油藏数值模拟自动历史拟合方法研究及应用

油藏数值模拟的历史拟合过程中模型参数多、可调整自由度大，目前普遍采用实验校正法进行拟合，主观随意性大且费时多。引入最优化理论建立目标函数，以渗流方程和油藏的边界条件、初始条件为约束条件，将历史拟合转化为非线性规划中求解定义在n维空间的函数极值问题，用改进的共轭梯度法求解，基本解决了收敛问题。拟合过程中调整参数的原则为：不确定优先，敏感优先，先全局后个别，为减少调整参数，用解析函数表达相对渗透率与饱和度的关系，将模拟区域按油藏地质和井网条件划分为若干小区，分区拟合。对某封闭小断块油藏的区块与单井综合含水和地层压力进行自动历史拟合，调整的主要参数是相对渗透率和渗透率，计算了126次，拟合结果与实际动态相符。     

裂缝性低渗透砂岩油藏数值模拟历史拟合方法

针对裂缝性低渗透砂岩油藏的地质特点和渗流特征,论述了油藏数值模拟历史拟合的技术方法及侧重点。应用大芦湖油田樊12井区双孔双渗油藏模型研究了裂缝性低渗透砂岩油藏历史拟合中裂缝渗透率、裂缝密度、裂缝重力泄油等敏感性影响因素,确定了该油藏模型历史拟合参数调整的有效范围。结合史南油田史深100块、大芦湖油田樊107块等裂缝性低渗透砂岩油藏的数值模拟研究,阐述了对该类油藏的地层压力、油田综合含水率以及单井压力和含水率拟合的方法,分析了油藏网格模型方向性、油藏压力敏感性、压裂裂缝等因素对裂缝性低渗透砂岩油藏数值模拟历史拟合的影响。     

聚合物驱多参数数值模拟自动历史拟合方法

为了解决聚合物驱历史拟合涉及参数多、工作量大、花费时间较长等问题,从聚合物驱数值模拟基本原理出发,在多参数历史拟合影响因素研究的基础上选用应用较为广泛的ENKF方法进行聚合物驱自动历史拟合方法的探索研究,并针对聚合物驱历史拟合参数非线性特征进行改进,采用ESMDA方法研制了自动历史拟合软件,且对实际区块进行了聚合物驱历史拟合。研究结果表明聚合物驱多参数数学模型可以较好地反映油藏中聚合物驱替的基本规律,通过综合调整聚合物的吸附量、黏浓关系、残余阻力系数、不可及孔隙体积等参数,模拟结果与油藏实际动态相符,达到历史拟合的目的。所建立的自动历史拟合的数学模型满足方法要求,所研制的自动历史拟合软件可以降低模型计算结果系统误差。实际测试结果表明：全区含水趋势基本符合历史动态,累积产油量误差为3.8%,单井拟合结果较好,单井拟合符合率为81.2%,满足聚合物驱历史拟合要求。     

油藏动态自动历史拟合的发展与现状

本文论述油藏自动历史拟合发展过程、主要途径及有关概念,提出多参数自适应历史拟合序贯搜索法,并在SUN工作站上开发计算机程序.文末附有软件运行实例.     

油藏模拟技术在渤海油田的应用

油田开发和生产中重大问题的决策，主要靠全体油藏模型来解决。单井径向、剖面和井组模型做为辅助模型，可解决全体油藏模型难以解决和无法解决的问题。要使油藏模拟结果同油田生产实际相符合，关键是建立一个同油田地质模式相适应的油藏模型和对油田进行生产历史拟合。搞好油藏模拟生产历史拟合的关键是正确使用拟函数和调整模型的输入参数。在油藏模拟中对一些具有不确定性的重要输入参数和限制条件，要进行敏感性分析。通过实例说明油田开发和生产中的许多问题，有可能通过油藏模拟研究得到合理解决。     

