基于高含水期监测数据约束的油藏数值模拟方法及装置

摘要

一种基于高含水期监测数据约束的油藏数值模拟方法及装置，该油藏数值模拟方法包括：获取生产井、注入井及油藏数据，确定各井及油藏的动态参数及静态参数；根据静态参数中的测井解释数据生成不同时间的水淹三维空间特征；根据动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的剩余油分布规律；根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对地质模型进行初始化；对初始化后的地质模型进行历史拟合，生成历史拟合结果；根据水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历史拟合结果进行油藏数值模拟的历史拟合。本发明实现了对不同水淹特征、剩余油分布特征的高含水开发阶段的油藏进行高精度数值模拟。

说明书

技术领域

本发明涉及油藏数值模拟技术，尤其涉及一种基于高含水期监测数据约束的油藏 数值模拟方法及装置。

背景技术

我国大部分油田经过几十年的开发已相继进入高含水和特高含水期。据各油田含 水及可采储量采出程度的资料统计，除长庆油田含水低于60％以外，其它油田都达 70％以上，处于高含水和特高含水开发期。挖掘老油田的开发潜力是摆在石油工作者 面前的一项艰巨的任务，其剩余油分布十分复杂。油藏数值模拟是寻找剩余油分布的 最科学、最实用的技术手段，近十年来，随着计算机技术的飞速发展，数值模拟技术 得到不断的提高，一些新技术和新方法不断成熟并得以应用。其中精细历史拟合技术 可利用先进的图形功能进行跟踪历史拟合和图形显示。跟踪历史拟合技术就是以图形 的方式把历史拟合过程一步步显示，结果不理想时随时中断，调整参数后继续拟合， 可节省时间、缩短模拟周期，相对准确的水淹测井解释资料和检查井取心资料形成的 图版就可以作为一种历史拟合的约束对象。

近年来针对高含水期油藏数值模拟技术做的研究主要集中在大规模网格精细油 藏数值模拟、分阶段考虑储层岩石和流体参数变化的油藏数值模拟以及针对小地质单 元开展的油藏数值模拟等方面，如王宝华等针对三相黑油模型模拟时大规模对角稀疏 线性方程组存储占用大量内存、求解耗时的问题,研究大规模稀疏系数矩阵的压缩存 储及求解方法(王宝华，吴淑红，韩大匡，等.大规模油藏数值模拟的块压缩存储及 求解，石油勘探与开发，2014年04期)。高博禹等选用Eclipse数值模拟软件中的黑 油模型，应用分阶段油藏数值模方法及垂直平分(PEBI)网格划分技术对胜坨油田二区 沙二段第3砂层组进行了高含水期油藏数值模拟(高博禹，彭仕宓，黄述旺，等.高 含水期油藏精细数值模拟研究，石油大学学报，2005年02期)。这些研究虽然提高 了计算速度以及对地质特征的描述精度，但都没有对历史拟合的精度进一步探索。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于高含水期监测数据约束的油藏数值模拟方法，以对 不同水淹特征、剩余油分布特征的高含水开发阶段的油藏进行高精度数值模拟，为科 学的使用油藏数值模拟技术提供依据，达到提高采收率的目的。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于高含水期监测数据约束的油藏 数值模拟方法，所述的油藏数值模拟方法包括：

获取生产井、注入井及油藏数据，确定各井及油藏的动态参数及静态参数；

根据所述静态参数中的测井解释数据生成不同时间的水淹三维空间特征；

根据所述动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的剩余油分布规律；

根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压力与深度的 关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

对初始化后的所述地质模型进行历史拟合，生成历史拟合结果；

根据所述水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历史拟合结果进行油藏数值模拟 的历史拟合。

一实施例中，根据所述静态参数中的测井解释数据生成不同时间的水淹三维空间 特征，包括：

根据油藏目的层位的构造形态、检查井取心数据、沉积相分析数据刻画砂体分布 和连通模式；

从所述测井解释数据中提取不同时间测井解释成果；

根据吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、单井生产动态数据及所述检查井取 心数据及不同时间测井解释成果生成不同时间水淹状况和注入水流动方向；

根据所述砂体分布、连通模式、不同时间水淹状况及注入水流动方向生成不同时 间的水淹三维空间特征。

一实施例中，根据所述动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的剩余油分布 规律，包括：

根据所述检查井取心数据统计不同类型储层不同水洗状况的层数及厚度；

根据所述不同类型储层不同水洗状况的层数及厚度统计剩余油聚集储层的层数 及厚度；

根据所述剩余油聚集储层的层数及厚度整理不同时间的剩余油分布规律。

一实施例中，根据所述水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历史拟合结果进行 油藏数值模拟的历史拟合，包括：

