Eclipse 100 油藏数模软件使用手册(3)

（误差）平方和最小的正交极小法要求每一个新的搜索方向垂直于以前的搜索方向。这样，前一个搜索方向必须存储起来，因而，正交极小法将用完有用的计算机记忆。幸运的是，计算机通常足以存储最后几个搜索方向。若干个搜索方向称为NSTACK，并且用户可在运行定义卡数据那部分中设置它。设置NSTACK=10，为缺省值。对于有限记忆计算机进行大型作业模拟，这种记忆管理的选择是非常有效的。设置NSTACK=0，进行记忆管理。于是，不受长度限制的堆栈在磁盘上储存起来，一当需要的时候，解算器仍能回放（回读）出来。由于内存数据存盘转换速度比较慢而增加了计算机CPU的钟时，故内存管理选择是用增加执行钟时来节省内存的。令NSTACK为负值，则可将完全机内叠加记忆和完全磁盘储存之间进行折衷。例如，若NSTACK为-9，于是，第一个8搜索方向保持记忆，而其余的搜索方向则储存在磁盘中。因为在每次运行开始，Eclipse软件能计算所需要的记忆量，并且用户能用试验的方法对NSTACK的特殊，找到最佳值。

由于使用了有效节点址，解算器完全是矢量性的。例如，所有的正交极小法的堆栈叠加计算全是矢量计算。矩阵相乘亦是使用矢量运行技术进行矢量计算的。然而，插入因式分解计算核心的三角转换是用回归法，不能用矢量计算。

不相邻连接

在正常的网格系统里，在每个方向上，每个节点仅有一个相邻的节点（维上一维的每个节点有二个相邻节点）。这样在二维网格里，每个节点有四个相邻节点，在三维网格里，每个节点可以有六个相邻的节点。流体流动仅发生在相邻节点之间。

Eclipse软件中选择性连接成对不相邻节点是有可能的，处于这种连接时，该软件能模拟流体从一个节点直接流动到另一对节点。不相邻节点连接的典型应用有：1.能进行3D经向园形模拟；

2.允许穿过平移断层在不同层之间进行流动模拟； 3.允许在井筒附近进行局部网格加密，它还包括了在一个笛卡尔座标系统内对锥形网格模拟的功能。

若前处理程序（FILL）常用来形成网格，那么Eclipse就能自动的计算上面第1、2二个典型例子中不相邻网格间的传导率。用一般的不相邻连接设置，能进行局部的网格加密。如何进行局部网格加密详见后面的手册。

不相邻网格连接能产生雅各宾矩阵中边缘带状单元，这个方法包括在插入因式分解程序中，并且该方法常用来进行线性方程解。

运行次数的标定

Eclipse所有的内部的数组都标有运行的次数，目的是减少计算机内存的使用。例如在二相运算中，雅各宾矩阵中每个单元的运算次数为2*2，而在三相运算中则为3*3。一个二维的运算作业就要使1个雅各宾矩阵产生5个带状单元，而三维运算作业中就会使一个雅各宾矩阵产生7个带状单元。显然，要包含最不利的可能情况这种内部数组运算次数的标定是低效率的。在运行定义卡数据准备部分中提供了ECLIPSE计算内部数组的大小所需的大部分数据。像自动形成不相邻连接，死节点，垂向平衡选择等另外所需的资料则被减少了，它们在网格部分中提供。不存储死节点不必要数据，节省了总的计算空间。在模拟开始前，每次运算所需要的总内存可打印出来。

垂向平衡

在三维模型中，为了模拟分层流动，Eclipse软件还包含了唯一的垂向平衡选择。垂向平衡程序既可用于块中心模型，亦能用于角点模型。用角点模型，垂向平衡程序考虑每个变形网格的形态和方向。一个混合参数能代表用户划分的流体的分隔程度。一种情况，假设总流体是分层的，另一种极端情况假设流过每一个网格流体完全是分散的。例如，垂向平衡程序考虑了，当油侵入水区和被驱替后，留下的临界的残余油饱和度引起的滞后效应。经压缩

的垂向平衡选择程序能将3D模型当成2D平面模型来运算。

双孔隙度

Eclipse双孔隙度/渗透率选择程序是适用于多裂缝油藏的模拟。用一个基质网格和一个裂缝网格代表每一个双重介质网格。在双孔隙度选择程序中，油藏内的流动只能通过裂网格才能发生。同样在每个基质网格和与它相对应的裂缝网格之间亦产生流动。在双孔单渗的情况下，在相邻的基质网格之间决不会发生流体的流动，在双孔隙度/渗透率选择程序中，在相邻基质网格之间才可以产生流动。

