【摘 要】本文以七區(qū)西館下為例，對數(shù)值模擬中的不收斂性問題進行了分析，從地質(zhì)模型網(wǎng)格劃分、屬性參數(shù)、PVT表、相對滲透率選取、模型初始化等角度進行分析并提出解決途徑，改善了模型的收斂性，計算時間大幅縮短，提高了數(shù)值模擬工作效率。

【關(guān)鍵詞】數(shù)值模擬;收斂性;調(diào)整方法

七區(qū)館下段由天然能量開發(fā)轉(zhuǎn)換為注水開發(fā)。在方案編寫時采取了數(shù)值模擬研究。地質(zhì)模型采用Direct建立，網(wǎng)格步長20*20*0.9米，網(wǎng)格數(shù)量93*215*52=103.97萬個，其中活網(wǎng)格數(shù)量24.59萬個，采用ECLIPSE油水兩相黑油模型進行模擬，由于網(wǎng)格數(shù)量大，開發(fā)歷史長，數(shù)模計算量大，模型建立初期，進行一次模擬時間長達78小時，因此，需要從檢查模型的收斂性入手，提高模擬速度，提高模擬效果。

1.模型不收斂的原因分析

通過對數(shù)值模擬的基本原理和算法進行分析，模型不收斂的原因很多，網(wǎng)格參數(shù)，屬性參數(shù)，流體PVT參數(shù)，巖石相滲曲線，毛管壓力曲線，相滲曲線端點標定，初始化，井軌跡，垂直管流表都會造成模型不收斂，具體分析如下。

1.1網(wǎng)格部分：網(wǎng)格正交性差和網(wǎng)格尺寸相差太大是導致不收斂的主要原因之一。正交性差會給矩陣求解帶來困難，而網(wǎng)格尺寸相差大會導致孔隙體積相差很大，大孔隙體積流到小孔隙體積常會造成不收斂。

1.2屬性參數(shù)：不合理的插值計算會導致屬性分布很差，主要是地質(zhì)屬性計算插值時由于異常點，導致屬性分布不合理造成收斂性變差。

1.3流體PVT參數(shù)：流體PVT參數(shù)會有兩種可能的問題，一是數(shù)據(jù)不合理導致了負總壓縮系數(shù)，二是壓力或氣油比范圍給的不夠?qū)е履Ｐ蛯VT參數(shù)進行了外插。

1.4巖石相滲曲線和毛管壓力曲線：ECLIPSE不會對輸入模型的相滲曲線和毛管壓力曲線進行光滑，將會應用每一個輸入飽和度和相滲值，所以要保證輸入的參數(shù)是合理的。通常的問題有飽和度和相對滲透率的數(shù)據(jù)位數(shù)過多、飽和度值太接近，導致相滲曲線的傾角變化很大、飽和度有很小變化但相對滲透率發(fā)生了很大變化。

1.5模型初始化不合理：初始化最容易發(fā)生的問題是在初始時模型不穩(wěn)定，流體在初始條件下就會發(fā)生流動，這也會導致模型不收斂。造成模型初始不穩(wěn)定的主要有賦網(wǎng)格飽和度和壓力值和初始含水飽和度場不匹配。

2.解決辦法

2.1加強網(wǎng)格質(zhì)量檢查，提高網(wǎng)格正交性和分布范圍。網(wǎng)格正交性差通常是在建角點網(wǎng)格時為描述斷層或裂縫的走向而造成的。在此情況下，通過調(diào)整邊界，使邊界與主斷層走向平行，這樣一方面網(wǎng)格可以很好地描述斷層，另一方面正交性也很好。重新定義網(wǎng)格劃分，在平面上最好讓網(wǎng)格大小能夠較均勻，在沒有井的地方網(wǎng)格可以很大，但最好能夠從大到小均勻過渡，對局部大網(wǎng)格區(qū)域?qū)嵤┘用?，縱向上對層厚再細分。對每層都在三維顯示中檢查。調(diào)整后，網(wǎng)格體積變化范圍由50-850m3調(diào)整為120-520m3。同時在ECLIPSE里用MINPV關(guān)鍵字可以把小于設定孔隙體積的網(wǎng)格設為死網(wǎng)格，參與計算的活網(wǎng)格數(shù)量由24.59萬個調(diào)整為22.18萬個。

2.2光滑屬性參數(shù)，截斷異常屬性值。對原模型進行修改，在盡量用地質(zhì)模型的數(shù)據(jù)的前提下，利用光滑工具對異常值進行修正，并加一些控制點使屬性合理分布。調(diào)整后X，Y方向的滲透率相等或級差不大，在井連通網(wǎng)格的Z方向滲透率大于30×10-3μm2。

2.3流體PVT參數(shù)。檢查PRT文件中的WARNING信息后發(fā)現(xiàn)，在油藏壓力范圍內(nèi)有負總壓縮系數(shù)的警告，通通過修改PVT表，把壓力應該覆蓋所有范圍，包括注水后的壓力上升后的壓力，提高收斂性。在ECLIPSE中通過EXTRAPMS關(guān)鍵字控制PVT插值，進一步提高收斂性。

2.4巖石相滲曲線和毛管壓力曲線。對相滲曲線進行標準化，檢查相滲曲線的導數(shù)，導數(shù)要光滑。同時保證相對滲透率數(shù)值有兩位小數(shù)。在三維顯示中檢查標定完的PCW，通過給PCW調(diào)整為0.06MPa，控制毛管壓力。在計算中，輸出每個網(wǎng)格標定后的相滲曲線進行檢查。重新進行調(diào)整。

