流线方向或优势渗流通道区域距注水井越近,油藏的采出程度越低。

滩海地区运移聚集的精细数值模拟和分析

对滩海地区三层油资源运移聚集进行高精度精细平行数值模拟,提出数学模型和精细平行算子分裂隐式迭代格式,设计了并行计算程序,提出了并行计算的信息传递和交替方向网格剖分方法.并对不同的CPU组合进行并行计算和分析,对滩海地区数值模拟结果和实际情况吻合.对模型问题进行数值分析,得到最佳阶误差估计。

薄层强底水多韵律层砂岩油藏高精细数值模拟研究——以塔河9区下油组油藏为例

对于塔河9区下油组油藏,充足的底水能量和复杂的韵律层分布,导致了常规数值模拟技术难以表征复杂的底水上升规律和油藏提高采收率措施的效果。以塔河9区三叠系下油组油藏为例,介绍了不粗化地质模型背景下的高精细数值模拟技术,通过早期可动水模拟、单一隔板绕流和多重隔板绕流以及动态相渗3个技术进行油藏历史拟合研究,油藏整体产量拟合程度达到95.23%。同时,采用高精细数值模拟技术对现场提液和注气措施进行了预测,与现场生产效果保持了高度的一致性。在高精度数值模拟过程中,水平井的见水模式由常规模拟中的水脊,转变为“点出水”模式,流场的主控因素为压力场和物性参数场协同控制。

气藏复杂水侵动态巨量网格精细数值模拟

传统数值模拟研究由于计算机能力的限制,通常要先对精细的地质模型进行粗化,从而导致数模模型与实际地质情况存在较大差异,难以对气藏复杂的水侵动态进行模拟,影响了模拟的准确性。新一代精细数值模拟基于AMG-CPR代数多重网格与约束压力残差预处理技术,结合更高效的并行剖分技术,在网格规模和运算速度上相对于传统数值模拟有了巨大的提升,并使数模模型更加逼近真实的地质实体。通过裂缝地质建模建立了四川盆地磨溪区块龙王庙组气藏7 800万网格数量的双重孔隙介质模型,不进行粗化直接进行新一代精细数值模拟应用研究,其网格数量规模位目前居国内第一。将巨量网格模型在服务器集群上进行上千核的大型并行计算,其计算效率和能力相对于传统数值模拟均有新的突破,以往难以实现的巨量网格模型数值模拟能在2 h完成模拟运算,极大地提高了运算性能。从模拟计算结果来看,相对于传统数值模拟,高精度的双重孔隙介质模型能够对气藏的非均质性有较好的描述,对实际气藏楔形区底水的水窜和边水水侵均能进行较好地模拟。

高含水期精细数值模拟方法研究

针对注水油田高含水期的特点和油藏数值模拟面临的问题 ,论述了高含水期数模的基本方法 ,提出了关于数模效果的有效验证方法 :动态验证、措施对数模的影响、规律统计、数模结果的有效体现及数模与油藏工程的有机结合等新方法。给出了内验证、外验证、模拟合理度、措施综合最优因子等新概念。该方法已在实际应用中取得了初步的效果。

古城油田B124复杂断块油藏精细数值模拟

古城油田B124区属于复杂小断块稠油砂岩油气藏,构造复杂、非均质严重,本文在地质研究和分析油藏开发过程中存在的主要问题的基础上,对其进行了精细油藏数值模拟研究,以原始井网注采单元为对象,结合产液和吸水剖面资料,重点针对油水井之间的驱替、连通关系和剩余油分布规律进行了研究。剩余油分布主要受非均质严重、构造复杂、井网完善程度等因素的影响,剩余油主要集中于断层边部、油砂体边部、微构造高点、井网未控制区域、纵向上物性差层等。优化得到合理的注采比和压力水平,引入矢量化井网,设计出了后期调整开发方案,采出程度能提高4.46%。

精细数值模拟中的历史拟合方法

精细数值模拟要求模型与实际油藏具有较高的相似度,而历史拟合正是检验这种相似度最有效也是最常用的一种方法,因此,它是油藏模拟中不能缺少的重要步骤。本文就精细数值模拟历史拟合中的参数调整方法进行了研究,具有较好的应用效果。

基于精细化数值模拟的EPS轻质土宏细观变形机理研究

EPS轻质土是双固相组分(水泥土与EPS颗粒)、具有特殊细观结构的混合土。当前对其宏观力学特性研究较多,而对细观力学响应规律研究甚少。为此,分别在Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型框架内,基于水泥土和EPS材料试验结果规律总结,发展了二者的简单实用本构模型;基于水泥土和EPS材料界面剪切试验,总结了界面剪切硬化/软化规律;对EPS轻质土三轴剪切试验进行精细化数值模拟,再现了EPS轻质土宏观应力-应变响应规律和试样变形模式。基于精细化模拟分析发现,EPS轻质土的整体剪切、局部鼓胀、整体均匀3种宏观变形模式是细观力学响应的结果,EPS颗粒与水泥土两种材料力学特性的差异引起试样内部应力、应变的非均匀分布,EPS颗粒的非均匀排列强化应力、应变非均匀分布程度,两种因素共同决定试样宏观变形的非均匀性。