在基质网格和裂缝网格之间流体的重力吸吮/驱替和分子扩散等现象都能解释。 原油的高压物性（PVT）数据和岩石数据。

Eclipse软件可靠地保证用户所确定的压力和饱和度函数的数据。它决不会出现工业上常见的用内插法修改相同的饱和度间隔值园滑数据。

若干不同数据表可用于油藏的不同部分。这样，例如，一些单独的饱和度表可以输入每种岩石类型的模型中。

相对渗透率的方向性

相对渗透率曲线可以分别给定为水平方向流动和垂直方向流动的二个相对渗透率曲线。对每个饱和度函数区，用户可以有给定3条（X、Y、Z）或6条（+X，-X，+Y，-Y，+Z，-Z）相对渗透率曲线的选择，而不是常用一条曲线。这种新增的自由给定相对渗透率曲线的条数，油藏工程师能用比较简单的方法提高油藏物理性质的模拟研究。例如，大部分油藏节点在垂向上分布少，在平面上分布多，如果水平相对渗透率小于巴克里－莱弗里特饱和度,那么水平流动模拟将会能更真实的模拟油藏实际情况。在Eclipse拟函数选择程序中，同样也需要相对渗透率的方向性，它可以用于三维粗网格的模拟中。

饱和度数据表的刻度

相对渗透率和毛细管压力曲线的束缚、临界和最大饱和度端点值可分别输入油藏内的每一个网格中或者选用这些端点值随深度变化表分别输入网格内的每一个模拟区内。饱和度刻定选择程序能让用户给定随标准化饱和度而变化的相对渗透率数据和毛细管压力数据。此外，该程序还能用初始临界饱和度或束缚流体饱和度随深度变化进行油藏模拟。用户还能给定饱和度表各向是同性的，但在X、Y、Z座标方向上有区别，或者在6个座标（+X，-X，+Y，-Y，+Z，-Z）方向上有区别。

饱和度刻度程序常可用于一个油藏内，原始地层可动流体是校正模拟，该校正是借助于流体接触界面处的一个特殊校正。

滞后效应

相对渗透率和毛细管压力的二个滞后效应都可模拟。对非润湿相，相对渗透率的滞后效应有二个模型可供选择：即Carlson模型和Killough模型。在二相模型的运算中，也可以选用Killough润湿相滞后模型。

岩石压实

当流体压力减少时，岩石压实选择程序能模拟孔隙通道的减小。这个过程可以是可逆的，不可逆的，或者需要时还可滞后。这个程序在双重介质的运算中特别有用：

示踪剂追踪

在模拟运算的期间内，示踪剂跟踪程序能确定流体组分的运动“标志”。例如，它可常用于辨别不同注水井的水运动情况和原始地层水的移动情况，或者预测地层水矿化度和其他种类化学物质浓度的变化。

示踪剂还可定义为存在于一个烃类相中，并且它可用来模拟在游离和溶解状态之间流体成分上的交换，无论什么时候，这种交换总是发生在伴生的烃类相中。所以，在预测原始游离气或溶解气的运动中是十分有用的。原始含硫量是可以用移动油的跟踪与深度的函数来定

义。

在示踪剂界面上，控制数值扩散效应选择程序是非常有用的。

原油比重（API）跟踪

不像上面所说的被动的示踪剂跟踪程序那样，原油比重跟踪是主动的。它充分考虑了完全不同（PVT）性质原油的混合。与常规的假设相对照，原油比重跟踪程序完美的假设了在网格内流动原油的地层体积系数，原油粘度，原油密度和泡点压力。原始的原油比重在每一个平衡区内把它作为与深度呈函数关系，而对每个网格来说，它是独立的。

海水盐度跟踪

在水相中，盐水跟踪程序是一个主动的示踪剂跟踪程序。表列了水的性质与盐的浓度有关。因此，若原始地层水与注入水有不同的矿化度，那么，就可说明不同水的密度和粘度来自何处了。

混相驱动能力

Eclipse软件具有二组份混相驱替模型。该程序用于混相注气过程的模拟。模型假设油藏流体由三个组分组成：油藏油（储藏油+溶解气），注入气（溶剂）和水。假设油藏油和溶剂气的组份按比例溶混。用Todd-Longstaff技术论述混相组份的物理弥散现象。Todd-Longstaff技术是借助于一个地区给定一个基本的混合参数来论述的。溶剂气的比重与溶解气的比重是不同的，该模型还允许油/溶剂在高含水饱和度研究区内的混驱结果在屏幕显示出来。一个专门数字扩散控制程序对混相驱替选择是很有用的，尤其在大的混合参数研究中，该程序特别有用。

