MBAL培訓手冊

1、IPMMBAL培訓手冊INTEGRATED PRODUCTION MODELLINGMBAL北京陽光杰科科技有限公司目 錄1.概述11.1物質平衡方程簡介11.2工作流程12.數(shù)據準備13 .建立基本模型23.1新建工區(qū)23.2系統(tǒng)選項23.3 PVT數(shù)據33.4輸入油藏數(shù)據54.歷史擬合84.1歷史擬合84.2敏感性分析134.3模擬135.預測145.1相滲擬合145.2驗證相滲正確性155.3無井模型預測195.4有井模型預測215.5預測達到目標產量需要的井數(shù)296.多油藏模型316.1初始化模型316.2第一個油藏的歷史擬合326.3擬合第一個油藏的參數(shù)336.4兩個油藏同時擬合34

2、MBAL模塊功能簡介MBAL模塊集成了大量經典的油氣藏動態(tài)分析方法，包括：物質平衡法、多層合采產量劈分、蒙特卡洛模擬、遞減曲線分析、水驅前緣法、氣藏典型曲線法等。IPM對物質平衡的應用進行了發(fā)展和創(chuàng)新，不僅能對油氣藏進行常規(guī)的儲量和壓力復算，還能基于歷史擬合對未來的注水、注氣、虧空填充等進行動態(tài)預測。MBAL充分發(fā)揮了物質平衡方法的方便和快捷功能，尤其是針對復雜的地質條件（如斷塊、巖性、裂縫性油藏），它更是必不可少的分析工具。MBAL支持：l 多個油氣儲層連通模擬l 斷層封堵性和開啟時機模擬l 雙孔、雙滲模型l 氣體的循環(huán)注入l 強大的解析水體擬合功能l 各類油氣藏：帶氣頂?shù)娘柡陀筒?、欠飽和?/p>

3、藏、氣藏、凝析氣藏等。1.概述1.1物質平衡方程簡介物質平衡方程是零維的數(shù)學模型，主要功能在于：確定油氣藏原始地質儲量；判斷油氣藏驅動機理；測算油氣藏天然水侵量的大??；在給定產量的條件下預測油藏未來的壓力動態(tài)。對于一個統(tǒng)一水動力學系統(tǒng)的油藏，在建立它的物質平衡方程式時，應當遵循下列基本假設：（1）油藏的儲層物性和流體物性是均質的，各向同性的；（2）相同時間內油藏各點的地層壓力都處于平衡狀態(tài)，并是相等的和一致的；（3）在整個開發(fā)過程中，油藏保持熱動力學平衡，即地層溫度保持為常數(shù)。（4）不考慮油藏內毛管力和重力的影響；（5）油藏各部位的采出量保持均衡，且不考慮可能發(fā)生的儲層壓實作用。1.2工作流程

4、（1）數(shù)據準備，包括PVT、生產數(shù)據、油藏平均壓力數(shù)據和所有可得到的油藏和水體數(shù)據。（2）輸入數(shù)據。每個操作步驟都檢查數(shù)據的正確性和一致性。這對建立一個好的模型很重要。如果選擇一口井一口井輸入生產數(shù)據，確保所有的井屬于同一個油藏。（3）采用非線性回歸法（解析法）使模型與生產數(shù)據擬合最佳。（4）用圖解法驗證解析法擬合質量和正確性。（5）運行一次模擬測試模型擬合正確性。（6）進行產量預測。2.數(shù)據準備（1）PVT數(shù)據（以黑油為例）250 deg F油藏溫度下：泡點壓力Pb=2200psig溶解氣油比Rsi=500SCF/STB泡點壓力下體積系數(shù)Boi=1.32RB/STB泡點壓力下油粘度µ

