CMG组分模块GEM教程.docx
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1、IGEM概述在提市采收率项目,包括济气或济溶解剂中,藁过程可以混相或者非混 相,它取决于入流和油臧压略和温度。例如,富气驱、高气驱、C02驱和凝析 气臧的循环注气。其模拟需根热力学和流体流动的特殊处理。GEM就是一有效的多维状态方程组分模拟器全部相注气的重根机理,即油 的蒸发和膨胀、气凝析、粘度和界面张力降低,通过多次接触形成混相溶解剂 段塞。自适应隐式公式、全隐式自应隐式三种运行。在大多数情形下,只有很少 量的网格需根全隐式求解。大多数网格可以显式求解。自适应隐式方法在计算 中动态选择网格的隐式度,它对于井筒附近的锥进,或非常薄层的状油臧非常 用。使用自适应隐式方式,可以比隐式节约三分之一到
2、一半的时间,而时间不 步可以和全部隐式方法一样长。用户选择全隐式格块,GEM然后进一步动态择隐式格块。双孔隙度/双渗透率双孔模型将裂缝油藏的孔隙空间分为两部分:主孔隙和次孔隙。主孔隙(基岩)表示岩块基质中小的粒间孔隙,次孔隙 (裂缝)、结点、孔洞组成。双孔模型以一个油藏体积两种介质表示为特征。 具有较大存贮性的裂缝,是流体流动的主要通道,而基质则为存贮空间。在GEM中,可指定单的双孔模型。每个单元都分一基质和缝形状因子。在 这种情况下,基质和裂缝之间的交换项处于半稳态流动。除双孔模型以外,还可指定双渗模型,该模型假定相邻基岩块之一间存在 流体流动。在基质、基质之间质量交换不能忽略的情况下有用,
3、例如气油重力 驱占主要地位的情况。状态方程GEM使用Peng-Robinson或Soave-Redlich-Kwong状态方程预测油相和 气相的平衡组成和密度,应用Jossi和Thodos方程预测油和气的粘度。闪蒸计算拟牛顿逐次换法QNSS用于求解闪蒸计算的非线方程,以Gibbs能量分析为 基础的稳定性测试监测单相状态。复杂油藏油藏定义关键字用来描述油藏,网格可以是可变厚度一可变深度型,也可 以是角点类型,断层也是可以定义的,可支持笛卡尔坐标和径向网格。拟组分选择拟组分(流动组分)可有效模拟一次接触混相过程和其它单相流体系统。全隐式井井可以完善的方式求解,井底流压和完井段的格块变量以全隐式方式
4、求 解。如果完井段不止一个层,其井底流压以完全对耦的方法求职解,即考虑所 有完井段。这个可以解决典型层状油藏中多完井段的收敛问题。而且在GEM中,复杂 的井控制性能是千变万化的。可输入各种约束条件(最大井底或井口压力、最 小井底和井口压力、最大产量、最大气油比、最小气油比等)。当违反其中一 条约束条件时,用户可指定另一新的约束条件。气循环选择允许对组分进行剥 离,可附加补充气到循环气流中。矩阵求解法GEM使用AlMSOL,它是一优秀的线性求解程序,基于不完全高斯消去法。AIMSoL尤其针对自适隐式雅可比矩阵而开发。油藏初始比初使油藏条件可给定气油和油水界面深度。流体组成可随深度而改变,油 藏温
5、度也可随深度呈线性变化。水区模型水层可以另增加仅有水的边界单元,或使用Carter-Tracy不层模型模拟。 前者用于水体大小和位置已知,而附加的水体网格又相对小的情况。后者一般 用于不体较大或未知,希望近似计算水侵量,而附加水体网格不可行的情况。单位:Sl或矿场单位模拟结果文件GEM产生SRF格式,第二代模拟结果文件*IRF和*MRF文件。结果文件可用 于二维和三维可视化软件,也可用于动态曲线图输出。如果希望重启,需要其它几个存在的文件,同时产生另外三个文件,如 下:关键字输入部分数据组a)七个不同组b)数据组应遵循确定的顺序I/O控制油藏描述组分特性岩石一流体数据初始条件控制井数据和循环数
