油藏数值模拟经验交流

奔跑的少年

刚上研究生时是2020年12月底，最早开始接触油藏数值模拟，开始使用的是斯伦贝谢公司的Eclipse油藏数值模拟软件，接手的是一个煤层气数值模拟的小项目，当时身边甚至整个学院都没有专业人士可供参考咨询，通过导师介绍了一个做这方面的博士，跟着他线上学习并实操。当时确实什么都不会，关于煤层气、油藏等各种基础知识都不会，甚至软件里面大多数英文都认不全，可以说是纯纯的零基础入门，而且软件很多bug，比如有些软件版本只能在特定系统运行，需要保持英文状态等等，不然就出现闪退等各种问题。就在这样的条件下开始了紧张的项目工作，其实也是无从下手，哪怕有博士指点也根本不知道要干什么，怎么干。讲了很多我也一知半解，只能录了视频照着软件一个个点，只知道点哪个按钮，结果会怎样变化，我要达到什么样的结果就不停地调这些数，脑子里一片迷糊，不知道这些参数的实际意义，也没有基础概念很抽象。熬了几周项目才勉强结束，现在回想起来也别有一番滋味。时隔近3年，重新翻开报告，惨不忍睹，经过三年的积累和沉淀，报告中的各种错误以及在操作过程中的一些错误现在可一眼便知，并且针对当初的问题也有了新的思路和更好的解决方法，思维有了质的提升。因此，我认为我可以以一个过来人身份谈谈自己在学习油藏模拟过程中的一些心得和感受，供大家参考和学习。

1.基础知识是重中之重

如果是新入门一个领域，比如我之前学习的是固体矿产勘查的相关知识，初入煤层气领域，完全不懂该方面的知识，这时候就非常有必要先恶补油藏这方面相关的知识。虽然我入门就是煤层气这类非常规气藏，但我还是建议从常规油藏开始，因为常规油藏不涉及吸附、双孔模型等，非常规里面的一些概念理解起来相对更难一些。常规油藏相对好理解一些，油气水都在岩石孔隙里，模拟的时候直接将模型每个网格设置孔隙度渗透率等参数，每个网格里的油气水流体都存在岩石的孔隙里，可以直接赋值，最简单的开发方式就是降低井底压力，油藏压力与井底压力形成压力差促使油气水流向井底并采出地面。模拟的时候按照这个思路，注意各个细节大体不会错。在非常规里面，比如我模拟煤层气开发，就需要知道煤层气的生产过程是怎样的，如果煤层气是怎样生产开发的都不知道，何谈模拟？我买了一本煤层气领域相关的书《煤层气地质》，了解了煤层气领域中的一些基本知识，比如在煤层气赋存理论中，最核心的是朗格缪尔吸附理论，也就是在一定的压力下，煤层气是吸附在这些煤表面的，这就与常规油藏有了差别，流体并没有赋存在岩石的孔隙里，这时候该如何模拟这个过程呢？排水降压开发煤层气，降压后煤层气从哪里流向井底呢，并不像常规油气藏那样每个岩石之间有孔隙可供流体流动，通过学习可以知道煤层气模拟大多采用了经典的双孔单渗Warren-Root模型，这个模型就与实际符合上了，就用这个模型可以代表煤层气储层，一个煤岩块包含了基质和裂缝系统，基质提供气源，在一定压力的条件下气体吸附在基质上，当压力降低时，吸附在基质上的气体就会解吸并扩散至裂缝系统参与流动。当然在今后的学习中也了解到并不是一定要采用Warren-Root模型，也可以采用离散裂缝模型甚至三孔模型，在这个过程中我也顺藤摸瓜式的学习了离散裂缝模型的基本操作流程。想通这个整体思路以后就可朝着这个方向搭建基本模型了，通过后面的基础知识学习还会了解到控制产气的一些因素，通过调整这些参数指导整个煤层气系统是怎样发生变化的，各个参数对应的是哪个过程，怎样来达到自己的预期并且与实际现场匹配。这就是基础理论与实践操作的一些思考，带着问题去操作去学习，这时候你就可以有针对性的去找相关教程或请教相关专家，不然很有可能买了很多教程，偏离了方向，耽误了大量时间精力和金钱。