5、;o=0.4cp油比重=39API氣比重=0.798水礦化度=100,000PPM（2）生產數(shù)據如生產時間、油藏平均壓力、累積產油/氣/水量、累積注氣/水量。（3）所有可獲得的油藏和水體數(shù)據如油藏類型、溫度、原始地層壓力、孔隙度、束縛水飽和度、水壓縮系數(shù)、初始氣頂系數(shù)、原始地質儲量、投產日期等。（4）井數(shù)據歷史擬合完成后，可以在提供的井信息（包涵IPR和VLP）的基礎上進行預測。需要注意的是，在MBAL中執(zhí)行產量預測，井模型并不是必須的。但是它為物質平衡提供了更切實際的基礎，可以與簡單的固定產量選項結果進行對比。3 .建立基本模型MBAL主界面菜單選項按照其工作流程，從左到右排布，每個選項從上

6、至下排列，簡捷明了。3.1新建工區(qū)在開始>>程序>>Petroleum Experts IPM 8.0中啟動MBAL后，選擇菜單File<<New新建一個MBAl工區(qū)。然后選擇菜單Tool>>Material Balance進入物質平衡模塊。3.2系統(tǒng)選項點擊菜單Options，彈出系統(tǒng)選項對話框。對話框分為三個部分：工具選項（Tool Options）：關于模型類型的基本設置，如設定油藏的主要流體。類型參數(shù)注釋油藏流體油油是主要流體，氣頂屬性視為干氣。氣（干氣或濕氣）在分離器中所有液體發(fā)生凝析可視作濕氣。反凝析MBAL用反凝析黑油模型，考慮不同

7、油藏壓力和溫度下液體析出現(xiàn)象。普通帶初始凝析氣頂油藏或有初始油柱的凝析油氣藏。油藏模型單油藏單油藏模型多油藏多油藏模型PVT模型單一PVT變PVTPVT屬性隨深度變化生產歷史數(shù)據按油藏輸入油藏的生產數(shù)據按井輸入各井的生產數(shù)據組分模型無組分追蹤用黑油模型的PVT屬性，簡單追蹤接觸分離不同壓力下的組分。全組分用狀態(tài)方程計算所有PVT屬性，同時追蹤流體組分。用戶信息（User Information）：用戶的基本信息。用戶注釋（User Comments）：關于模型信息的注釋。定義油藏流體油，生產歷史數(shù)據By Tank。3.3 PVT數(shù)據為了準確預測油藏壓力和飽和度的變化，準確地描述流體屬性很重要。

8、理想的情況是有實驗室測量的流體樣本的PVT數(shù)據。如果沒有，MBAL提供了多種計算流體屬性的方法。點擊菜單PVT>>Fluid Properties，彈出黑油數(shù)據對話框，定義黑油屬性，如原始溶解GOR、油比重、氣比重、水鹽度、H2S、CO2、N2的摩爾百分數(shù)等。Seperator選項中選擇單級或兩級分離器。Controlled Miscibility選項控制當壓力升高時自由氣怎樣重新溶解到油中。下面介紹用經驗公式計算流體屬性，并用實驗室PVT數(shù)據非線性擬合修正公式的方法。點擊Match按鈕，彈出黑油PVT擬合對話框。輸入實驗室PVT數(shù)據，或用Import按鈕輸入PVT文件（如PVTp

9、文件），其中必須包括飽和壓力時的流體屬性。模型需要選擇與實驗數(shù)據擬合效果最佳的公式，點擊Match。選擇要進行擬合的參數(shù)，然后點擊Calc按鈕進行計算。計算結束后，點擊Match Param查看各公式的擬合參數(shù)，選擇修正幅度最小的公式。其中參數(shù)1是乘數(shù)，越接近1越好，參數(shù)2是移位，越接近0越好。標準偏差表示擬合過程的收斂程度，趨近于0最好。當P<Pb時，原油體積系數(shù)用參數(shù)1和2，當P>Pb時，用參數(shù)3和4。本例中泡點壓力、氣油比、體積系數(shù)選擇Glaso公式，粘度選擇Beggs公式。3.4輸入油藏數(shù)據點擊菜單Input>>Tank Data，輸入油藏模型初始數(shù)據。在油藏參