单井控制程序

Eclipse软件有一套综合的单井控制选择程序。生产井能在给定的油量、水量、液量、气量，油藏流体废弃产量、井底压力和井口压力等数值下进行运算。油藏工程师应对上述数值中一项定出一个目标值，而对其余数值的各项定出限制值。生产井只要不超过限值，在规定目标值下工作。若一个限制值将要超过它的限制界限，那么生产井将自动的改变它的控制模式，使井保持在允许的限制条件下工作。效率系数还可用于考虑正常的停产时间。该程序将能计算处于正常流动条件下的流量和流动压力，但累计流量按照有效系数进行扣除。注水井亦有一套类似的控制程序。它能提供地面条件下的注入量，油藏条件下的注入量，井底压力，和井口压力的目标值和限制值。

有助于历史拟合的全过程，生产井可处于另处一种控制类型。输入这些井实际生产的油、水和气量，使井处于相同的产液量或油藏流体体积量的条件下生产。这样，甚至当含水率和气/油比不完全拟合时，压力下降的速度大致是正确的。实际生产的和计算的这二个产量都可编入汇总文件，以便进行图形对比。

生产井同样还可受到另一种的经济约束。如果一口生产井的产油量或产气量低于经济界限，那么该井将自动关井或重新完井。如果生产井的含水率、气/油比或水/气比超过规定的上限，那么生产井就要修井或关井。修井速度取决于占机提供修井的能力。生产井的含水率、气/油比和水/气比的生产界限同样可以用于同生产井连通的其它井，若这些界限超过规定，也应关井。此外，每当生产井的超过界限时，我们可以逐渐地减少生产井的产量来限制生产井含水量，气/油比或水/气比的上升。生产井还受到最小井口压力的限制，一旦生产井的产油量或产液量低于规定的界限，可以用自动开关或人工举升方法来提高它们的生产能力。对于人工举升的生产井还受到井组或油田产能的限制。一些生产井由于某种理由关井要设置一个使模拟自动停止的标记，而其它井要有自动开井的标记。若油田上所有的生产井，或一个或更多的井组关井，那么这个运算同样可以停止。关闭的井可以进行定期测试，了解它们是否具有再次生产的经济效益。

井组、油田的生产控制

整个说来，模拟程序包含了井组、油田动态资料采集的控制程序。用优先或目标产量控制法，使一个井组或几个井组总的产油量、产水量、产气量或产液量都能达到规定的目标值。

用优先产量控制，将井按优先的次序排列，按优先的递减次序生产直到一个井组的产量超过界限为止。超过井组界限产量的井应取消它的生产量以适应井组的界限。井组中其于低优先级的井应关井，直到需要时间开井。井的优先率既可以由用户自己设置，亦可以用用户定义系数通式，在规定地井段中进行计算。

用指导产量控制，井组的目标产量是按各个生产井的可能生产量或规定的指导产量按比例的分配到各个井去，但必须确保没有一口井会超过它的单井产量或压力界限。当井组的产能达不到井组的目标产量时，井组产量就要递减。然而，一当需要补充产量时，该程序可以按顺序自动打开备用新井来延迟产量的递减，同样该程序也受到钻速和每个井组最多允许开井数的限制。

井组的上限值同样可以用于井组的产油量、产水量、产气量和产液量。一当这些界限值的其中之一超过时，那么，为了保持井组的生产量在界限以上时，从最差井的修井工作量到井组控制的应用范围必须采取选择。此外，上面所说的一套单井经济界限和相应的描述能应用于井组的所有动态分析中。

上述同样一套井组控制和界限同样可以应用到全油田的生产动态分析中。油田处于指导产量的控制下，油田的目标产量或是按规定的井组指导产量按比例的分配到各个井组，或是按各井可能生产量或指导产量按比例直接分配到各生产井。油田的生产量同时可用一个井组或它的更多子井组的生产来控制。控制流体相态（油、水、气或液）的一致性，在每一种情况下不需要是相同的。例如，油田可按一定的需要量生产油，而其中的一个井组正在按其最大的产气能力生产。这样，油田将按照它的目标产量生产，每个井组将严格地受它目标产量的约束，而每一口单井则严格地受它的单井压力和单井产量限制。

多级开采系统

用表明某些井组是高一级井组的子井组的办法，可将井组按任一所需的层次排列成一个多级树式结构。所有井组的控制和限制条件都可应用任何一级的井组（包括油田亦可看作成树状结构顶部的0级井组）。