2.软件操作手册是自己的导师

在有了基础知识之后，再看模拟的一些教程会容易理解一些。在多数情况下，你做的东西很难以最小的成本找到一个跟你研究方向完全一致的专业人士来指导你，就算找到，别人也大概率不会给你原始模型参考或者免费给你指导。这时候软件自带的手册就发挥了极大的作用，比如我在用Eclipse做煤层气模拟时，主要参考Eclipse Reference Manual，里面有按字母排序的关键字列表；Eclipse Technical Description，有技术手段分类描述，比如需要建立煤层气模型，在此目录中可以找到“12 Coal bed Methane model”，这里描述了建立一个煤层气模型需要的关键字使用，以及关键字背后的机理；Simulation Data Sets有软件自带的例子，如E100 Datasets中的“5 Coal Bed Methane”是软件自带的煤层气建模的例子，有实例即可照着做，利用例子所用的关键字换自己项目的参数即可。在手册里面我们还会知道如何选择模拟器，学过基础知识我们就会知道煤层气通常采用黑油模型，此外，还有组分模型和热采模型等，那么我们为什么选择黑油模型呢？基础知识告诉我们，煤层气主要是甲烷，含量达98%以上，含有少量氮气和二氧化碳等，基本可以忽略不计，因此大多时候我们将煤层气看作只有一种气体的组分。操作手册告诉我们E100黑油模拟器主要模拟相态相对简单，温度变化可以忽略的油藏，主要用于油气水三相，干气、湿气等油气藏衰竭开发，煤层气就是典型的干气/湿气衰竭开发，属于气-水两相， E100黑油模拟器正是模拟这样的油藏的。但是从中我们也可以思考，如果是注CO2开发条件我们如何模拟呢。操作手册告诉我们E300组分模拟器适用相变化较大的油气藏，也就是不同的气体含量变化很大，在开发过程中组分会发生较大的变化，温度变化可以忽略，单相态物质交换的模拟器，凝析气藏、挥发性油藏、混相驱油藏，例如有些煤层中二氧化碳和氮气含量很高，甚至超过甲烷的含量，此时存在三种不同的气相物质，E100黑油模拟器就不再适用这种情况，E300组分模拟器适用于这类单相态多组分的模型。软件操作手册里的知识如果能够完全理解的话足以使你成为一个油藏数模专家。