2.5修改初始化方法。受地質(zhì)認識和井的投產(chǎn)時間影響，測井二次解釋的含油飽和度不一定符合實際因此，數(shù)模采用的模型網(wǎng)格的壓力和飽和度值由直接賦值改為通過油水界面及參考壓力來進行初始化計算。并進行毛管壓力的端點標定，這樣毛管壓力會穩(wěn)住每個網(wǎng)格的水，在初始條件下不會流動。本模型共劃分了四個平衡分區(qū)，建立了四個解析水體，通過數(shù)模軟件本身，實現(xiàn)模型初始化。

2.6控制計算參數(shù)。主要是調(diào)整TUNING中的最大時間步。七區(qū)西館下數(shù)值模擬最大時間步長由默認的365天調(diào)整為10天，最大線形迭代次數(shù)到70次，計算加快很多。

3.七區(qū)西館下實施情況

由于七區(qū)西館下井數(shù)多，生產(chǎn)歷史長，因此，確定歷史擬合的原則是：首先進行收斂性分析，再進行指標擬合;先擬合油藏指標，再擬合單井指標;先擬合關(guān)鍵井，再擬合非關(guān)鍵井;先擬合壓力，再擬合累積產(chǎn)量和含水。

進行檢查調(diào)整收斂性前，由于生產(chǎn)時間長、工區(qū)大，模擬運算時間長。最初進行數(shù)值模擬時，運算時間長達78小時，每周只能進行1-2次模擬，運算速度慢，工作效率低，根本無法進行實際計算。在檢查PVT、水體、網(wǎng)格體積等影響收斂性的因素后，均未發(fā)現(xiàn)明顯問題，考慮是單井生產(chǎn)狀況或地質(zhì)模型本身造成模型收斂差。我們利用RPTSCHED關(guān)鍵字輸出收斂性信息，同時將結(jié)果導入數(shù)據(jù)庫中進行統(tǒng)計。通過分析發(fā)現(xiàn)，七區(qū)西館下網(wǎng)格不收斂主要是由于（26，114，8）、（27，115，8）、（26，115，8）三個網(wǎng)格造成，三個網(wǎng)格出現(xiàn)最差次數(shù)達到40338次，而其他不收斂網(wǎng)格出現(xiàn)次數(shù)僅為2450次。通過分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地質(zhì)模型與外界不連通，與實際不符，造成模型計算無能量補充，壓力變化大。修改模型重新重新計算后，運算時間縮短到6-8小時，每天歷史擬合次數(shù)由1-2次提高到3-4次，歷史擬合工作效率大大提高。

通過以上措施，七區(qū)西館下模型收斂性得到提高，運算速度大幅加快。模擬一次的時間由最初的78小時提高到目前的6-8小時，模擬計算次數(shù)由三天一次提高到一天兩次，大大加快了數(shù)模工作的效率。通過模擬，對七區(qū)館下開發(fā)方式進行了調(diào)整優(yōu)化：

方式一：點狀注水井網(wǎng)。通過油井轉(zhuǎn)注，在原井網(wǎng)的基礎上，形成點狀注水井網(wǎng)，減緩邊水推進，增加水驅(qū)動用程度，改善開發(fā)效果。更新油井2口，轉(zhuǎn)注8口。

方式二：行列式注水井網(wǎng)。注水井網(wǎng)注水方向與邊水推進方向形成近似90度角，抑制邊水突進，改善單元開發(fā)效果。更新油井3口，水井2口，轉(zhuǎn)注10口。

根據(jù)不同開發(fā)方式、不同井網(wǎng)類型、不同注采比，設計了4類9種調(diào)整方案進行優(yōu)化：

應用數(shù)值模擬方法對上述9中調(diào)整方案進行15年指標預測，得出以下結(jié)論;

（1）行列式注水效果優(yōu)于于點狀注水。對比相同注采比情況下表，預測時間15年，不注水開發(fā)階段莫含水低，只有98.5%，但是采出程度最低，只有43.3%，垂直邊水行列注水開發(fā)末期含水低于點狀注水，但是末期日產(chǎn)油最高，采出程度最高。從單元日產(chǎn)油曲線看，行列式注水井網(wǎng)在轉(zhuǎn)注初期日產(chǎn)油有所下降，但是隨著注采井網(wǎng)的完善和地層能量的補充，日產(chǎn)油迅速恢復，開發(fā)效果最好。

（2）對垂直邊水行列式注水井網(wǎng)開發(fā)不同注采比條件下進行對比，初期注采比選擇1.2開發(fā)效果最好，說明七區(qū)西館下累積注采比偏低，驅(qū)替方向單一，轉(zhuǎn)水驅(qū)后，初期采用高注采比可以迅速改變水驅(qū)驅(qū)替方向，提高波及面積，同時由于累積注采比偏低，地層虧空大，轉(zhuǎn)注后加大注水量可以快速補充地層能量，提高單井產(chǎn)液量，提高單元產(chǎn)量，提高開發(fā)效果。

根據(jù)數(shù)模結(jié)果，推薦行列式注采井網(wǎng)，注采比選取1.2，與不調(diào)整對比，15年累增油1.78×104t，提高采收率0.46%。

【參考文獻】

[1]趙長慶、常曉平、呂曉華.油藏模擬中的水體及收斂問題研究.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，22（4）：31-34.

[2]趙翰卿.對儲層流動單元研究的認識與建議.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（3）：8-10.

作者簡介：董燕（1972—），女，工程師，從事油藏工程工作。