修正惯用法与精细化数值模拟对盾构隧道内力的差异性分析

基于修正惯用法和精细化数值模拟2种计算方法,分析了盾构隧道管片力学性能的差异性,以及在不同地层下管片内力的变化规律。结果表明:在均匀地层中采用修正惯用法计算的弯矩值和剪力值均大于精细化数值模拟的计算值,但轴力值小于精细化数值模拟的计算值,修正惯用法趋于最不利情况计算,具有充足、安全的储备空间;在上下不均匀地层中的上方地层与均匀地层相同,两者的弯矩与剪力分布情况相同,下方的微风化灰岩层影响了管片内力的分布,弯矩与剪力在交界面处有突变现象,轴力远大于均匀地层,采用修正惯用法计算的弯矩值和剪力值均大于精细化数值模拟的计算值,但轴力值小于精细化数值模拟的计算值;在左右不均匀地层中管片内力分布也受到了影响,但影响程度小于上下不均匀地层,修正惯用法与精细化数值模拟的差异性与上下不均匀地层相似。

冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能简化及精细化数值模拟研究

龙骨式剪力墙作为冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的主要抗侧力单元,其抗侧性能是由覆面板、龙骨骨架及其间的自攻螺钉连接的性能决定。建立了基于自攻螺钉连接性能的精细化的冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙的有限元数值模型,并将龙骨与覆面板自攻螺钉连接的恢复力模型引入到剪力墙数值模型中,进行了墙体抗震滞回性能的数值模拟分析。结果表明,计算所得龙骨式剪力墙的弹性刚度、承载力以及变形等特征参数与试验结果吻合较好,该模型能够较为准确地反映龙骨式剪力墙的抗震滞回性能。在此基础上,提出了龙骨式剪力墙数值模拟的简化方法,为房屋整体结构抗震性能的数值分析提供了支撑。

隧道掘进排孔爆破的精细化数值模拟

针对隧道爆破掘进中常见的围岩条件和炮眼类型,在LS-DYNA数值平台上建立5种炮眼的精细化模型,采用流固耦合算法,较真实地模拟了排孔爆破的瞬时过程。在炮眼周边瞬时形成压力粉碎区,同时气楔作用使初始裂缝不断扩展,形成围岩破裂区;爆轰压力波在临空面处发生反射,其反射拉伸波使临空面附近围岩出现大范围平行裂隙;爆破形成的粉碎区半径和破裂区半径约炮眼半径的3倍~4倍和22倍~24倍。关注炮眼粉碎区边界上的压力时程曲线,呈现明显的多峰形态(包括第一峰值、第二峰值和负峰值);并且主峰值与轴向不耦合系数间呈现幂指数衰减关系。进一步地,将爆破轮廓线上的压力峰值平均化,得到各爆破轮廓线上的简化三角形荷载,可应用于远场振动效应评估等后续工作。

基于自动网格生成技术的精细油藏数值模拟器

针对笛卡尔网格油藏数值模拟软件不能精细模拟油藏特殊区域的问题 ,在综合一些自动网格生成算法优点的基础上 ,提出了一套新的适合于有限体积差分的网格自动生成算法 ,用面向对象语言 C+ +开发出能对油藏特殊区域生成柔性网格的全隐式油藏数值模拟软件—VGRNS,并通过实例将此软件与笛卡尔网格划分的油藏数模软件进行了对比 .

低幅度薄层底水油藏精细化数值模拟研究

针对国内比较特殊的陆梁油田白垩系呼图壁河组中高渗低幅度薄层底水油藏,充分利用密集的穿层井和近几年的新井资料,通过优选模拟区域,合理划分模拟小层、网格优化等技术,建立了精细化油藏地质模型。油藏数值模型参数采用实际油藏资料,考虑了油水过渡带对区块含水的影响,精细拟合了泥钙质薄夹层,运用精细网格数值模拟技术可较好地模拟薄层底水油藏水驱、水淹,通过生产动态历史拟合和新井水淹位置、厚度的拟合,准确可靠地确定了薄层底水油藏剩余油分布规律和水驱规律,可为提高水驱效果及采收率奠定基础。本文所采用的方法可以为类似油藏数值模拟研究提供参考和借鉴。

基于精细数值模拟方法的特低渗透储层产量预测模型

传统数值模拟方法未能精细刻画特低渗透油藏非达西渗流规律,导致预测开发指标比实际生产数据偏高.针对上述问题,首次建立五参数法对油藏非均质性进行定量计算,根据不同的储层非均质性和开发程度,提出三种特低渗透油藏数值模拟方法来精细刻画流体渗流规律.并通过特低渗透油藏渗流阻力等效表征及流动单元间双向渗流阻力赋值方法,精准求得了单井及各层的产量.将上述方法应用到渤海X特低渗透油藏产量预测中,方法预测的产量与实际产量相对误差小于0.4%,较传统数模方法预测精度可提高20个百分点以上.该模型不仅为特低渗透油藏产量预测奠定了坚实基础,且可应用于致密油气藏、稠油油藏等数值模拟模型中,具有较强的推广价值.