6、据怎样建立数据文件注释a) *TITLE1b) *TITLE2c) *TITLE3d) CASEID这四个关键字都必须在输入/输出控制部分。这四个关键字是可选的,并可以去掉。但是,它们对于辩别不同数据文件 很有用。至少应使用一行标题。全部标题和标识必须包含在单引号之内。TITLEl和CAS日D均在模拟结果文件中使用,该文件用来产生模拟图形。*TITLE1可以有40个字符,*TITLE2和*TITLE3每个可有80个字符。*CASEID 最多少个字符。也可使用两个关键字标识符即*插入注释,注释可以出现在数据文件任何 地方。例:*TITLE1Simulation Run #1-1989-Ol-23
7、*TITLE2Dual porosity problem using MINC option/*TITLE3This is a 121210Cattesian grid system*CASEID,Run*注释部分怎样重启什么是重启文件?重启文件是一个二进制文件,初始数据和主要变量按用户指明频率写入,写重 启文件是可选择的.为什么需要重启?有以下几点理由:a)做敏感性分析或历史模拟b)修改井定义c)在运行一大的长作业之前,做一短的模拟运行,看结果是否满意。d)随意运行后的运行中节约运行时间。例如,当完成一模拟运行且初步结 果盾起来不错,则需做预测运行。因为已经由前次运行创建一重启文件,则可以选
8、取一中间时间步重启运 行。模拟器不需从初始日期启运行,可以在选择的时间步继续运行。怎样做一重启?重启记录是可选的。如果需要做重启运行,则要在前次运行时产生。使用*WRST划*RESTART创建重启文件,它们必须位于输入/输出控制部 分。然而,当井工作制度改变时*WRST可出现在井数据部分,*WRST指示写重 启记录的频率。*RESTART表示当前值,否则,输入时间步数。例:RESTART 30当做重启时:a)不改变原始油藏数据,但在输入/输出控制部分加一RESTART关键字。b)增加最大时间步数,如果必要删除*MAXSTEPS0C)需要附加输入文件:输入重启文件和输入模拟结果文件。这些文件在前
9、次运行期间产生d)需要新的一组输出文件名。控制输出打印文件内容控制输出打印文件内容,使用:a) *WPRNb) *OUTPRN这些关键字可以出现在输入/输出控制部分,其参数也可在随后井数据部分 修改。*WPRN表示写网格块数据、井数据和数值方法控制数据的频率。如果不希望输出网格或井数据,则频率置零。例如:*WPRN*WELLO*WPRN*GRIDO如果将这两个关键字删除,其缺省选择为每一次井变化时打印。这种打印 控制会产生一个非常大的输出打印文件,会很快占满计算机的可用空间。*OTPRN限制打印什么样的油藏信息和井信息。详细的网格信息和流体性质数据可使用*OUTPRN *RES产生控制模拟结果
10、文件内容模拟结果文件(SRF)是模拟运行期间产生的数据文件。SRF文件由图形和 控制读入,产生绘图输出。为控制是SRF的内容,使用:b) *OTSRF这两个关键字一般首次出现在输入/输出控制部分。*SWRF表示写网格数据 和井数据的频率。如果不希望网格数据或井数据输出,则输出频率置零。网格系统描述描述网格系统,使用:a) *GRIDb) *KDIR描述网格XX,使用C)*DJd) *DJe) *DK描述油藏XX和倾角,使用f) *DEPTHg) *DIP 或 h) *DTOP在以上关键字中,只有*KDIR和*DIP完全可选,并可能以从数据集中删 除。上述列出的关键字必须在油藏描述部分。*GRI
11、D必须是这一部分的第一个关 键字。*GRID表示网格系统类型,有四种选择:直角坐标、变深度/变厚度、径向井筒和角点网格。其中每个均要求I, J, K 方向网格块数目:例如:* GRID *CART 10 10 6* GRID*VARI 10 10 6* GRID *RADIAL 10 1 15* GRID*RNER10 10 6第一个为标准直角人坐标IOXIoX6,第二个为变深度/变厚度网格IOXlOX6,第 三个为径向网格,最后一个为角点网格。KDlR定义Z轴的方向,。缺省值为UP,第一层为最底层。死结点定义死结点有两种方法a) *NULLb) *POR两种关键字都必须在油臧描述部分,在数据
