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MBAL培训手册 48 2020年5月29日文档仅供参考 IPM—MBAL培训手册 INTEGRATED PRODUCTION MODELLING MBAL 北京阳光杰科科技有限公司目录 1.概述 1 1.1物质平衡方程简介 1 1.2工作流程 1 2.数据准备 1 3 .建立基本模型 2 3.1新建工区 2 3.2系统选项 2 3.3 PVT数据 3 3.4输入油藏数据 5 4.历史拟合 8 4.1历史拟合 8 4.2敏感性分析 13 4.3模拟 13 5.预测 14 5.1相渗拟合 14 5.2验证相渗正确性 15 5.3无井模型预测 19 5.4有井模型预测 21 5.5预测达到目标产量需要的井数 29 6.多油藏模型 31 6.1初始化模型 31 6.2第一个油藏的历史拟合 32 6.3拟合第一个油藏的参数 33 6.4两个油藏同时拟合 34 MBAL模块功能简介 MBAL模块集成了大量经典的油气藏动态分析方法,包括:物质平衡法、多层合采产量劈分、蒙特卡洛模拟、递减曲线分析、水驱前缘法、气藏典型曲线法等。IPM对物质平衡的应用进行了发展和创新,不但能对油气藏进行常规的储量和压力复算,还能基于历史拟合对未来的注水、注气、亏空填充等进行动态预测。MBAL充分发挥了物质平衡方法的方便和快捷功能,特别是针对复杂的地质条件(如断块、岩性、裂缝性油藏),它更是必不可少的分析工具。MBAL支持: l 多个油气储层连通模拟 l 断层封堵性和开启时机模拟 l 双孔、双渗模型 l 气体的循环注入 l 强大的解析水体拟合功能 l 各类油气藏:带气顶的饱和油藏、欠饱和油藏、气藏、凝析气藏等。 1.概述 1.1物质平衡方程简介物质平衡方程是零维的数学模型,主要功能在于:确定油气藏原始地质储量;判断油气藏驱动机理;测算油气藏天然水侵量的大小;在给定产量的条件下预测油藏未来的压力动态。对于一个统一水动力学系统的油藏,在建立它的物质平衡方程式时,应当遵循下列基本假设: (1)油藏的储层物性和流体物性是均质的,各向同性的; (2)相同时间内油藏各点的地层压力都处于平衡状态,并是相等的和一致的; (3)在整个开发过程中,油藏保持热动力学平衡,即地层温度保持为常数。 (4)不考虑油藏内毛管力和重力的影响; (5)油藏各部位的采出量保持均衡,且不考虑可能发生的储层压实作用。 1.2工作流程 (1)数据准备,包括PVT、生产数据、油藏平均压力数据和所有可得到的油藏和水体数据。 (2)输入数据。每个操作步骤都检查数据的正确性和一致性。这对建立一个好的模型很重要。如果选择一口井一口井输入生产数据,确保所有的井属于同一个油藏。 (3)采用非线性回归法(解析法)使模型与生产数据拟合最佳。 (4)用图解法验证解析法拟合质量和正确性。 (5)运行一次模拟测试模型拟合正确性。 (6)进行产量预测。 2.数据准备 (1)PVT数据(以黑油为例) 250 deg F油藏温度下: 泡点压力Pb=2200psig 溶解气油比Rsi=500SCF/STB 泡点压力下体积系数Boi=1.32RB/STB 泡点压力下油粘度µo=0.4cp 油比重=39API 气比重=0.798 水矿化度=100,000PPM (2)生产数据如生产时间、油藏平均压力、累积产油/气/水量、累积注气/水量。 (3)所有可获得的油藏和水体数据如油藏类型、温度、原始地层压力、孔隙度、束缚水饱和度、水压缩系数、初始气顶系数、原始地质储量、投产日期等。 (4)井数据历史拟合完成后,能够在提供的井信息(包涵IPR和VLP)的基础上进行预测。需要注意的是,在MBAL中执行产量预测,井模型并不是必须的。可是它为物质平衡提供了更切实际的基础,能够与简单的固定产量选项结果进行对比。 3 .建立基本模型 MBAL主界面菜单选项按照其工作流程,从左到右排布,每个选项从上至下排列,简捷明了。 3.1新建工区在开始>>程序>>Petroleum Experts IPM 8.0中启动MBAL后,选择菜单File<<New新建一个MBAl工区。