10、數(shù)選項卡中，輸入的數(shù)據有：參數(shù)注釋油藏類型油或凝析油氣名稱輸入油藏的名稱溫度假設油藏恒溫。原始地層壓力存在原始氣頂時，Pi=油藏溫度下的Pb，“Calculate Pb”選項可計算Pb孔隙度用于計算巖石壓縮系數(shù)。束縛水飽和度用于計算孔隙體積和壓縮系數(shù)水壓縮系數(shù)用公式計算或手工輸入，假設不隨壓力變化初始氣頂系數(shù)原始氣油體積比，m=（G*Bgi）/（N*Boi）原始地質儲量輸入一個估計值投產日期開始生產的日期Monitor Contacts監(jiān)測流體界面，需要輸入孔隙體積分數(shù)與深度關系Water Influx選項卡中定義水體，開始不清楚是否有水體存在，選擇NO。Rock Compress選項卡中，巖

11、石壓縮系數(shù)有四種處理方法：（1）由公式計算（2）隨壓力變化（3）用戶指定（4）不考慮生產預測和多油藏歷史擬合要應用相對滲透率。Relative Permeability選項卡中，可以輸入實驗室相對滲透率數(shù)據，也可以用Corey 函數(shù)計算。其中用Corey函數(shù)計算需要的參數(shù)如下：參數(shù)注釋Hysteresis是否存在遲滯現(xiàn)象Modified不修正、用Stone1或Stone2修正Water Sweep Eff用于計算油水界面或氣水界面Gas Sweep Eff用于計算氣油界面Residual Saturation對于水相指共存水飽和度，對于水驅或氣驅是油相殘余油飽和度，對于氣相是臨界飽和度End

12、Point各相最大飽和度時相對滲透率Exponent定義0點和端點間連線的形狀。1表示直線，小于1表示一條凸線，大于1表示一條凹線。Corey函數(shù)：其中：Exx相的終點； nxCorey指數(shù)； Sxx相飽和度； Srx相殘余飽和度； Smx相最大飽和度。Production History選項卡中輸入油藏生產數(shù)據。選擇Work with GOR，產氣以氣油比方式輸入。數(shù)據可以從文件輸入，也可從Excel表格復制、粘貼。上述是建立基本油藏模型的過程。點擊主菜單File>>Save，保存文件。4.歷史擬合在歷史擬合前，要檢查生產數(shù)據是否與PVT數(shù)據一致。比如測試壓力是否高于泡點壓力，如

13、高于泡點壓力，生產氣油比應與原始溶解氣油比接近。數(shù)據檢查完成后，就可以開始歷史擬合了。4.1歷史擬合MBAL提供四種不同圖形方法進行歷史擬合：圖解法、解析法、能量圖、無因次水體函數(shù)（WD）圖。點擊菜單History Matching>>All，彈出以下三個圖形。（1）解析法（Analytical Method）：解析法用一種非線性回歸方法估計未知的油藏和水體參數(shù)。解析法中，定油藏壓力和次要流體的產量計算主要流體產量。這樣計算是因為給定壓力后，PVT數(shù)據就可直接確定，計算速度比由產量計算壓力快的多。圖中縱坐標是油藏壓力，橫坐標主要相產量（本例中是油）。數(shù)據點是輸入的生產數(shù)據中實際壓力

14、隨產油量的變化。藍線表示根據輸入的油藏數(shù)據模型的計算結果。計算無水體下油藏產量結果可以驗證PVT和其它油藏參數(shù)的正確性。無水體曲線總是比實際產量低得多，分布在生產數(shù)據點的左邊。如果不是這樣，需要檢查PVT數(shù)據。（2）圖解法（Graphical Method）：油藏任何驅動類型的物質平衡方程式，都可以寫為如下的直線關系式：地下采出量 = 原始地質儲量 * 總的膨脹系數(shù) + 水侵量其中 油和釋放游離氣的膨脹量 氣頂氣膨脹有關的量 巖石和水的膨脹量Method菜單下MBAL提供了多種線性方法，如：油氣和凝析油氣HavlenaOdehP/ZF/Et vs.We/EtP/Z（超高壓）(F-We)/Et