大规模角点网格计算机辅助油藏模拟历史拟合方法研究

开展了大规模角点网格地质建模和油藏数值模拟应用研究,并研制了角点网格完井射孔层位辅助软件工具,解决了地质模型和数值模拟模型之间的衔接问题。提出了一种计算机辅助历史拟合方法,该方法采用油藏数值模拟自动历史拟合的数学模型。利用油藏数值模拟的成熟技术和专家知识,研制了历史拟合影响因素分析和计算机辅助优化拟合软件,根据主控因素,分3个层次,将历史拟合由初步拟合到精细拟合,提高了高含水油田剩余油分布预测数值模拟研究的可靠性和计算效率。该方法应用于苏丹Greater Unity油田的开发调整,取得了很好的效果。     

基于多次数据吸收集合平滑算法的自动油藏历史拟合研究

针对常见历史拟合方法存在计算量大、油藏参数更新异常、油藏模型修正失真等问题.采用集合平滑算法,通过引入集合卡尔曼滤波算法(EnKF)中多次迭代思路,对相同数据重复吸收,推导出多次数据吸收集合平滑算法(ES-MDA)的核心公式,并编写了自动油藏历史拟合软件.以北海布伦特油田海相砂岩油藏为例,将基于ES-MDA算法的油藏自...     

中高含水期边底水砂岩油藏历史拟合方法——以阿利斯库木油气田白垩系M-Ⅱ层北区为例

历史拟合是油藏数值模拟中的关键环节,其质量高低直接决定后期开发预测精度和调整方案的可靠性。带气顶的边底水油藏由于注入水和天然水共同作用,油水分布更加复杂、拟合难度大。为了提高中高含水期边底水砂岩油藏地层压力、产油量、含水率等主要开发指标的历史拟合精度,以阿利斯库木油气田白垩系M-Ⅱ层北区为例,通过井震结合确定了油藏构造和油水、油气界面,并以单砂体为单元建立了油藏精细地质模型,逐井逐层修正油气水分布。建立了试井渗透率与测井解释渗透率关系修正渗流模型。通过以油井为中心、井组为单元的生产动态分析确定的见水方向和见水层位为依据,修改方向渗透率,研究了拟合注入水对开发指标的影响。应用物质平衡方法确定边底水能量及油藏驱动方式,利用水体卡和虚拟注水井等技术拟合边底水对开发指标的影响。矿场实施效果证明,数值模拟确定的剩余油分布符合率高,推荐的开发调整方案改善了油田开发效果。     

油藏数值模拟历史拟合质量评价方法

文中结合油藏数值模拟的基本理论及实际工作经验,提出了一套油藏数值模拟历史拟合质量评价方法。该方法采用多个量化指标,从不同层面综合评价地质模型拟合质量,形成了用以快速确定拟合调整目标和方向的算法思路,初步实现了拟合质量评价的定量化、标准化和流程化。利用该方法对平方王油田滨8-3块精细地质模型进行了历史拟合质量评价和辅助调整,实际应用效果良好。     

国外相对渗透率计算方法对比与分析

随着油田开发的进一步深入,油藏属性参数变化规律及其变化机理的研究越来越重要。油水相对渗透率曲线是油水两相渗流特征的综合反映,是油藏数值模拟工作最基础的资料之一,如何准确认识、合理选取并处理油水相对渗透率曲线越来越得到重视。准确计算相对渗透率,确定相对渗透率曲线能够有效确定油气水在储油层中的分布、利用相渗透率资料分析油井产水规律。国外在研究方法和手段上取得较大进展,相对渗透率计算方法主要分为分析法、半分析法和历史拟合法3类,分别具有优缺点,对中国一些经过长期注水开发的成熟油田后期开发具有指导和借鉴意义。     

水驱油藏时移地震叠前匹配反演——西非深水扇A油田时移地震研究实例

水驱时移地震研究即是将基础数据与监测数据的地震响应差异翻译为油藏特征的变化。以深水扇油藏水驱开发时移地震研究为例, 本文探讨了应用基于岩石物理研究的地震叠前匹配反演获得水驱开发敏感弹性属性体及其差异体的方法。通过流体替代开展岩石物理分析, 对水驱过程中岩石物理参数的流体敏感性进行排序, 确定匹配反演目标属性; 深入讨论了影响匹配反演效果的子波、约束模型及关键参数等三个主要因素。匹配反演获得的多种水驱流体敏感属性体及其差异体为后续剩余油分布预测及油藏开采部署提供了可靠依据。     