然后选择菜单Tool>>Material Balance进入物质平衡模块。 3.2系统选项点击菜单Options,弹出系统选项对话框。对话框分为三个部分: 工具选项(Tool Options):关于模型类型的基本设置,如设定油藏的主要流体。类型参数注释油藏流体油油是主要流体,气顶属性视为干气。气(干气或湿气) 在分离器中所有液体发生凝析可视作湿气。反凝析 MBAL用反凝析黑油模型,考虑不同油藏压力和温度下液体析出现象。普通带初始凝析气顶油藏或有初始油柱的凝析油气藏。油藏模型单油藏单油藏模型多油藏多油藏模型 PVT模型单一PVT 变PVT PVT属性随深度变化生产历史数据按油藏输入油藏的生产数据按井输入各井的生产数据组分模型无组分追踪用黑油模型的PVT属性,简单追踪接触分离不同压力下的组分。全组分用状态方程计算所有PVT属性,同时追踪流体组分。用户信息(User Information):用户的基本信息。用户注释(User Comments):关于模型信息的注释。定义油藏流体—油,生产历史数据—By Tank。 3.3 PVT数据为了准确预测油藏压力和饱和度的变化,准确地描述流体属性很重要。理想的情况是有实验室测量的流体样本的PVT数据。如果没有,MBAL提供了多种计算流体属性的方法。点击菜单PVT>>Fluid Properties,弹出黑油数据对话框,定义黑油属性,如原始溶解GOR、油比重、气比重、水盐度、H2S、CO2、N2的摩尔百分数等。 Seperator选项中选择单级或两级分离器。Controlled Miscibility选项控制当压力升高时自由气怎样重新溶解到油中。下面介绍用经验公式计算流体属性,并用实验室PVT数据非线性拟合修正公式的方法。点击Match按钮,弹出黑油PVT拟合对话框。输入实验室PVT数据,或用Import按钮输入PVT文件(如PVTp文件),其中必须包括饱和压力时的流体属性。模型需要选择与实验数据拟合效果最佳的公式,点击Match。选择要进行拟合的参数,然后点击Calc按钮进行计算。计算结束后,点击Match Param查看各公式的拟合参数,选择修正幅度最小的公式。其中参数1是乘数,越接近1越好,参数2是移位,越接近0越好。标准偏差表示拟合过程的收敛程度,趋近于0最好。当P<Pb时,原油体积系数用参数1和2,当P>Pb时,用参数3和4。本例中泡点压力、气油比、体积系数选择Glaso公式,粘度选择Beggs公式。 3.4输入油藏数据点击菜单Input>>Tank Data,输入油藏模型初始数据。在油藏参数选项卡中,输入的数据有: 参数注释油藏类型油或凝析油气名称输入油藏的名称温度假设油藏恒温。原始地层压力存在原始气顶时,Pi=油藏温度下的Pb,”Calculate Pb”选项可计算Pb 孔隙度用于计算岩石压缩系数。束缚水饱和度用于计算孔隙体积和压缩系数水压缩系数用公式计算或手工输入,假设不随压力变化初始气顶系数原始气油体积比,m=(G*Bgi)/(N*Boi) 原始地质储量输入一个估计值投产日期开始生产的日期 Monitor Contacts 监测流体界面,需要输入孔隙体积分数与深度关系 Water Influx选项卡中定义水体,开始不清楚是否有水体存在,选择NO。 Rock Compress选项卡中,岩石压缩系数有四种处理方法: (1)由公式计算 (2)随压力变化 (3)用户指定 (4)不考虑生产预测和多油藏历史拟合要应用相对渗透率。Relative Permeability选项卡中,能够输入实验室相对渗透率数据,也能够用Corey 函数计算。其中用Corey函数计算需要的参数如下: 参数注释 Hysteresis 是否存在迟滞现象 Modified 不修正、用Stone1或Stone2修正 Water Sweep Eff 用于计算油水界面或气水界面 Gas Sweep Eff 用于计算气油界面 Residual Saturation 对于水相指共存水饱和度,对于水驱或气驱是油相残余油饱和度,对于气相是临界饱和度 End Point 各相最大饱和度时相对渗透率 Exponent 定义0点和端点间连线的形状。