将所述历史拟合结果与所述水淹三维空间特征及剩余油分布规律进行对比，生成 对比结果；

根据所述对比结果调整油藏数值模型参数，以提高历史拟合程度。

一实施例中，所述静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井 头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释 数据及断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地 层内岩石和流体的高压物性数据，沉积相分析数据。

一实施例中，所述动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油 剖面测试数据、水淹测井解释数据及检查井取心数据。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种基于高含水期监测数据约束的油 藏数值模拟装置，所述的油藏数值模拟装置包括：

参数获取单元，用于获取生产井、注入井及油藏数据，确定各井及油藏的动态参 数及静态参数；

空间特征生成单元，用于根据所述静态参数中的测井解释数据生成不同时间的水 淹三维空间特征；

分布规律生成单元，用于根据所述动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的 剩余油；

地质模型生成单元，用于根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压 力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

模拟拟合单元，用于对初始化后的所述地质模型进行历史拟合，生成历史拟合结 果；

油藏数值模拟单元，用于根据所述水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历史拟 合结果进行油藏数值模拟的历史拟合。

一实施例中，所述空间特征生成单元包括：

刻画模块，用于根据油藏目的层位的构造形态、检查井取心数据、沉积相分析数 据刻画砂体分布和连通模式；

成果提取模块，用于从所述测井解释数据中提取不同时间测井解释成果；

注水信息生成模块，用于根据吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、单井生产 动态数据及所述检查井取心数据及不同时间测井解释成果生成不同时间水淹状况和 注入水流动方向；

空间特征生成模块，用于根据所述砂体分布、连通模式、不同时间水淹状况及注 入水流动方向生成不同时间的水淹三维空间特征。

一实施例中，所述分布规律生成单元包括：

水洗状况信息统计模块，用于根据所述检查井取心数据统计不同类型储层不同水 洗状况的层数及厚度；

聚集储层统计模块，用于根据所述不同类型储层不同水洗状况的层数及厚度统计 剩余油聚集储层的层数及厚度；

分布规律整理模块，用于根据所述剩余油聚集储层的层数及厚度整理不同时间的 剩余油分布规律。

一实施例中，所述油藏数值模拟单元包括：

对比结果生成模块，用于将所述历史拟合结果与所述水淹三维空间特征及剩余油 分布规律进行对比，生成对比结果；

参数调整模块，用于根据所述对比结果调整油藏数值模型参数，以提高历史拟合 程度。

一实施例中，所述静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井 头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释 数据及断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地 层内岩石和流体的高压物性数据，沉积相分析数据。

一实施例中，所述动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油 剖面测试数据、水淹测井解释数据及检查井取心数据。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，实现了对不同水淹特征、剩余油分 布特征的高含水开发阶段的油藏进行高精度数值模拟，为科学的使用油藏数值模拟技 术提供了依据，达到了提高采收率的目的。具体地，针对高含水阶段，采用水淹测井 解释数据、检查井取心数据约束获得较高的历史拟合精度，能够更准确的定量化分析 油藏剩余油储量以及明确剩余油位置，能够更准确的模拟水淹特征的分布规律，研究 注入水流动方向以及波及的区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中基于高含水期监测数据约束的油藏数值模拟方法流程 图；

图2为本发明实施例中水淹三维空间特征的生成方法流程图；

图3为本发明实施例中大庆杏六中区S2-8砂体分布情况示意图；

图4A至图4C为本发明实施例中大庆杏六中区S2-8一次加密、二次加密和三次 加密的水淹情况示意图；

图5为本发明实施例中大庆杏六中区S2-8水淹特征示意图；

图6为本发明实施例中大庆杏六中区S2-8剩余油分布油藏数值模拟结果示意图；

图7为本发明实施例中生成不同时间的剩余油分布规律的流程图；

图8为本发明实施例中杏树岗三类储层一类独立表外不同水洗状况层数示意图；

图9为本发明实施例中杏树岗三类储层一类独立表外不同水洗状况厚度示意图；

图10为本发明实施例中杏树岗三类储层一类独立表外不同类型剩余油厚度示意 图；

图11为本发明实施例中油藏数值模拟的历史拟合流程图；

图12为本发明另一实施例中基于高含水期监测数据约束的油藏数值模拟方法流 程图；

图13为本发明实施例的油藏数值模拟装置的结构框图；

图14为本发明实施例的空间特征生成单元1302的结构框图；

图15为本发明实施例的分布规律生成单元1303的结构框图；

图16为本发明实施例的油藏数值模拟单元1306的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种基于高含水期监测数 据约束的油藏数值模拟方法，如图1所示，所述的油藏数值模拟方法包括：