An Automatic History Matching Module with Distributed and Parallel Computing

Abstract

The data assimilation process of adjusting variables in a reservoir simulation model to honor observations of field data is known as history matching and has been extensively studied for a few decades. However, limited success has been achieved due to the high complexity of the problem and the large computational effort required in the real fields. Successful applications of the ensemble Kalman filter (EnKF) to reservoir history matching have been reported in various publications. The EnKF is a sequential method: once new data are available, only these data are used to update all the unknown reservoir properties while previous geological information is unused directly. In this method, multiple reservoir models rather than one single model are implemented, and each model is called a member. Conventionally, the impact of each member on the updating is equally treated. Another approach is the weighted EnKF. During the updating, the method weighs the contribution of each member through the comparison between the simulation response and the measurements. Better matching performance has been found in the weighted EnKF than in the conventional EnKF. To improve computational efficiency, two-level high-performance computing for reservoir history matching process is implemented in this research, distributing ensemble members simultaneously while simulating each member in a parallel style.

An automatic history-matching module based on the weighted EnKF and high-performance computing is developed and validated through a synthetic case operating from primary, waterflooding to flooding of water alternating with gas. The study shows that the weighted EnKF improves the matching results, and the high-performance computing process significantly reduces the history matching execution time.     

基于单井敏感性局域化EnKF的油藏辅助历史拟合方法

常用的油藏自动历史拟合算法多数存在梯度计算不准确、产生伪相关性等问题,导致参数修正错误、模型反演失真。通过建立一种基于单井动态敏感性的局域化集合卡尔曼滤波（FMM-CL-EnKF）历史拟合方法,解决了传统距离截断方法处理伪相关性时与实际地层状况不匹配的问题。基于程函方程,根据地质模型静态参数场信息,快速追踪压力波从井点到地层网格的传播时间确定各单井动态最大敏感性区域,从而构建局域化矩阵。同时,结合集合卡尔曼滤波（EnKF）方法,实现数据同化方法梯度的矫正,减弱伪相关,通过逐步拟合生产动态达到更新油藏模型和获取最优估计的目的。概念算例和矿场算例的计算结果表明,FMM-CL-EnKF方法在模型集合生产动态拟合效果及反演模型参数场准确性等方面均优于标准EnKF方法。     

基于双差反演策略的时移地震AVO反演

叠前时移地震资料中包含着重要的振幅随炮检距变化(AVO)信息。对时移地震资料反演可以得到油藏开发前、后弹性参数的动态变化,进而能够勘探剩余油分布、优化注采方案、提高油田采收率等。但是由于不同年份时移地震数据间的反演不一致性常造成反演假象,导致不正确的解释结果。为解决上述问题,将时移全波形反演中的双差反演策略引入时移AVO反演;同时,使用改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程作为正演方程进行时移地震AVO反演。模型测试结果显示,所提的基于双差反演策略的时移地震AVO反演方法不易受基准模型的反演质量、基准模型反演和监测模型反演行为的不一致的影响,可以有效压制目标区域外的反演假象,使反演结果集中在目标区域,从而准确地反映储层变化,提高了目标区域的反演精度,并减小油藏解释的误差。该方法还具有较强抗噪性,可稳定、准确地反演储层的纵、横波阻抗变化,并有效地反映上覆地层压力变化造成的微小纵、横波阻抗变化。     

基于贝叶斯理论的四维地震与生产动态数据的油藏历史拟合新方法

针对油藏历史拟合现有方法效率低、准确度差和难以拟合地震数据的不足,研究改进了多次数据吸收的集合平滑（ES-MDA）算法,提出了一种基于四维地震数据和井口生产数据的油藏历史拟合新方法。该方法通过对四维地震数据的粗化与稀疏化处理,并基于岩石物理学模型,建立起油藏状态与地震波响应的数学模型,形成油藏流体—地震属性耦合模拟程序;最后通过对ES-MDA算法的适应性改进,将由四维地震监测获得的纵波波阻抗数据与井口生产数据结合,实现四维地震与井口生产数据的联合历史拟合。对某海相油藏的应用研究表明,基于四维地震数据的油藏历史拟合方法增加了油田生产全过程油藏流体状态约束条件,历史拟合后的地质模型质量得到明显改善。     