15、vs.F(Campbell)HavlenaOdeh（超壓）F-We vs. EtHavlenaOdeh（水驅）(F-We) vs.(Eo+Efw) vs. Eg/(Eo+Efw)Cole (F-We)/Et)F/Et vs. F(CampbellNo Aquifer)Roach(壓縮系數(shù)未知)ColeNo Aquifer(F/Et)如果圖形不是線性的，則曲線的形狀可能是實際油藏驅動機理的一個好的診斷。回歸的直線是可以拖動的，計算的地質儲量和水體參數(shù)也隨之改變。用這些方法的任意一種時，一旦通過對應產量和壓力數(shù)據得到直線，則完成了“歷史匹配”。上圖中Campbell法數(shù)據呈遞增趨勢，說明可能存在水

16、體為油藏補充能量。能量圖（Energy Plot）顯示模型驅動能量的相對大小。根據Campbell圖版結果，該油藏外很可能存在水體?；氐絋ank Data中選擇水體模型，并輸入相應參數(shù)。MBAL提供了十種解析水體模型：Small Pot、Schilthuis Steady State、Hurst Simplified、Hurst and van Everdingen、Vogt and Wang、Fetkovich Semi Steady State、Fetkovich Steady State、Carter-Tracy、Multi-Tank。再次進行歷史擬合：History Matching&

17、gt;>All，顯示的圖形中增加了水體WD函數(shù)圖版，顯示無限大天然水域和有限封閉天然水域的無量綱水侵量WD和無量綱時間tD的關系。解析圖中，可以看出用目前的水體模型，預測的產量比實際生產值要高，說明水體強度偏大。要使Campbell圖數(shù)據呈直線分布和解析圖中計算結果與實際生產數(shù)據擬合，必須調整水體模型和石油地質儲量。激活解析圖窗口，點擊Regression菜單，進行不確定參數(shù)回歸分析。選擇模型中不能確定的參數(shù)，點擊Calc按鈕進行回歸計算。Best Fit欄顯示的是回歸計算結果，要采用這個結果，點擊即輸入新值到模型或作為下次回歸的新值。重新回歸計算再次點擊Calc。這樣多次回歸后，得到穩(wěn)

18、定的參數(shù)值，點擊Done結束?；貧w計算不確定參數(shù)后，圖解法Campbell圖數(shù)據呈線性分布，解析法計算值和生產數(shù)據擬合較好。歷史擬合的四種圖形方法中，解析法和圖解法組合分析模型計算結果，相互驗證，用它們調整模型。能量圖和WD函數(shù)圖起輔助診斷作用，不直接計算出數(shù)值結果，只提供附加信息。用一種方法調整模型時，其它方法同步顯示變化。4.2敏感性分析線性處理、求解物質平衡方程時存在多解性。MBAL一次運行一個或多個參數(shù)敏感性分析，解決多解問題。點擊菜單History Matching>>Sensitivity，在彈出的對話框中選擇要進行敏感性分析的參數(shù)，參數(shù)的最小值、最大值和步長。點擊Pl

19、ot按鈕開始計算，計算結束后顯示每個參數(shù)用物質平衡方程求解的標準偏差分布圖。對每個參數(shù)，最小標注偏差對應的值應當是該參數(shù)的最佳值。如果標注偏差的低值分布比較平直，說明參數(shù)在對應范圍內分布。Sensitivity選項不能用于多油藏。4.3模擬解析法中的回歸分析過程是定油藏壓力和次要流體產量，計算主要流體（這個例子中是油）產量，而模擬（Simulation）選項執(zhí)行反向計算，即利用歷史擬合得到的模型，定產量項，在用物質平衡法求解壓力，其結果應與實測壓力數(shù)據一致。點擊菜單History Matching>>Run Simulation，彈出如下面板，點擊Calc按鈕即進行模擬運算。運算結