步骤101：获取生产井、注入井及油藏数据，确定各井及油藏的动态参数及静态 参数；

步骤102：根据所述静态参数中的测井解释数据生成不同时间的水淹三维空间特 征；

步骤103：根据所述动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的剩余油分布规 律；

步骤104：根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地层压力分布或者压 力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化。

具体实施时，需要设置非线性分析控制参数：设置计算精度、迭代求解次数初始 化计算数据(初始化地质模型的三维压力及饱和度场数据和时间数据)。

步骤105：对初始化后的所述地质模型进行历史拟合，生成历史拟合结果；

步骤106：根据所述水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历史拟合结果进行油 藏数值模拟的历史拟合。

由图1所示的流程可知，本发明首先根据测井解释数据生成不同时间的水淹三维 空间特征，然后根据动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的剩余油分布规律， 进一步地，根据油藏的静态参数建立地质模型并初始化该地质模型，最后根据水淹三 维空间特征、剩余油分布规律及历史拟合结果进行油藏数值模拟的历史拟合。通过该 方法，实现了对不同水淹特征、剩余油分布特征的高含水开发阶段的油藏进行高精度 数值模拟，为科学的使用油藏数值模拟技术提供了依据，达到了提高采收率的目的。

步骤101中，确定的静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、 井头、井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态(包括顶面、底面构造图 等)、测井解释数据、地震解释数据及断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油 饱和度及原始地层压力参数，地层内岩石和流体的高压物性数据(包括相渗曲线、毛 管压力曲线、PTV数据等)，沉积相分析数据。

步骤101中，确定的动态参数包括：单井生产动态数据(产油量、产水量、产气 量、气油比、含水率、油压、套压、井底流压、配注量)、吸水剖面测试数据、产油 剖面测试数据、水淹测井解释数据及检查井取心数据。

步骤102中，需要根据上述静态参数中的测井解释数据生成不同时间的水淹三维 空间特征，具体实施时，如图2所示，包括如下步骤：

步骤201：根据油藏目的层位的构造形态、检查井取心数据、沉积相分析数据刻 画砂体分布和连通模式。图3中展示了大庆杏六中区S2-8砂体分布情况。

步骤202：从所述测井解释数据中提取不同时间测井解释成果，例如可以根据不 同加密期次进行提取。

步骤203：根据吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、单井生产动态数据及所 述检查井取心数据及不同时间测井解释成果生成不同时间水淹状况和注入水流动方 向。

步骤204：根据所述砂体分布、连通模式、不同时间水淹状况及注入水流动方向 生成不同时间的水淹三维空间特征。图4A至图4C分示出了大庆杏六中区S2-8一次 加密、二次加密和三次加密的水淹情况。

通过不同期次加密井的水淹解释分析，在加密井井柱剖面剩余油表征的基础上， 结合油水井生产动态及产吸剖面等测试数据，描述不同时期单砂层(体)的水淹特征 (图5大庆杏六中区S2-8水淹特征示意图)，指导油水井生产动态历史拟合和剩余油 分布预测(图6为大庆杏六中区S2-8剩余油分布油藏数值模拟结果示意图)。

步骤103中，需要根据所述动态参数中的检查井取心数据生成不同时间的剩余油 分布规律，具体实施时，如图7所示，包括如下步骤：

步骤701：根据所述检查井取心数据统计不同类型储层不同水洗状况的层数及厚 度。图8及图9分别统计了大庆杏树岗油田三类储层中一类独立表外不同水洗状况层 数和厚度。

步骤702：根据所述不同类型储层不同水洗状况的层数及厚度统计剩余油聚集储 层的层数及厚度。图10中示出了大庆杏树岗三类储层一类独立表外不同类型剩余油 厚度。

步骤703：根据所述剩余油聚集储层的层数及厚度整理不同时间的剩余油分布规 律。该步骤中，需要结合检查井取心数据划分剩余油类型，如薄片状剩余油即为各类 厚度单砂层厚度为0-0.2的顶中底部未洗厚度；顶部剩余油为其他厚度分级单砂层的 顶部未洗厚度；中部，底部同顶部；层间：所有厚度的全层未洗厚度。

步骤106中，需要根据所述水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历史拟合结果 进行油藏数值模拟的历史拟合，具体实施时，如图11所示，包括如下步骤：

步骤1101：将所述历史拟合结果与所述水淹三维空间特征及剩余油分布规律进 行对比，生成对比结果；

步骤1102：根据所述对比结果调整油藏数值模型参数，以提高历史拟合程度。

一实施例中，孔隙度允许修改范围为±30％；渗透率视为不定参数，可修改范围 ±3倍或更多；有效厚度，由于源于测井数据，与取心数据对比偏高30％左右，主要 是钙质层和泥质夹层没有完全挑出来，视为不定参数，可调范围-30％左右；流体压 缩系数源于实验室测定，变化范围小，视为确定参数；岩石压缩系数源于实验测定， 但受岩石内饱和流体和应力状态的影响，有一定变化范围；同时砂岩中与有效厚度相 连的非有效部分，也有一定孔隙和流体在内，在油气运移中起一定弹性作用。因而， 允许岩石压缩系数可以扩大一倍；相对渗透率曲线视为不定参数，允许作适当修改； 油、气的PVT性质，视为确定参数；油水界面，在数据不多的情况下，允许在一定 范围内修改。