考虑桩侧摩阻力的桥桩单侧开挖稳定性精细化数值模拟分析

为控制软土地区航道升级改造工程导致临河既有桥梁桩基受力和变形的问题,采用拉森钢板桩作为桩前支护结构,提出了拉森钢板桩数值模拟的简化计算方法,建立了采用静力触探侧壁阻力反算桩土摩擦系数的简化计算方法,考虑不同荷载组合和原桥桩施工历史过程,进行了航道开挖过程的三维数值模拟分析,探讨了拉森钢板桩对桥梁桩基的支护效果。数值模拟结果表明:与无加固的开挖形式相比,加固后桥梁桩身弯矩在两种最不利荷载组合下分别减小了18.52%和24.2%;开挖导致桩身轴力和弯矩的增量明显减小;航道升级开挖造成的桩顶水平位移分别减小70%和74%,加固设计方案效果明显。研究结论显示拉森钢板桩可以有效控制桩基的弯矩和位移,且施工方便,是一种很好的桥桩保护方案,研究结论为航道升级开挖工程中桥桩保护方案优化设计提供了参考。

钻爆法施工中单孔爆破的精细化数值模拟

针对钻爆法施工中常见的炮孔装药结构和围岩条件,建立相应的数值模型,对单孔爆破进行流固耦合的精细化数值模拟。以轴向不耦合系数K_L=1.64的炮孔为例,设其粉碎区和破裂区的形成时间约为100μs和500μs,半径分别为炮孔半径的3.9倍和35倍。当炮孔有效半径(近似粉碎区与破裂区交界处)上径向压力时程的峰值达到296 MPa时,沿着径向呈指数型衰减,其衰减系数α约为-0.87。进一步地,对其余4种不同轴向不耦合系数的炮孔,也展开类似的精细化数值模拟。认为有效半径R_(eq)上的径向压力峰值p_(eq)随不耦合系数K_L的增大呈指数型衰减,并提出了相应的半理论半经验公式。研究结果为进一步确定等效爆破荷载提供了重要依据。

坨30断块沙二8-11砂组精细油藏数值模拟及注采调整方案研究

通过开展以油藏数值模拟模型建立、动态历史拟合及剩余油分布研究等为主要内容的数值模拟研究,分析储量动用及剩余油分布状况,明确调整方向和潜力,编制开发调整概要方案,提升油藏开发效果。

沉管存储区内系泊安全波浪数值模拟分析

大连湾海底隧道建设工程中,沉管预制完成后需在存储区系泊保存数周。在沉管存储过程中,需评估系泊存储区的波浪情况。结合波浪实测数据、大连湾波浪再分析的成果、工程区精细波浪数值模拟结果,确定了系泊存储区波浪较大的时间段。同时,结合相关的沉管系泊模型计算结果,确定了近海波浪超限值。其中大连湾的波浪再分析模型采用MIKE21SW模型,考虑了波浪传播时区域风场、海水浅化、波浪折射、波浪衍射等影响。工程区波浪模型采用MIKE21BW模型,评估了防波堤对存储区内波浪的影响情况。实测波浪包含了近海、存储区两个观测点,数据资料用于校核模型的计算结果。波浪模拟分析的结果表明沉管存储区在6—8月时,容易出现较大的超限值波浪,应结合波浪的预报采取相应的工程措施。

裂缝性油藏精细裂缝表征及渗流机理研究

针对裂缝性油藏渗流规律复杂,目前暂无有效的方法进行描述这一问题,以实际露头为原型开展裂缝精细描述,得到不同尺度裂缝符合幂函数分布规律,且裂缝尺度越小,数目越多。在此基础上建立裂缝精细表征地质模型,开展裂缝油藏渗流规律研究。结果表明:开采初期油藏中大裂缝优先得到动用,产油比例95%以上来自大裂缝,此阶段油藏含水率一般不超过20%,生产特征表现为产能高和递减快;随着注入水沿大裂缝窜流,油藏含水上升,中裂缝在大裂缝的带动下控制油藏整个渗流场和剩余油的分布,裂缝出油比例仍占70%以上,油藏含水率为20%~40%;当大、中裂缝水淹后,油藏含水率超过40%,在渗吸作用下小裂缝及基质成为产油的关键,占比达50%以上,这一阶段油藏采油速度低但持续时间长。根据不同阶段的渗流规律制定合理的注水开发策略,以减缓裂缝水窜和增大基质出油,具体为初期阶段降压开采延长无水采油期,中期阶段脉冲注水减缓裂缝水窜,后期阶段周期注水增加基质出油。该注水策略在渤海KAT油田现场应用,实践效果较好,单井含水率下降10%~60%,日增油10~90 m^(3),提高采收率超过6%,可为类似裂缝性油藏注水开发提供指导和借鉴。