注水井组的控制

井组和油田可以给定目标注入量和限制注入量来控制它们的注水量。油藏工程师可以设置下列各项参数目标值和限制值：

（1）单相流体的地面注入量；

（2）多相流体注入油藏的总体积量； （3）单相流体的回注比例；

（4）多相注入流体总的注采比。 所以，例如一个井组可以按它产气量的一定比例进行回注，并且从注入水量得到一个油藏总的注入目标或总注采比。

一个井组的目标注入量或是按它们的注入能力或是按它们额定的注入量按比例分配到各注水井中，一个井组的目标注入量还受到各注水的分层流动和压力的限制。一个高一级井组的目标注入量（或油田注入量）可按它们井组的额定注入量有比例的分配到子井组中去，井组的额定注入量可以直接设置，或者是它们生产的亏空量，或者是需要的排替亏空量。若一个注水井组（或油田）注入能力不足以满足于它的目标注入量时，那么，为了打开一口合适的注入井，应当仔细研究预备的注入井钻井顺序。

销售气生产控制

销售气生产控制程序提供了一个从油田伴生产输出的控制方法，这个方法同时可对油的生产量进行控制。一个井组或油田的商品气的生产量可看作为总的产气量减去它总的注气

量，再减去井组和子井组气的消耗量，加上输入到井组或子井组的气量（若有的话）。对每个井组可单独设置气的消耗量和输入量。

销售气的生产量还受到不需要销售过剩的回注气量控制。销售气控制程序能独立的应用于油田或井组另外的生产控制，同时，该程序还能提供有足够的注入能力来注入过剩气、井组或油田自动的处于伴生气回注控制之下，它的目标回注比例是按照每个时间步长内注入过剩气量的动态来确定。

井的层间交互和混流

当一口井完井于几个网格区内，那么每一个网格的流量与产生的下列三个参数成正比： （1）网格和井筒之间的传导率； （2）网格内射孔段相的流度； （3）网格和井筒之间的压力降。

当在不同射开网格间分配井的目标产量时，Eclipse软件充分考虑了上述的三个参数。这对于在有二个或二个以上的，垂向连通性比较差的油层，每个油层的压力降又是各不相同的。完井特别重要。

在某种情况下，一个层的压力降可能与另外几个油层压力降不一样。那么，该程序将允许通过井筒在油层之间产生交互窜。在井口能观察到物质平衡的约束，以至于流出井筒的混合相相当于进入井筒的平均混合相。Eclipse软件能进行任何控制模式下生产井的任何类型的交互窜模拟，还包括井内上部地层被封堵，而其余部分的油层生产情况的模拟。如果油藏工程师不愿意有交互窜产生，则可以关闭交互窜流模拟的装置。

大斜度井和水平井

每口井完井的位置上是没有限制的。一口大斜度井可以射开不属于同一垂直列的几个网格。实际上，一口井的同一个层，可以射开几个网格，这种情况，这个程序能模拟射开几个相邻网格的水平井。这个功能同样在3D径向锥进模型研究中十分有用，3D径向锥进模型研究地区是指：与井连接最近的地层，与井连通的楔状砂体形态以及与井连通的几个网格区内的已知油层。Eclipse200井筒摩擦选择程序常用于研究射孔井段上的摩擦损失效应，摩擦损失效应对水平井是十分重要的。

专门的气井程序

Eclipse软件有二个提高气体流动模拟精度的程序。第一个是用与表皮系数相关的流动来模拟因井筒附近紊流而形成的压力降非达西指数流动。程序用保证层段上机械表皮系数是互相一致的方法计算每个完井层段的紊流表皮系数和气体流入量。为了在超长的时间步长内保持稳定，用全隐技术进行计算。当因紊流引起的压力降与总压降成正比时，这些事先警告是十分重要的。

第二个或是用地层游离气正常流入动态关系拟压力方程选择程序，或是用Russell Goodrich方程选择程序。这二个方程都能模拟气的粘度和密度变化以及网格和井筒之间压力降变化。对于Russell Goodrich方程，是用井筒和网格之间的平均压力代替网格压力值，来确定上述参数。对于拟压力方程，是用网格和井筒之间压力的积分平均值来确定上述参数。

细网格平衡程序

油藏网格区内的原始压力和原始饱和度可用平衡程序来计算。已知油藏内每一个相的静水柱压力梯度，该梯度与局部的流体密度有关。用毛细管压力表，根据各相之间局部的压力差确定原油饱和度。

通常，使每一个网格区内的流体饱和度等于网格区内中心的那一个点的饱和度。然而，当一个大的网格区含有流体接触面时或具有流体的过渡带部分时，这种方法在流体储量的估算能产生明显的误差。在这种情况下，Eclipse软件具有提高地层流体储量计算精度的

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