歷史擬合方法

1、第3節(jié)歷史擬合方法一、歷史擬合方法的根本概念應(yīng)用數(shù)值模擬方法計算油藏動態(tài)時,由于人們對油藏地質(zhì)情況的熟悉還存在著一定 的局限性.在模擬計算中所使用的油層物性參數(shù),不一定能準(zhǔn)確地反映油藏的實際情況.因此,模擬計算結(jié)果與實際觀測到的油藏動態(tài)情況仍然會存在一定的差異,有時甚至相差懸殊.在這個根底上所進行的動態(tài)預(yù)測,也必定不完全準(zhǔn)確, 甚至?xí)?dǎo)致錯誤的結(jié)論. 為了減少這種差異,使動態(tài)預(yù)測盡可能接近于實際情況,現(xiàn)在在對油藏進行實際模擬的全過程中廣泛使用歷史擬合方法.所謂歷史擬合方法就是先用所錄取的地層靜態(tài)參數(shù)來計算油藏開發(fā)過程中主要動態(tài) 指標(biāo)變化的歷史,把計算的結(jié)果與所觀測到的油藏或油井的主要動態(tài)指標(biāo)例

2、如壓力、產(chǎn)量、 氣油比、含水等進行比照,如果發(fā)現(xiàn)兩者之間有較大差異, 而使用的數(shù)學(xué)模型又正確無誤.那么說明模擬時所用的靜態(tài)參數(shù)不符合油藏的實際情況.這時,就必須根據(jù)地層靜態(tài)參數(shù)與壓力、產(chǎn)量、氣油比、含水等動態(tài)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系,來對所使用的油層靜態(tài)參數(shù)作相應(yīng)的修改,然后用修改后的油層參數(shù)再次進行計算并進行比照.如果仍有差異,那么再次進行修改. 這樣進行下去,直到計算結(jié)果與實測動態(tài)參數(shù)相當(dāng)接近,到達允許的誤差范圍為止.這時從工程應(yīng)用的角度來說,可以認為經(jīng)過假設(shè)干次修改后的油層參數(shù),與油層實際情況已比擬接近,使用這些油層參數(shù)來進行抽藏開發(fā)的動態(tài)預(yù)測可以到達較高的精度.這種對油藏的動態(tài)變化歷史進行反復(fù)擬

3、合計算的方法就稱為歷史擬合方法.由于目前歷史擬合還沒有一種通用的成熟方法,經(jīng)常的做法仍是靠人的經(jīng)驗反復(fù)修 改參數(shù)進行試算,因此油藏模擬過程中歷史擬合所花的時間常占相當(dāng)大局部；為了減少歷史擬合所花費的機器時間,要很好地掌握油層靜態(tài)參數(shù)的變化和動態(tài)參數(shù)變化的相關(guān)關(guān)系,應(yīng)積累一定的經(jīng)驗和處理技巧,以盡量減少反復(fù)運算的次數(shù).近年來還提出了各種自動擬合的方法,力求用最優(yōu)化技術(shù)以及人工智能方法來得到 最好的參數(shù)組合,加快歷史擬合的速度井到達更高的精度.但目前這種自動擬臺的方法還扯在探索和研究階段.還沒有得到廣泛的實際斑用.歷史擬合包括全油藏的擬合和單井指標(biāo)的擬合,一般是根據(jù)實測的產(chǎn)量數(shù)據(jù)來擬合 以下的主要

4、動態(tài)參數(shù)：油層平均壓力及單井壓力.見水時間及含水變化.氣油比的變化.為了擬合這些動態(tài)參數(shù),要修改的油層物性參數(shù)主要包括：滲透率、孔隙度、流體 飽和度、油層厚度、粘度、體積系數(shù)、油、水、巖石或綜合壓縮系數(shù)、相對滲透率曲線以及 單井完井?dāng)?shù)據(jù)如表皮系數(shù)、油層污染程度和井筒存儲系數(shù)等.由上面可以看出,歷史擬合過程所涉及的因素是很多的,特別是多維多相滲流歷史 的擬臺過程,所涉及到的相關(guān)因素很多,擬合過程相當(dāng)復(fù)雜.因此,為進行一個成功的擬合,必須掌握正確的擬合原那么和方法,否那么將會花費更多的機器時間,甚至失敗.二、歷史擬合的主要原那么油藏數(shù)值模擬計算的過程是把所錄取的抽層物性參數(shù)代入符合油藏滲流規(guī)律的數(shù)