1表示直线,小于1表示一条凸线,大于1表示一条凹线。 Corey函数: 其中:Ex—x相的终点; nx—Corey指数; Sx—x相饱和度; Srx—相残余饱和度; Smx—相最大饱和度。 Production History选项卡中输入油藏生产数据。选择Work with GOR,产气以气油比喻式输入。数据能够从文件输入,也可从Excel表格复制、粘贴。上述是建立基本油藏模型的过程。点击主菜单File>>Save,保存文件。 4.历史拟合在历史拟合前,要检查生产数据是否与PVT数据一致。比如测试压力是否高于泡点压力,如高于泡点压力,生产气油比应与原始溶解气油比接近。数据检查完成后,就能够开始历史拟合了。 4.1历史拟合 MBAL提供四种不同图形方法进行历史拟合:图解法、解析法、能量图、无因次水体函数(WD)图。点击菜单History Matching>>All,弹出以下三个图形。 (1)解析法(Analytical Method): 解析法用一种非线性回归方法估计未知的油藏和水体参数。解析法中,定油藏压力和次要流体的产量计算主要流体产量。这样计算是因为给定压力后,PVT数据就可直接确定,计算速度比由产量计算压力快的多。图中纵坐标是油藏压力,横坐标主要相产量(本例中是油)。数据点是输入的生产数据中实际压力随产油量的变化。蓝线表示根据输入的油藏数据模型的计算结果。计算无水体下油藏产量结果能够验证PVT和其它油藏参数的正确性。无水体曲线总是比实际产量低得多,分布在生产数据点的左边。如果不是这样,需要检查PVT数据。 (2)图解法(Graphical Method): 油藏任何驱动类型的物质平衡方程式,都能够写为如下的直线关系式: 地下采出量 = 原始地质储量 * 总的膨胀系数 + 水侵量其中油和释放游离气的膨胀量气顶气膨胀有关的量岩石和水的膨胀量 Method菜单下MBAL提供了多种线性方法,如: 油气和凝析油气 Havlena－Odeh P/Z F/Et vs.We/Et P/Z(超高压) (F-We)/Et vs.F(Campbell) Havlena－Odeh(超压) F-We vs. Et Havlena－Odeh(水驱) (F-We) vs.(Eo+Efw) vs. Eg/(Eo+Efw) Cole ((F-We)/Et) F/Et vs. F(Campbell－No Aquifer) Roach(压缩系数未知) Cole－No Aquifer(F/Et) 如果图形不是线性的,则曲线的形状可能是实际油藏驱动机理的一个好的诊断。回归的直线是能够拖动的,计算的地质储量和水体参数也随之改变。用这些方法的任意一种时,一旦经过对应产量和压力数据得到直线,则完成了”历史匹配”。上图中Campbell法数据呈递增趋势,说明可能存在水体为油藏补充能量。能量图(Energy Plot)显示模型驱动能量的相对大小。根据Campbell图版结果,该油藏外很可能存在水体。回到Tank Data中选择水体模型,并输入相应参数。MBAL提供了十种解析水体模型: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。再次进行历史拟合:History Matching>>All,显示的图形中增加了水体WD函数图版,显示无限大天然水域和有限封闭天然水域的无量纲水侵量WD和无量纲时间tD的关系。解析图中,能够看出用当前的水体模型,预测的产量比实际生产值要高,说明水体强度偏大。要使Campbell图数据呈直线分布和解析图中计算结果与实际生产数据拟合,必须调整水体模型和石油地质储量。激活解析图窗口,点击Regression菜单,进行不确定参数回归分析。选择模型中不能确定的参数,点击Calc按钮进行回归计算。Best Fit栏显示的是回归计算结果,要采用这个结果,点击即输入新值到模型或作为下次回归的新值。重新回归计算再次点击Calc。这样多次回归后,得到稳定的参数值,点击Done结束。