20、束后，點擊Plot按鈕查看擬合的圖形結果。圖中同時顯示實測壓力數(shù)據和模擬結果擬合較好。5.預測5.1相滲擬合物質平衡方程不能考慮油氣滲流空間變化，就不能預測含水和氣油比。MBAL用得到的擬相對滲透率線預測含水和氣油比。點擊菜單History Matching>>Fw Matching，用相對滲透率曲線創(chuàng)建多相流曲線。點擊菜單欄Regression選項，軟件將用實際生產數(shù)據擬合多相流曲線。這時，將調整相滲曲線Corey的端點值和指數(shù)值，產生一組相滲曲線，選擇能與生產數(shù)據結果擬合最佳的曲線，用于預測含水率隨飽和度的變化。擬合結果如下：含氣率也用同樣的方法處理。5.2驗證相滲正確性分流量

21、曲線和生產數(shù)據擬合好后，模型計算的含水就應當和生產數(shù)據擬合良好。然而，實際上由于數(shù)據存在錯誤和點的分散性，含水的擬合并不總是完美。如下圖：為了準確定量得到實際含水與計算值的差別，需要再進行含水擬合。此時定產油量（不是產水或產氣量），在分流量曲線基礎上計算含水和氣油比，與生產數(shù)據擬合。具體操作步驟如下：（1）點擊主菜單Production Prediction>>Prediction Setup，彈出Prediction Calculation Setup對話框。（2）Predict下拉框中選擇Profile from Production ScheduleNo Wells，該選項忽

22、略井和管匯的作用，只考慮油藏和水體。選擇Use Relative Permeabilities選項，要輸入主要相產量，MBAL用相滲曲線和突破點（Breakthrough）計算其它相產量。不選該項則要輸入所有相的產量，忽略相滲曲線和突破點。預測從投產開始，沒有生產數(shù)據時結束。（3）從油藏數(shù)據中提取產油量數(shù)據。點擊主菜單Production Prediction>>Production and Constrains。在彈出的對話框中點擊Copy按鈕。出現(xiàn)以下信息，選擇Yes后，把前面輸入的油藏產油量數(shù)據傳輸進來。（4）設置輸出報告的日程，點擊主菜單Production Predict

23、ion>>Reporting Schedule，選擇自動生成（Automatic）。（5）運行預測，點擊主菜單Production Prediction>>Run Prediction，點擊Calc開始計算。結束后，就會在表格中顯示預測結果。（6）比較結果。上圖中點擊Plot，將顯示壓力隨時間變化曲線。點擊圖形菜單Variables，再添加含水的擬合對比曲線。相滲的質量由產水量擬合情況來判斷。圖中壓力和含水擬合都比較好，說明模型能較好的反映油藏實際情況，可以預測油藏未來生產情況。5.3無井模型預測（1）點擊主菜單Production Prediction>>

24、Prediction Setup，彈出Prediction Calculation Setup對話框。（2）Predict下拉框中選擇Profile from Production ScheduleNo Wells，預測油藏的壓力變化，這是經典的物質平衡計算。選擇Use Relative Permeabilities選項。預測從生產數(shù)據終止開始，預測終止選擇Automatic，即預測到以下條件之一為止：所有的井都停產；預測時間達到80年；計算機內存已滿。（3）設置生產條件。點擊主菜單Production Prediction>>Production and Constrains。設

25、置油藏保持10000STB/day產油量生產，直到能量枯竭。（4）運行預測，點擊主菜單Production Prediction>>Run Prediction，點擊Calc開始計算。結束后，就會在表格中顯示預測結果，有油藏壓力、飽和度、非主要相產量和累積產量等。5.4有井模型預測點擊主菜單Production Prediction>>Prediction Setup，彈出Prediction Calculation Setup對話框。Predict下拉框中選擇Production Profile Using Well Models。在Production and Co