5、學(xué) 模型來求得油藏的產(chǎn)量、壓力、含水、氣油比等動態(tài)參數(shù).這個過程是一種求解的正過程, 而歷史擬合卻要反過來根據(jù)所觀測到的實際動態(tài)參數(shù)來反求和修正這些油層物性參數(shù),因 此,這是一個反演的逆過程. 這種反演過程可以用兩種方法來表示：一種是用比擬嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法來直接求解這種逆過程.這種方法目前僅處于對一些比擬簡單的問題進行理論探索的階段,還沒有實際應(yīng)用.另一種是反復(fù)修改物性參數(shù)來反復(fù)進行計算和試湊的方法,這是目前普遍使用的方法.這種反演問題常常是多解的,也就是說可能有很多種物性參數(shù)的組合都可以得到類似的結(jié)果.不難理解；由于很多物佳參數(shù)都可以使同一動態(tài)參數(shù)發(fā)生某種程度的變化,例如,當(dāng)不同的油層物性參數(shù)

6、和孔隙度、巖石或流體的壓縮系數(shù)以至滲透率的分布等代入數(shù)學(xué)模型進行計算后,都可以使壓力發(fā)生某些變化,雖然這些參數(shù)所造成的壓力變化的幅度可能是不同的.所以當(dāng)反過來要把計算出來的壓力擬合到實測壓力時,可以修改孔隙度,也可以修改壓縮系數(shù)或滲透率的分布,甚至綜合地修改這些參數(shù)的某種組合.對于歷史擬臺日前還沒有一套通用的方法,這里提出修改參數(shù)時一般應(yīng)遵循的原那么.當(dāng)計算結(jié)果和實測的動態(tài)嘗數(shù)不相符合時,首先應(yīng)檢查所使用的數(shù)學(xué)模型是否符合油藏的實際情況.這包括兩個方面：一是要分析一下根本滲流方程是否符合油藏實際,這是能否正確進行數(shù)值模擬以及歷史擬合的根本前提；另一是要分析邊界條件和初始條件是否給得適宜.例如當(dāng)

7、對被注水井排所切割開的區(qū)塊進行*II擬時,如果簡單地假設(shè)注水井各以50%均勻地向兩側(cè)區(qū)塊分流,那么當(dāng)兩側(cè)區(qū)塊的油層物性及壓力差異較大時,在這種假設(shè)下給出的邊畀條件就需要修正； 義如由于對仙蛾外部水體的地層狀況如面積、粘度、滲透率等熟悉得不夠清楚,那么對于邊水的入侵量或注入水的外溢量等參數(shù)也需要認真核實和調(diào)整.在擬合某些動態(tài)參數(shù)時還應(yīng)分析所用的數(shù)值方法是否適宜.例如見水和氣竄時間見水時間等參數(shù)和就和截斷誤差的大小有關(guān),為減少截斷誤差就需要使用較密的網(wǎng)格系統(tǒng); 井的處理方法也有關(guān)系,在擬合時都應(yīng)加以考慮.歷史擬合的成就在很大程度上取決于對油藏地質(zhì)特點的熟悉和多項資料的齊全準(zhǔn)確程度.如果沒有測壓資料

8、,就淡不上壓力動態(tài)的擬合,如果流體計量不準(zhǔn)確也將影響歷史 擬合的成效.而且.正田為歷史擬合過程具有多解性,因此,只有當(dāng)油田的開發(fā)歷史越長, 積累的資料越卡富、越準(zhǔn)確,對油藏地質(zhì)開發(fā)特征的熟悉越深入、越清楚,才越有可能從眾多的參數(shù)中正確地選出所要修正的油層物性參數(shù)或它們的組合,使歷史擬合的結(jié)果能夠最大限度地符合油藏的實際情況.同時對這些物性參數(shù)的修正幅度也應(yīng)符合地質(zhì)規(guī)律,以免出現(xiàn)荒唐的結(jié)果.要掌握油層物性參數(shù)對所要擬合的動態(tài)參數(shù)之間的敏感性,了解前者對后者影響的大小,擬合時盡可能挑選較為敏感的油層物性參數(shù)進行修正.有時一種物性參數(shù)的調(diào)整會造成多種動態(tài)參數(shù)的改變,所以為擬合某一動態(tài)參數(shù)而調(diào)整該項物