12、集中必须有*POR,但*NULL可 选。当用*NULL关键字表示无效网格时,0表示无效网格,1表示有效网可知, 例如:*NLL*IJK1: 101: 101: 311: 41: 31: 30第二行覆盖第一行。*NULL是可选的,如果不出现,则假定全部网格均不 有效网格。NULL关键字覆盖PoR关键字。即使给一网格赋予非零孔隙度,而在*NULL 关键字中赋给零值,则该网格在流动计算中也不予考虑。上述例子可以下列形式表示:例如:*POR*IJK1: 101: 101: 30.31:41:31:30.0双孔隙度/双渗透率调用孔/双渗选择,可以使用(只能选一个);a) *DALPORb) *DALPE
13、RM除裂缝介质标准网格信息外,还需输入:c) *DIFRACd) *DJFRACe) *DKFRACf) *TRASFER在组分性质部分,还可以指定:g) *DIFFSION孔隙度值需要对基质和裂缝输入例:*POR*MATRIX*IJK1: 101: 101: 310.31:41:31:30,0*POR*FRACTRE*IJK1:101:101:30.087:91:20.4*M0D87:81=0.45水层选择:水层模型如下:a) *AQIFERb) *AQPROPc) AQFUNC步长过小或运行时间过长问题收敛失败可能由于:a)内迭代收敛失败b) XX收敛失败导致时步截短c)物质平衡误差如果在
14、输出文件中发现迭代不收敛频繁出现,那么可以:1减小时间步长。将*DTMAX改小,或用*NORM*PRESS和*NORM *SAUR减 小第个时间步的改变量。2用关键子*1TERMAX增加迭代次数3使用*SDEGREE增加因子分解度。注意:这个方法增加了存贮需求。如果问题原因是最大改变量,则若出夙不频 繁,问题不大。如果时间步大量重复出现,那么,应采取以下措施:4检查岩石和PVT曲线是否出现非线性,该曲线应当平滑。5检查网格和其他性质6检查井的限制。一个有效的办法是对每一注入井总是指定一最大井底压 力,对每一生产井总是指定一最小井底压力。7如果不收敛由于超过最大牛顿迭代次数引起,使用关键字*NE
15、WTONCYC, 增加牛顿循环次数。如果由于最大改变量振荡引起,达到最大迭代次数,那 么,使蜚线性段平滑,或减小时间步长是最好的解决办法。8油藏是否在迭代之间出现在单相油和单相气之间浮动。如果出现浮动,设 置适当的*PHASEID 或*REFDEN9置油藏的某些区域或整个油藏为隐式。缺省开关符,*AIM*STAB检查网 格的显式隐式开关,仅当该网格是一隐式格块的相邻格块。如果某些油藏区域 变量发生剧烈变化,并且不是井的毗邻区域,或流体前沿运动太快,而在一个 时间步扫过两个格块,那么置这些区域为隐式a)当不使用垂向平衡初始化时。在某些情况下,这可能引起初始压力饱和 度发生大的改变,即使全部井关井
16、。当该情况发生时使用全隐式。b)当出现气顶时。如果出现较强的指进,置气顶的底层为隐式,至少在指 进出现的区域。c)在具有极端高渗透率的格块,压力的微小改变可能引起饱和度很大变 化。在这些区域,置格为全隐式。物质平衡误差可能由收敛误差超过设定的改变量而引起。在大多数情况 下,*NORM和Converge的缺省值足够。然而,当模拟裂缝油藏或使用裂缝代 表水平井时,推荐使用较小的值。对锥进问题,推荐使用小值。模拟一单相油藏有两种主要方法模拟气水两相的干气,单相气藏或一次接触混相溶解剂注AoA)使用饱和压力使用关键字*PSAT置饱和压力为一很小的值例如,-Io在这种情况下,所有油藏流体是欠饱和的,并跳
17、过每个可知块 的闪蒸计算。所有流体性质仍然使用状态方程计算。*PSAT不影响井流动计算。B)使用拟合组分选择1使用*PSEUD00 一般来说,置油藏油为一拟组分,每个注入流体作为不同 的单个拟组分。2用*PHAS曰D将单相标为驰,或勺一般建议用由、从而流体相对渗透率 依据油水相对渗透率曲线计算。该方法也不做网格闪蒸计算。另外,GEM还将单个组分流动方程分组为较 小数目的拟组分流动方程。这个可以大大减少每个网格坟程的数目。水平井水平井可作为一线源(注入井)或汇(生产井)。GEM使用AXlX等流动图计算体滞留量,同时也计算井筒磨擦压力降。注 意,当前方法并不能解决回流问题。垂赂平衡VERTICAL
