MBAL培训手册.docx

MBAL培训手册.docx

《MBAL培训手册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MBAL培训手册.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

MBAL培训手册

IPM—MBAL培训手册

INTEGRATEDPRODUCTIONMODELLING

MBAL

北京阳光杰科科技有限公司

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，不仅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，尤其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：

●多个油气储层连通模拟

●断层封堵性和开启时机模拟

●双孔、双渗模型

●气体的循环注入

●强大的解析水体拟合功能

●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）

250degF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，可以在提供的井信息（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。

但是它为物质平衡提供了更切实际的基础，可以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>>PetroleumExpertsIPM8.0中启动MBAL后，选择菜单File<

然后选择菜单Tool>>MaterialBalance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（ToolOptions）：

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（UserInformation）：

用户的基本信息。

用户注释（UserComments）：

关于模型信息的注释。

定义油藏流体—油，生产历史数据—ByTank。

3.3PVT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>>FluidProperties，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。

ControlledMiscibility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MatchParam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PPb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>>TankData，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，“CalculatePb”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

MonitorContacts

监测流体界面，需要输入孔隙体积分数与深度关系

WaterInflux选项卡中定义水体，开始不清楚是否有水体存在，选择NO。

RockCompress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。

RelativePermeability选项卡中，可以输入实验室相对渗透率数据，也可以用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

WaterSweepEff

用于计算油水界面或气水界面

GasSweepEff

用于计算气油界面

ResidualSaturation

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

EndPoint

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。

ProductionHistory选项卡中输入油藏生产数据。

选择WorkwithGOR，产气以气油比方式输入。

数据可以从文件输入，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，就可以开始历史拟合了。

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HistoryMatching>>All，弹出以下三个图形。

（1）解析法（AnalyticalMethod）：

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可以验证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（GraphicalMethod）：

油藏任何驱动类型的物质平衡方程式，都可以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/Etvs.We/Et

P/Z（超高压）

（F-We）/Etvs.F（Campbell）

Havlena－Odeh（超压）

F-Wevs.Et

Havlena－Odeh（水驱）

（F-We）vs.（Eo+Efw）vs.Eg/（Eo+Efw）

Cole（（F-We）/Et）

F/Etvs.F（Campbell－NoAquifer）

Roach（压缩系数未知）

Cole－NoAquifer（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。

回归的直线是可以拖动的，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，一旦通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（EnergyPlot）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TankData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：

SmallPot、SchilthuisSteadyState、HurstSimplified、HurstandvanEverdingen、VogtandWang、FetkovichSemiSteadyState、FetkovichSteadyState、Carter-Tracy、Multi-Tank。

再次进行历史拟合：

HistoryMatching>>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，可以看出用目前的水体模型，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。

BestFit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HistoryMatching>>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HistoryMatching>>RunSimulation，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HistoryMatching>>FwMatching，用相对渗透率曲线创建多相流曲线。

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ProductionPrediction>>PredictionSetup，弹出PredictionCalculationSetup对话框。

（2）Predict下拉框中选择ProfilefromProductionSchedule[NoWells]，该选项忽略井和管汇的作用，只考虑油藏和水体。

选择UseRelativePermeabilities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ProductionPrediction>>ProductionandConstrains。

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ProductionPrediction>>ReportingSchedule，选择自动生成（Automatic）。

（5）运行预测，点击主菜单ProductionPrediction>>RunPrediction，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，可以预测油藏未来生产情况。

5.3无井模型预测

（1）点击主菜单ProductionPrediction>>PredictionSetup，弹出PredictionCalculationSetup对话框。

（2）Predict下拉框中选择ProfilefromProductionSchedule[NoWells]，预测油藏的压力变化，这是经典的物质平衡计算。

选择UseRelativePermeabilities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ProductionPrediction>>ProductionandConstrains。

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ProductionPrediction>>RunPrediction，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ProductionPrediction>>PredictionSetup，弹出PredictionCalculationSetup对话框。

Predict下拉框中选择ProductionProfileUsingWellModels。

在ProductionandConstraints面板中，指定井口压力。

点击菜单ProductionPrediction>>WellTypeDefinition，定义井模型。

按下图所示添加井。

定义井的类型：

OilProduce。

InflowPerformance选项卡中，输入PROSPER创建的IPR模型。

假设井的PI未知，PROSPER可以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MatchIPR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。

MoreInflow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。

OutflowPerformance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ProductionPrediction>>WellSchedule，用前面的井信息定义井的日程。

StartTime—井投产日期，要保证先于或等于预测开始日期。

EndTime—关井日期，空白表示没有关井。

DownTimeFactor—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KeepHistory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，可以进行预测了。

5.5预测达到目标产量需要的井数

点击主菜单ProductionPrediction>>PredictionSetup，弹出PredictionCalculationSetup对话框。

Predict下拉框中选择CalculateNumberofWellstoAchieveTargetRate。

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ProductionPrediction>>PotentialWellSchedule，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，那么整个油藏可以当作一个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中用户能够创建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。

TankModel选择MultipleTanks。

输入第一个油藏的PVT数据和TankData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HistoryMatching>>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（如果是这可以从投产可以看出），并且可以得到结论，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。

这样用户就可以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，要创建第二个油藏并同第一个连接起来。

开始，可以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。

一个新油藏被创建，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，可以在界面上拖动油藏。

点击Connect按钮，鼠标点击一个油藏再拖动到另一个油藏，将创建油藏间的连接，传导率面板也会自动弹出。

初步估计传导率为5RB/day*cp/psi。