9、性參數(shù)時,要考慮到對別的動態(tài)參數(shù)所造成的影響是否合理.要研究所取得的各種油層物性參數(shù)的不確定性,應(yīng)盡可能挑選那些不確定性比擬 大的物性參數(shù)進行調(diào)整,對于那些比擬可靠的參數(shù)那么盡可能小調(diào)或少調(diào).對于一些不宜于輕易改動的數(shù)據(jù)在擬合時要采取慎重的態(tài)度.例如由于石油的地 質(zhì)儲量都足經(jīng)過反復(fù)論證并為國家儲量委員會所批準(zhǔn),一般不宜改動.所以為擬合某一動態(tài)參數(shù)而調(diào)整油居物性參數(shù)時,對于那些會引起儲量數(shù)值改變的物性參數(shù),調(diào)整時要慎重考慮,盡可能不調(diào)或少調(diào),但是如果經(jīng)多方擬合而發(fā)現(xiàn)確實有些參數(shù)必須修改,而且這種修改從地質(zhì)觀點來分析也比擬合理時,可以作適當(dāng)修改.這也是一種根據(jù)動態(tài)資料對石袖地質(zhì)儲量進 行核實的方法

10、.總之,在進行歷史擬合時要全面分析可能使計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)發(fā)生差異的原因, 根據(jù)以上所述的主要原那么,針對油藏的具體地質(zhì)、開發(fā)特征,抓住主要矛盾,才能快速和有效地搞好歷史擬合工作.實際上,歷史擬合過程也是通過動態(tài)資料及數(shù)值模擬方法對油藏進行再熟悉的過程,所以在實踐中也常利用歷史擬臺反過來進一步熟悉或核實某些原來熟悉不清的地質(zhì)問題.如美國west seminole帶氣頂油藏,其儲層是一個帶有很多石膏夾層的巨厚碳酸鹽巖層,在勘 探開發(fā)過程中雖然取了大量的巖心,但這些石膏夾層對垂向流動的遮擋程度仍不清楚,后來通過歷史擬合才搞清楚這些石膏夾層對垂向流動有“強的遮擋性.還有,通過歷史擬合可判別斷層的封閉

11、性.為了檢驗歷史擬合符合實際情況的程度,在完成了數(shù)值模擬工作以后要繼續(xù)觀察油藏的動態(tài)變化.并以之和模擬的預(yù)測動態(tài)相比照,如有較大的差異那么說明歷史擬合中所修正的油層物性參數(shù)還不符合或者不完全符合實際情況,最好能根據(jù)新的動態(tài)變化資料再次甚至屢次進行“追蹤模擬和歷史擬合,使歷史擬合和模擬結(jié)果能更好地符合油藏的實際情況.三、主要動態(tài)參數(shù)的擬合方法一壓力擬合油層壓力是需要進行擬合的主要動態(tài)參數(shù)之一.在油藏數(shù)值模擬過程中經(jīng)常遇到的 情況是計算出來的壓力值普遍比實際值偏高或偏低；或局部地區(qū)偏高或偏低；也有時發(fā)生壓力不光滑而呈鋸齒狀等情況.為對壓力進行歷史擬合,首先要分析一下哪些油層物性參數(shù)對壓力變化敏感.

12、實踐 說明,對壓力變化有影響的油層物性參數(shù)是很多的.一般與流體在地下的體積有關(guān)的參數(shù)如孔隙度、厚度、飽和度等數(shù)據(jù)都對壓力計算值的大小有影響.油層綜合壓縮系數(shù)的改變對油層壓力值的影響也比擬大.與流體滲流速度有關(guān)的物性參數(shù)如滲透率及粘度等那么對油層壓力 的分布狀況有較大的影響.相對滲透率曲線的調(diào)整,除了對含水率和氣油比影響較大外,對壓力也有一定的敏感性.此外,如油藏周圍水體的大小和連通狀況的好壞以及注人水量的分 配等也對油層壓力有比擬明顯的影響.因此,在對油層壓力進行歷史擬合時,可根據(jù)對油層地質(zhì)、開發(fā)特點的熟悉及對這 些物性參數(shù)的可靠性及其對壓力的敏感性的分析,選擇其中的一個或某幾個參數(shù)進行調(diào)整.