3.由点到线在到面

最好的学习方式是有一个项目和一款商业软件为开头，以此为一个点开始慢慢学习。比如我就是从煤层气模拟项目开始，以此为切入点入门，然后在慢慢展开学习。我在小项目完成后又买了一些油藏数值模拟的书籍，并且又找了一些现有的资料进行系统的学习和实操，在夜深人静时一个人琢磨该怎么布局，该按照怎样的流程让模拟成为一个工具来实现自己的想法。看了一些教程和书籍之后对模拟有了更深刻的见解，大多数在做模拟之前都应该是建模，因为建模-模拟才是一个相对完整的数模流程，这在模拟软件里面称之为前处理，我直接上手模拟可能就有点本末倒置的意思了。基于斯伦贝谢的软件，我又开始琢磨Petrel地质建模，与Eclipse可直接对接，相对更方便。一个准确的模型是模拟的基础，模型都不对或者不够精确怎么能得出合理的模拟结果呢？到这里就把建模和模拟串起来了，网上有大量的地质建模教程，跟着教程做一遍，用自己的数据套用一遍基本能够搭建起来大致的模型。在建模里其实最大的困难在于已有资料的整理和替代，因为练习的数据往往都是给的标准的数据，直接导入软件即可，据说官方的线下培训也是这种标准数据，个人认为意义不是很大，成本太高，甚至让人产生思想固化，形成没有某一个数据就无法建立这个模型的想法。比如没有地震数据就不能构建断层数据？没有标准的测井数据就不能建立属性模型？其实不是这样的，这些数据也可以由其他的数据来替代，如地震的断层数据可以用层面断层线数据自己绘制，属性数据也可以不用以测井数据为基础建立，可以采用合适的公式进行拟合或者以相关图件进行手动赋值。我刚开始就会陷入这样的误区，很多时候都在纠结其中某一项数据的有无而耽误很多时间，只是数据更多模型更精确而已。现在看来，即使有很少的数据我也可以构建一个相对准确的地质模型。在这个过程中你会遇到很多困难，自己没有学过的知识太多太多，比如在建模中常常会做地震解释，时深转换等，还有一些测井数据数据的校正，还有属性建模里面的一些地质统计学的一些方法，离散裂缝模型的构建等等，这些都是一些自己没有接触过的东西，也是跟着教程遇到哪里不会就学习哪里，是一个慢慢学习的过程。好在这个并不着急，自己可以花费大量时间细致学习，从而完成一套由点到线在到面的流程。不断完善模型直到自己满意后又到了数值模拟阶段，随着自己认知的深入，又体会到了油藏流体高压物性的重要性，没有这些流体的相关概念也是一片模糊的，不知道石油在地下和地面的状态，以及油藏在采出后会脱气，其体积和流体的一些属性会发生较大改变，这对油藏模拟至关重要。至此，我又开始学习油层物理等相关基础知识了，买了《油层物理学》、《渗流力学》、《油藏工程》慢慢学习，没有这些知识模拟也是无法开展的。在学习过程中我加入了很多学习交流的圈子，并经常活跃于相关圈子虚心交流学习，甚至打电话给软件总部咨询，遇到相关了解的人我都会虚心请教。后来我又学习了压裂、驱替等模块，我明显发现后面的软件我学的越来越快，就这样，在一些新手眼里我也就成为了所谓的专家。其实回想自己的学习过程，一开始觉得给我指导的各位专家很厉害，但是在自己学会以后觉得部分专家可能也不过如此，这就是不断学习实践和积累的过程，在这个过程中自己的技能和认知水平也在不断提高。从基础知识到实践，从点到线在到面，地质建模也类似于这么个流程，点生线、线生面、面生体，建模-模拟-生产管理形成一个闭环，当你完成一个闭环的学习后可能也就成为油藏数值模的专家了。这个学习流程是适合我的，所以跟大家分享参考，希望对刚入门的初学者有一定帮助。

4.高人指点是锦上添花

正如前面所说，找到一个跟自己所做内容完全相关的专家非常困难。这时候就需要放低姿态向任何能够给你提供意见的人请教，他们可以是相关论文作者，可能是论坛大神，可能是高校教师，可能是专业的油服人员，也可能是民间高手。我在学习过程中上面所有的相关人员都请教过，论文作者可能已经工作没有回复，论坛大神可能会给你一些思路，高校教师会给你很大帮助，他们很乐于帮助追求进取虚心学习的同学，专业的油服人员和民间高手可能会提供付费咨询，这对于学生来说可能会有一定经济压力。其实最好的资源就是自己学校或者身边认识的人，如果身边有这方面的人可以共同学习，如果有机会最好跟他们一起坐在办公室学习交流，遇到问题可以随时问随时解决，这样可极大地节约时间，快速掌握软件。

当你开始准备进行学习油藏数值模拟时，你可以先咨询前辈目前使用较多的流行的软件，因为市面上这些软件很多，各有优势但基本原理都差不多。建议选择一款更全面的软件进行学习，确定好软件后就可以去搜集各类学习资料了，最好有一套完整的视频照着做一遍，在照着做的过程中就要思考怎样把自己的数据套进去，怎样用已有的数据去替代教程中的数据。我当初就选择了斯伦贝谢的软件，后面想想其实还是挺不错的，集合了建模、模拟、压裂、地应力等油藏整套流程的操作，基本涵盖了油藏中所有需要用到的模块，但是部分模块相对于斯伦贝谢的软件更专业，比如做地震解释方面，虽然Petrel里面也有这个模块，但相对于Landmark等专门做解释的软件来说可能还是有些差距；比如在模拟方面，CMG在热采、组分模拟方面做的更好，虽然个人没有学习CMG软件，但是学会一款油藏软件后这类软件都可以很快上手。

载物

小伙很优秀啊，三年就是专家了，其实从学习数模而言CMG是更容易入手的，因为template比较多。

haoll

666666

奔跑的少年

载物 发表于 2023-5-9 09:28
小伙很优秀啊，三年就是专家了，其实从学习数模而言CMG是更容易入手的，因为template比较多。

没有没有，外行看热闹系列，真实也就入门水平。目前正学习CMG中，确实更好学一些