回归计算不确定参数后,图解法Campbell图数据呈线性分布,解析法计算值和生产数据拟合较好。历史拟合的四种图形方法中,解析法和图解法组合分析模型计算结果,相互验证,用它们调整模型。能量图和WD函数图起辅助诊断作用,不直接计算出数值结果,只提供附加信息。用一种方法调整模型时,其它方法同步显示变化。 4.2敏感性分析线性处理、求解物质平衡方程时存在多解性。MBAL一次运行一个或多个参数敏感性分析,解决多解问题。点击菜单History Matching>>Sensitivity,在弹出的对话框中选择要进行敏感性分析的参数,参数的最小值、最大值和步长。点击Plot按钮开始计算,计算结束后显示每个参数用物质平衡方程求解的标准偏差分布图。对每个参数,最小标注偏差对应的值应当是该参数的最佳值。如果标注偏差的低值分布比较平直,说明参数在对应范围内分布。 Sensitivity选项不能用于多油藏。 4.3模拟解析法中的回归分析过程是定油藏压力和次要流体产量,计算主要流体(这个例子中是油)产量,而模拟(Simulation)选项执行反向计算,即利用历史拟合得到的模型,定产量项,在用物质平衡法求解压力,其结果应与实测压力数据一致。点击菜单History Matching>>Run Simulation,弹出如下面板,点击Calc按钮即进行模拟运算。运算结束后,点击Plot按钮查看拟合的图形结果。图中同时显示实测压力数据和模拟结果拟合较好。 5.预测 5.1相渗拟合物质平衡方程不能考虑油气渗流空间变化,就不能预测含水和气油比。MBAL用得到的拟相对渗透率线预测含水和气油比。点击菜单History Matching>>Fw Matching,用相对渗透率曲线创立多相流曲线。点击菜单栏Regression选项,软件将用实际生产数据拟合多相流曲线。这时,将调整相渗曲线Corey的端点值和指数值,产生一组相渗曲线,选择能与生产数据结果拟合最佳的曲线,用于预测含水率随饱和度的变化。拟合结果如下: 含气率也用同样的方法处理。 5.2验证相渗正确性分流量曲线和生产数据拟合好后,模型计算的含水就应当和生产数据拟合良好。然而,实际上由于数据存在错误和点的分散性,含水的拟合并不总是完美。如下图: 为了准确定量得到实际含水与计算值的差别,需要再进行含水拟合。此时定产油量(不是产水或产气量),在分流量曲线基础上计算含水和气油比,与生产数据拟合。具体操作步骤如下: (1)点击主菜单Production Prediction>>Prediction Setup,弹出Prediction Calculation Setup对话框。 (2)Predict下拉框中选择Profile from Production Schedule[No Wells],该选项忽略井和管汇的作用,只考虑油藏和水体。选择Use Relative Permeabilities选项,要输入主要相产量,MBAL用相渗曲线和突破点(Breakthrough)计算其它相产量。不选该项则要输入所有相的产量,忽略相渗曲线和突破点。预测从投产开始,没有生产数据时结束。 (3)从油藏数据中提取产油量数据。点击主菜单Production Prediction>>Production and Constrains。在弹出的对话框中点击Copy按钮。出现以下信息,选择Yes后,把前面输入的油藏产油量数据传输进来。 (4)设置输出报告的日程,点击主菜单Production Prediction>>Reporting Schedule,选择自动生成(Automatic)。 (5)运行预测,点击主菜单Production Prediction>>Run Prediction,点击Calc开始计算。结束后,就会在表格中显示预测结果。 (6)比较结果。上图中点击Plot,将显示压力随时间变化曲线。点击图形菜单Variables,再添加含水的拟合对比曲线。相渗的质量由产水量拟合情况来判断。图中压力和含水拟合都比较好,说明模型能较好的反映油藏实际情况,能够预测油藏未来生产情况。 