13、 例如,在給定產(chǎn)量的條件下,增大孔隙度或厚度,可使計算壓力值升高；反之,降低這兩個 數(shù)值,那么可使計算壓力值降低. 但是,這兩個參數(shù)的改動都會造成地質(zhì)儲量的改變,所以在 調(diào)整這些參數(shù)時都要慎重考慮這種調(diào)整的合理性.增大或減小油層綜合壓縮系數(shù),也可相應(yīng)地使計算壓力值升高或降低；而且由于此參數(shù)特別是其中的巖石壓縮系數(shù)一般測定的樣品較 少,有時甚至不作測定而人為地確定一參考值或借用值,以致數(shù)據(jù)的可靠性較差； 因此?？蓪Υ俗鬏^大幅度的調(diào)整,從而得以有效地進行壓力擬合.當(dāng)計算出來的壓力分布狀況與實測值不符時,如油藏中某一局部存在高壓區(qū)而其相 鄰部位為一低壓區(qū),那么可以考慮增加相應(yīng)部位的滲透率或降低原袖粘

14、度來增加原油的流動 性,使流體更易于從高壓區(qū)流向低壓區(qū),從而消除這種異常的壓力分布.有時,壓力剖面呈不合理的不光滑形狀,如圖 8. 1所示.這種情況常?？赡苁怯捎谠撎幍臐B透率值過低所引 起.把該處的滲透率值乘以一個大于1的常數(shù),即把滲透率普遍提升一個幅度,增加了流動性,就可以使壓力剖面變成比擬光滑的曲線,如圖8. 2所示.如前所述,邊界條件的調(diào)整對于壓力的擬合起很大的作用.由于油藏以外的水體部 分一般取得的資料較少,所以水體的大小和邊外滲透率的上下常常只是一個大致的估計值, 可靠性較差,所以有關(guān)邊外水體的參數(shù)是擬合壓力時需要考慮的一個重要因素.切割注水時,注水井排兩側(cè)區(qū)塊的注入水量的分配比例應(yīng)

15、該隨著這些區(qū)塊的地質(zhì)條件和開發(fā)歷史的差異 而有所不同；但是,實際上有些模擬計算只是簡單地把注入水量干均地一分為二,每側(cè)的區(qū)塊各占50%,這也可能是造成區(qū)塊的計算壓力和實測壓力不符的一個原因,需要進行具體 分析和調(diào)整.一般來說,在歷史擬合的過程中油氣產(chǎn)過都是紿定的,但是由于天然氣產(chǎn)量的計量 常常不很可靠,特別是對高氣油比油出或帶氣頂油田當(dāng)氣體的集輸和下游的利用系統(tǒng)尚未建 成、天然氣被大量放空時其計量值和天然氣的實際產(chǎn)出量更容易有很大出入,此時常會發(fā)現(xiàn)用調(diào)整其他參數(shù)難以取得對壓力的很好擬合.在這種情況下,調(diào)整所給的天然氣的計量值那么可獲得良好的效果,這可以看成是一種利用歷史擬合來核實天然氣產(chǎn)量的方

16、法.在我國中原油田濮城西區(qū)沙二上 I油組凝析油氣藏以及美國 WestSeminole帶氣頂油藏的歷史擬合中都 利用壓力的擬合成功地核實了天然氣的產(chǎn)量.上面所述的是比擬簡單的情況,實際上在多相滲流的情況下問題還要復(fù)雜得多.一 個物性參數(shù)的調(diào)整往往會有多方面的影響.就拿比擬簡單的兩相徑向流動條件下原油粘度及流體壓縮系數(shù)的變化所造成的影響來看,它們不僅對對壓力有影響,而且對飽和度值也有影響,從而也會使含水值發(fā)生相應(yīng)的改變,如注水井水驅(qū)油時的兩相徑向流動,在其他各項參數(shù)不變的情況下,考察原油粘度變化時壓力和I&和度的變化情況.假設(shè)取水的粘度為1,原油的粘度值那么取1、5、15,用這三個不同的原