图1、图2图7、图11中的可通过图12所示的流程图概括，本发明的油藏数值 模拟方法包括左右两个分支步骤，图12中已经详细记载，不再赘述。

本发明中，针对高含水阶段，采用水淹测井解释数据、检查井取心数据约束获得 较高的历史拟合精度，能够更准确的定量化分析油藏剩余油储量以及明确剩余油位 置，能够更准确的模拟水淹特征的分布规律，研究注入水流动方向以及波及的区域。

本发明实施例提供了基于高含水期监测数据约束的油藏数值模拟装置，如图13 所示，本发明实施例的油藏数值模拟装置包括：参数获取单元1301，空间特征生成 单元1302，分布规律生成单元1303，地质模型生成单元1304，模拟拟合单元1305 及油藏数值模拟单元1306。

参数获取单元1301用于获取生产井、注入井及油藏数据，确定各井及油藏的动 态参数及静态参数；

空间特征生成单元1302用于根据所述静态参数中的测井解释数据生成不同时间 的水淹三维空间特征；

分布规律生成单元1303用于根据所述动态参数中的检查井取心数据生成不同时 间的剩余油；

地质模型生成单元1304用于根据油藏的静态参数建立地质模型，并根据原始地 层压力分布或者压力与深度的关系，以及岩石、流体属性对所述地质模型进行初始化；

模拟拟合单元1305用于对初始化后的所述地质模型进行历史拟合，生成历史拟 合结果；

油藏数值模拟单元1306用于根据所述水淹三维空间特征、剩余油分布规律及历 史拟合结果进行油藏数值模拟的历史拟合。

一实施例中，静态参数包括：每口井的井位坐标、完井方式、射孔深度、井头、 井深、井斜及井轨迹数据，油藏目的层位的构造形态、测井解释数据、地震解释数据 及断层数据，目的层位的孔隙度、渗透率、含油饱和度及原始地层压力参数，地层内 岩石和流体的高压物性数据，沉积相分析数据。

一实施例中，动态参数包括：单井生产动态数据、吸水剖面测试数据、产油剖面 测试数据、水淹测井解释数据及检查井取心数据。

一实施例中，如图14所示，空间特征生成单元1302可以包括：刻画模块1401， 成果提取模块1402，注水信息生成模块1403及空间特征生成模块1404。

刻画模块1401用于根据油藏目的层位的构造形态、检查井取心数据、沉积相分 析数据刻画砂体分布和连通模式；

成果提取模块1402用于从所述测井解释数据中提取不同时间测井解释成果；

注水信息生成模块1403用于根据吸水剖面测试数据、产油剖面测试数据、单井 生产动态数据及所述检查井取心数据及不同时间测井解释成果生成不同时间水淹状 况和注入水流动方向；

空间特征生成模块1404用于根据所述砂体分布、连通模式、不同时间水淹状况 及注入水流动方向生成不同时间的水淹三维空间特征。

一实施例中，如图15所示，分布规律生成单元1303包括：水洗状况信息统计模 块1501，聚集储层统计模块1502及分布规律整理模块1503。

水洗状况信息统计模块1501用于根据所述检查井取心数据统计不同类型储层不 同水洗状况的层数及厚度；

聚集储层统计模块1502用于根据所述不同类型储层不同水洗状况的层数及厚度 统计剩余油聚集储层的层数及厚度；

分布规律整理模块1503用于根据所述剩余油聚集储层的层数及厚度整理不同时 间的剩余油分布规律。

一实施例中，如图16所示，油藏数值模拟单元1306包括：对比结果生成模块 1601及参数调整模块1602。

对比结果生成模块1601用于将所述历史拟合结果与所述水淹三维空间特征及剩 余油分布规律进行对比，生成对比结果；

参数调整模块1602用于根据所述对比结果调整油藏数值模型参数，以提高历史 拟合程度。

本发明中，针对高含水阶段，采用水淹测井解释数据、检查井取心数据约束获得 较高的历史拟合精度，能够更准确的定量化分析油藏剩余油储量以及明确剩余油位 置，能够更准确的模拟水淹特征的分布规律，研究注入水流动方向以及波及的区域。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程 序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件 方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序 代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流 程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的 每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些 计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设 备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执 行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方 框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包 括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算 机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或 方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。