5.3无井模型预测 (1)点击主菜单Production Prediction>>Prediction Setup,弹出Prediction Calculation Setup对话框。 (2)Predict下拉框中选择Profile from Production Schedule[No Wells],预测油藏的压力变化,这是经典的物质平衡计算。选择Use Relative Permeabilities选项。预测从生产数据终止开始,预测终止选择Automatic,即预测到以下条件之一为止: —所有的井都停产; —预测时间达到80年; —计算机内存已满。 (3)设置生产条件。点击主菜单Production Prediction>>Production and Constrains。设置油藏保持10000STB/day产油量生产,直到能量枯竭。 (4)运行预测,点击主菜单Production Prediction>>Run Prediction,点击Calc开始计算。结束后,就会在表格中显示预测结果,有油藏压力、饱和度、非主要相产量和累积产量等。 5.4有井模型预测点击主菜单Production Prediction>>Prediction Setup,弹出Prediction Calculation Setup对话框。 Predict下拉框中选择Production Profile Using Well Models。在Production and Constraints面板中,指定井口压力。点击菜单Production Prediction>>Well Type Definition,定义井模型。按下图所示添加井。定义井的类型:Oil Produce。 Inflow Performance选项卡中,输入PROSPER创立的IPR模型。假设井的PI未知,PROSPER能够输出包含所有流入信息的*.mip文件供MBAL计算PI。在下图中选择Match IPR按钮,mip文件由此输入。点击Import按钮。在弹出的对话框中选择文件路径和文件名。确定后MBAL输入文件,完成后出现以下信息。 mip文件中的油藏压力、含水和测试数据在MBAL中显示,点击Calc按钮将拟合测试数据得到PI和Vogel模型。确定后计算PI结果赋值给模型。 More Inflow选项中可添加废弃和突破点约束条件。如果没有信息,点击Next。 Outflow Performance选项卡中,输入PROSPER生成的举升曲线,点击Edit按钮。点击Import按钮,输入PROSPER生成的.tpd文件。输入完成后显示以下信息。下图中显示VLP数据信息。点击Plot按钮显示举升曲线。井模型建立完成后,返回MBAL主界面,新建立的井图形和油藏连接。点击主菜单Production Prediction>>Well Schedule,用前面的井信息定义井的日程。Start Time—井投产日期,要保证先于或等于预测开始日期。End Time—关井日期,空白表示没有关井。Down Time Factor—常数,定义井平均产量和瞬时产量间的关系。平均产量用于计算累积产量,瞬时产量用作计算井口压力和井底流压。如果取10%,Qavg=Qins*(1.0-0.1)。该常数用于考虑修井和恶劣天气后重新开井。设置报告频率为自动。选择Keep History选项后,忽略相渗曲线直到预测油藏压力计算的第一个时间步。也就是初始化油藏直到预测开始,用实际的水/气生产数据和相渗计算结果对比。该选项特别用于当分流量只拟合少量数据,而整个生产历程很长时。完成以上步骤后,能够进行预测了。 5.5预测达到目标产量需要的井数点击主菜单Production Prediction>>Prediction Setup,弹出Prediction Calculation Setup对话框。 Predict下拉框中选择Calculate Number of Wells to Achieve Target Rate。选择产量目标类型:产油量或产气量,模块将计算满足目标产量需要的井数。