18、控制垂向平衡计算。处理垂向平衡计算时,使用下列几种方法:A) *VERTICAL *0N同时使用下列关键字*DWOC,*REFDEPTH,*REFPRES,*XGLOBALand*SWOCB) VERTICAL *GASCAP 及*DWOC*DGOC*REFDEPTH*REFPRES*ZOIL*ZGAS*SWOCC) *VERTICAL*COMP 及*DWOC*REFDEPTH*REFPRES*SWOC*CDEPTH*ZDEPTH这些关键字必须位于初始条件部分。VERTICAL ON主要用于欠饱和油藏,而VERTlCAL *GASCAP可用于饱和油藏,也可用于欠饱和油藏。对于VERTICAL
19、*0N,用重力一毛管压力平衡计算全部格压力和水饱和度。 当网格包含油相和气相时,不做特殊处理。因此,在第一个时间步可能出夙剧 烈的流体变化。*VERTICAL*GASCAP是更一般的选择,假定气顶油区处于平衡状态,用穗力 一毛管压力平衡计算全部网格压力和油、气、水饱和度。闪蒸计算用于确油和 气相组成。油相和气相依饱和度混合,然后计算网格总的组成。因此,油藏中 总的组成可能随深度变化。*VERTIACL*COMP与用户指定的随度变化的组成一起,用于欠饱和油藏或者 和油藏的重力初始化。这时,要指定水油界面深度正气参考压力。用户必须输 入总的组成与深度表。用户还必须输入临界深度。在临界深度以下,单煌
20、相网 格为油网格,而在临界深度以一,单燃相网格为气相网格。如果不做垂赂平衡计算,输入*VERTICAL*OFF 及*PRES*SW*ZGLOBAL下述第一个例子表示对饱和油藏做垂计算的初始条件数据:*INITIALVERTICAL *GASCAP*REFDEPTH 900.0*REFPRES 3000.0*SWOC1250.0*DGOC788.0*ZOIL0.300.100.200.300.120.08*ZGAS0.780.190.030.00.00.0*SWOC1.0第二个例子表示不使用垂赂平衡计算的数据:INITIALVERTICAL *OFF*PRES *CON 3400.0*SW*CO
21、N 0.2*GLOBAL*CON0.300.100.200.300.120.08井的定义*井使用以下关键字定义,注意严格按照关键字排序*WELL 井号xx井类型定义PRODUCER 井号或者*1N正CToR井号或者*CYCLPROD 井号在井类型以下,输入:*PWELLBORE (如果需要计算井筒压力,需要井筒数据)或 *1WELLBoREINCOMP (如果定义了注入井时需要,紧接着IN正CTOR)OPERATE (至少定义一个工作限制)*ONITOR (监视限制任)定义井的位置和射孔,使用:*GEOMETRY (可选的,在完井卡之前)*PERF (必需)这些关键字必须位于井数据部分。怎样关
22、井?怎样重新打开井?在关井之前:(1)该井必须用以下方式完全定义:(a)作约束和任意监视约束(b)完井关键字在完全定义一口井以后,该井可以在使用TIME或DATE关键字的任一时间 关闭。在关井之后任一时间可打开一口闭的井。*WELLl,water injector,*WELL2,producer,*WELL3,Solvent injector,*全部井具有相同的几何因了*rad gefac wfrac skin*GEOMETRY *K 0.25 0.341.00.0两口源程序入井初始关井,只有生产井开井。这咱工作制度持续两年。*INJECTOR 1*INCOMP *WATEROPERATE *
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