油藏动态监测技术:时延(四维)地震述评

近年来,时延地震(又称四维地震)油藏动态监测技术发展迅速,已成为一种新的油藏管理工具,在许多油田,尤其是海上大油田已进行了多方面的应用,取得了良好效益。岩石物理研究的深化和相关技术的发展,促使时延地震的应用领域不断扩大、精度日益提高。目前,时延地震除监测采油变化和驱油效果及流体前缘、寻找死油区外,还用来监测断层封堵或渗漏性。其资料采集的关键是提高可重复性和信噪比。为了确保最终的地震差异是由储层中流体的变化所引起,资料处理中进一步发展和应用了互均化、归一化和面元重组等技术和新老数据同步处理原则。资料解释在直接解释、反演与属性分析基础上,发展了地震史匹配和动态油藏描述,并与其他学科和技术有机结合、综合分析,以减少解释的多解性。在降低项目投资风险与可行性分析方面,也有明显进展。在开展时延地震项目时,应充分考虑该技术的应用条件和局限性。随着研究的深入、技术的进步和应用实践的增多,时延地震将会显示出更加美好的应用前景。     

时移地震AVO反演在油藏定量解释中的应用

时移地震叠前资料包含重要的振幅随偏移距变化(AVO)信息,能用于区分不同油藏参数变化及进行油藏定量解释。依据油田实际情况,确定适合计算疏松砂岩纵、横波速度和密度的岩石物理模型,并依据该模型通过求解精确Zoeppritz方程来正演模拟油藏含油饱和度与有效压力变化时的地震AVO响应,分析了利用时移地震AVO反演区分油藏参数变化、实现油藏定量解释的可行性。根据Aki和Richards的简化AVO方程,详细推导了利用岩石物性与地震属性的近似关系进行时移地震AVO反演的计算公式。试验结果表明,在S油田进行时移地震AVO反演是可行的,推导的时移地震AVO反演计算方法能有效地分离油藏含油饱和度和有效压力的变化,真正实现对油藏的定量解释。     

Assisted History Matching Using Streamline Simulation

The quantity and quality of the information obtained from modern reservoir characterization techniques is still not sufficient to perfectly represent the reservoir. Therefore, reservoir models must be calibrated in order to provide a more reliable production forecast. This process is called production history matching. History matching is one of the most time-consuming tasks of a reservoir study due to the complexity of the process, multiple acceptable solutions, and demand for specialist knowledge. Many times this task is still based on a trial and error procedure, which is normally very inefficient because it involves a large number of cycles. This paper shows that it is possible to integrate the experience of the professionals involved in the process with some automatic techniques to accelerate the process and to obtain better solutions. This process is called Assisted History Matching. The use of streamline simulation as a complementary technique is applied to allow a better understanding of fluid flow behavior on the reservoir, mapping heterogeneities location, and then choosing adequate geological parameters, such as permeability and porosity, according to the identified flow patterns. Reservoir parameters are modified along blocks mapped by the streamlines. Automatic procedures are then applied along with parallel computing to find the best combination of the selected parameters. The methodology was applied to a complex real field where satisfactory results were obtained.     

模糊聚类在三维地震参数处理中的应用

三维地震参数是一个庞大的三维数据体，能从不同侧面反映储集层的特征。通过对三维地震参数的分析，可以评估油藏表征的参数（沉积相、构造、生长历史、流体饱和度等）。针对传统的聚类方法不能很好地综合考虑各个参数之间的相似程度，提出了用模糊C-均值聚类（fuzzy c-means clustering，简称FCM）对三维地震参数进行处理。从三维地震参数和油藏表征参数之间的关系出发，采用模糊C-均值聚类方法对三维地震参数进行处理，依此评估油藏表征的参数。测试结果表明，模糊C-均值聚类方法能够对三维地震参数进行较为准确的分类，并为储集层的研究提供了很好的依据。