输入压力和目标产量等生产条件。点击主菜单Production Prediction>>Potential Well Schedule,在弹出的对话框中定义最多可用多少井等信息。运行预测,计算不同时间的开井数和产量信息。产量竟可能保持在16000STB/d。 6.多油藏模型当油田被断层分隔成几个断块时,如果断层是封闭的,那么断块之间没有流体交换,MBAL分别为每个断块建立模型。相反,如果断层是完全开启的,那么整个油藏能够当作一个MBAL油藏模型。然而,如果断层是半开启的,那么存在断块之间的瞬时流体传递(由断块间的压力控制)。MBAL中用户能够创立油藏间传导率随时间变化的多油藏模型,来模拟复杂油气藏。 6.1初始化模型点击菜单Options选择多油藏选项。Tank Model选择Multiple Tanks。输入第一个油藏的PVT数据和Tank Data数据,同建立基本模型一章所述。 6.2第一个油藏的历史拟合点击菜单History Matching>>All,弹出历史拟合图版。图解法中Campbell图显示油藏提供的驱动能量(初始的直线段),而后数据有递增的趋势。这说明初始油藏没有外来能量,后来得到能量补充。补充的能量不会是水体(如果是这能够从投产能够看出),而且能够得到结论,断层已经开启,第二个油藏为该油藏提供了能量。这样的情况下,历史拟合时先对第一个油藏单独拟合初始生产阶段,之后再拟合第二个油藏对后期生产的影响。隐藏后期生产发生明显变化的数据点。在解析图版中,拖动鼠标右键形成一个矩形框,选择后期生产发生明显变化的生产数据。当释放右键后弹出下面窗口,状态选择Off,所选数据即被隐藏。要注意的是,拟合数据范围发生变化,需要在解析图版中点击菜单Calculate重新拟合回归。这样用户就能够历史拟合第一个油藏没有外来能量补充的生产过程。 6.3拟合第一个油藏的参数在解析图版菜单点击Regression项。原始石油地质储量被设置为一个回归参数。计算结束后,历史拟合图版会改变成如下图样: 图解法Campbell图数据现在呈线性分布,解析图版中模型也能产生与实际数据拟合很好的结果。 6.4两个油藏同时拟合激活第二步隐藏的数据点,方法同前。为了拟合生产发生变化的数据,要创立第二个油藏并同第一个连接起来。开始,能够用复制功能拷贝第一个油藏。点击油藏参数输入面板中按钮。一个新油藏被创立,重命名为Tank-2,可直接在文本框中修改。点击Done关闭窗口。完成上述步骤后,第二个油藏想显示在MBAL图形界面上。点击面板左边按钮MOVE按钮,能够在界面上拖动油藏。点击Connect按钮,鼠标点击一个油藏再拖动到另一个油藏,将创立油藏间的连接,传导率面板也会自动弹出。初步估计传导率为5RB/day*cp/psi。回到主界面,两个油藏之间用一条线连接起来。第二个油藏是用第一个拷贝的,应当删去其中的生产数据,因为只有第一油藏才有生产数据。打开第二个油藏的生产数据项后,在表头点击右键,选择Clear Table项。回到MBAL主界面,点击History Matching>>All,Tank2的图形出现,没有生产数据,所有图形都没有显示内容。解析图版中选择Tank>>Tank-1。下图显示的是第二个油藏对整个模型特征的影响。 MBAL在油藏间的压差达到某一值后能够激活传导率,也就是油藏之间有能量传递。回到MBAL主界面,点击菜单Input>>Transmissibility data,设置压差界限为1000psi。解析图版上显示当两油藏见压差界限设为1000psi时,第二个油藏的影响。重新回归参数。只回归新的参数:Tank-2的原始石油地质储量和传导率。点击Accept All Fits接受所有的结果。图版中历史数据和模型能够很好的拟合。模拟的压力数据也和实际数据符合。要分析油藏间压差的变化,能够选择上图Variables按钮,在下图中选择显示油藏间压力。能够看出第二个油藏压力不会下降直到两油藏间压差达到1000psi。

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