26、nstraints面板中，指定井口壓力。點擊菜單Production Prediction>>Well Type Definition，定義井模型。按下圖所示添加井。 定義井的類型：Oil Produce。Inflow Performance選項卡中，輸入PROSPER創(chuàng)建的IPR模型。假設井的PI未知，PROSPER可以輸出包含所有流入信息的*.mip文件供MBAL計算PI。在下圖中選擇Match IPR按鈕，mip文件由此輸入。點擊Import按鈕。在彈出的對話框中選擇文件路徑和文件名。 確定后MBAL輸入文件，完成后出現(xiàn)以下信息。 mip文件中的油藏壓力、含水和測試數(shù)據在MB

27、AL中顯示，點擊Calc按鈕將擬合測試數(shù)據得到PI和Vogel模型。確定后計算PI結果賦值給模型。 More Inflow選項中可添加廢棄和突破點約束條件。如果沒有信息，點擊Next。 Outflow Performance選項卡中，輸入PROSPER生成的舉升曲線，點擊Edit按鈕。點擊Import按鈕，輸入PROSPER生成的.tpd文件。輸入完成后顯示以下信息。 下圖中顯示VLP數(shù)據信息。點擊Plot按鈕顯示舉升曲線。 井模型建立完成后，返回MBAL主界面，新建立的井圖形和油藏連接。 點擊主菜單Production Prediction>>Well Schedule，用前面的

28、井信息定義井的日程。Start Time井投產日期，要保證先于或等于預測開始日期。End Time關井日期，空白表示沒有關井。Down Time Factor常數(shù)，定義井平均產量和瞬時產量間的關系。平均產量用于計算累積產量，瞬時產量用作計算井口壓力和井底流壓。如果取10%，Qavg=Qins*（1.0-0.1）。該常數(shù)用于考慮修井和惡劣天氣后重新開井。設置報告頻率為自動。選擇Keep History選項后，忽略相滲曲線直到預測油藏壓力計算的第一個時間步。也就是初始化油藏直到預測開始，用實際的水/氣生產數(shù)據和相滲計算結果對比。該選項特別用于當分流量只擬合少量數(shù)據，而整個生產歷程很長時。完成以上步

29、驟后，可以進行預測了。5.5預測達到目標產量需要的井數(shù)點擊主菜單Production Prediction>>Prediction Setup，彈出Prediction Calculation Setup對話框。Predict下拉框中選擇Calculate Number of Wells to Achieve Target Rate。選擇產量目標類型：產油量或產氣量，模塊將計算滿足目標產量需要的井數(shù)。輸入壓力和目標產量等生產條件。 點擊主菜單Production Prediction>>Potential Well Schedule，在彈出的對話框中定義最多可用多少井等

30、信息。 運行預測，計算不同時間的開井數(shù)和產量信息。產量竟可能保持在16000STB/d。6.多油藏模型當油田被斷層分隔成幾個斷塊時，如果斷層是封閉的，那么斷塊之間沒有流體交換，MBAL分別為每個斷塊建立模型。相反，如果斷層是完全開啟的，那么整個油藏可以當作一個MBAL油藏模型。然而，如果斷層是半開啟的，那么存在斷塊之間的瞬時流體傳遞（由斷塊間的壓力控制）。MBAL中用戶能夠創(chuàng)建油藏間傳導率隨時間變化的多油藏模型，來模擬復雜油氣藏。6.1初始化模型點擊菜單Options選擇多油藏選項。Tank Model選擇Multiple Tanks。輸入第一個油藏的PVT數(shù)據和Tank Data數(shù)據，同建立基本模型一章所述。6.2第一個油藏的歷史擬合點擊菜單History Matching>>All，彈出歷史擬合圖版。圖解法中Campbell圖顯示油藏提供的驅動能量（初始的直線段），而后數(shù)據有遞增的趨勢。這說明初始油藏沒有外來能量，后來得到能量補充。補充的能量不會是水體（如果是這可以從投產可以看出），并且可以得到結論，斷層已經開啟，第二個油藏為該油藏提供了能量。這樣的情況下，歷史擬合時先對第一個油藏單獨擬合初始生產階段，之后再擬合第二個油藏對后期生產的影響。隱藏后期生產發(fā)生明顯變化的數(shù)據點。在解析圖版中，拖動鼠標右鍵形成一個矩形框，選擇后期