17、油粘度值進行計算后可得到壓力值.為形象化, 在無因次壓力和無因次時間的坐標(biāo)系中,做出壓力隨時間變化的關(guān)系曲線如田8. 3所示.圖中1、2、3分別是原油帖度值為 1、5、15的壓力曲線 由圖8. 3可以看出,原油粘度越大,井底壓力也越大.圖中有a和b兩條虛線,兩虛線之間所表示的是油水兩相溶流的范圍,即飽和度的變化情況.可以看出,原油粘度越大,兩相滲流的范圍越大,說明油的飽和度值變化得越緩慢.通過這個計算不難看出油水粘度值這項參數(shù)在兩相滲流的情況下會對多個動態(tài)參數(shù) 產(chǎn)生影響.流體壓縮系數(shù)的變化也會對壓力和飽和度產(chǎn)生類似的影響；當(dāng)然,它對各動態(tài)參數(shù)的影響程度不同.現(xiàn)在同樣研究注水井驅(qū)油的兩相滲流問題

18、,其他各項參數(shù)均保持不變,只改變油和水的壓縮系數(shù).首先研究油壓縮系數(shù)變化的影響.當(dāng)油的壓縮系數(shù)取值分別為10-2、10-3、10-41 /MPa來進行計算時,從所求得的計算結(jié)果可做出類似于上圖的關(guān)系曲線來,如圖8. 4所示.圖8. 5是其他參數(shù)不變,只改變水的壓縮系數(shù)時所畫出的關(guān)系曲線.由這組關(guān)系曲線可以看出,無淪是油或水的壓縮系數(shù)值的變化都對壓力差值及其變化產(chǎn)生明顯的影響. 而對飽和度的變化來說, 油壓縮系數(shù)的改變對它的影響不大；水壓縮系數(shù)的改變卻對飽和度變化有較明顯的影響.單井動態(tài)的擬合常對表皮效應(yīng)進行調(diào)整、有時也調(diào)整井周圍各網(wǎng)格的滲透率值.至于相對滲透率曲線的調(diào)整,由于它們主要影響含水率

19、或氣油比的計算值,所以雖 然它們對壓力也有影響,但在歷史擬合實踐中一般很少單獨使用來作壓力的擬合.以上對影響壓力計算值的各個因素進行了分析.但是,在實際計算時造成計算值和實測值不相符合的因素不止一個,所以在歷史擬合實踐中只調(diào)整一個物性參數(shù)還不能解決問題,而需要調(diào)整多個物性參數(shù). 如：有一油藏計算出來的某一年的等壓圖和實際的等壓圖相 比,出現(xiàn)了一個高壓區(qū)和一個低壓區(qū),如圖 8. 6所示.此時所用的等滲透率圖及等孔隙度 圖分別所以ALVitldlii J HHT 棉豆維康黑國福/付力拘葉V示于圖8, 7及圖8. 8.經(jīng)分析,認為這種情況主要可能是由于滲透率取值不當(dāng)所造成.2 c. IE 1 rw-

20、 1E 4唐也6 率的特孔席帽出用a.tj周第石的等步遺率厚先普遍增大滲透率的數(shù)值,將等滲透率圖修改成圖8. 9所示的形狀.經(jīng)計算后發(fā)現(xiàn)情況已大有改善,僅在局部地區(qū)仍有一些誤差,如圖8. 10所示.為進一步改良擬合效果,再對等孔隙度圖作了一些修改圖8.11.最后,計算結(jié)果說明.計算等壓圖已與實測等壓圖相 當(dāng)接近,歷史擬合圓滿結(jié)束.二含水率或氣油比的擬合含水率和氣油比的擬合都主要依靠相對滲透率曲線的修改,前者需得到水的相對滲透率陽XII 整片的等和M度網(wǎng)曲線.后者那么涉及氣的相對滲透串曲線,兩者原理和方法根本相同；因此,為防止 重復(fù),這里把含有水率和氣油比的擬合問題一起討論.在多相流動的情況下,相滲透率曲線的位置和形狀是直接影響各相流動狀況的重要 參數(shù).當(dāng)計算的含水率高于實測值時,應(yīng)把