(转帖请注明出处)数值试井是90年代以来试井理论发展的一个新方向,研究的主要内容是选用正确的参数拟合方法,合理地进行网格剖分,严格地控制拟合精度,从而求出目标参数。

多相流试井是促进数值试井理论发展的主要源动力。关于多相流试井分析,目前具有代表性的主要有压力法、拟压力法和压力平方法三种方法。这三种方法都是在对黑油模型进行一定的简化后,在模型的分析解的基础上得到的,各有其局限性,对多相流试井并没有一种公认可行的办法,用数值试井的方法处理多相流试井问题,可望得到很好的解决。数值试井理论发展的另一个主要源动力是复杂边界问题和非均质问题,特别是复杂边界的问题,用数值试井的方法可望得到很好的解决。

早期在数值试井方面的尝试,着重于参数估计方法的研究。如Padmenabhan L等人就曾指出针对实测的试井数据而言,试井分析中的参数估计是一个病态问题。他们使用的是迭代估计的方法。其它在参数估计方面的研究主要是为解决油藏数值模拟过程生产历史的拟合问题来进行的。但无论是最速下降法、高斯牛顿法以及各种改进的牛顿方法或是单纯行法等等,无论是一阶收敛还是高阶收敛,这些方法都属于邻域搜索法的范畴。众所周知,邻域搜索法总是在给定初值的一个较为狭小的区域内搜索给定问题的最优解,这样的方法是不能解决全局最优化问题的。虽然,在试井分析的过程中,在绝大多数情况下,可以借鉴过去的经验,但对于多相流复杂边界试井问题,只有在保证算法是可靠、准确的情况下,进行数值试井才是可行的,得出的结果才是可信的。抛开历史拟合算法的可靠性不说, 现行的算法对硬件的要求也很高,因为这些方法要求目标函数的导数或是二阶导数。如此之大的计算量,得到结果需要很长的计算周期,非数值的并行算法在今后可能会成为解决这一难题的工具。

在数值模拟方面,由于针对试井的数值模拟与一般数值模拟相比,要求的精度要高,所以网格的大小、时间步长的选择以及网格类型应该严格地选择。但无论数值方法能达到何种精度,它都是一个近似的方法。数值计算的稳定性等问题是空间离散时要考虑的另一个问题。PuchyrP.J等人在文献中对其工作做了较为详细地介绍,虽然他的工作针对的是单相流试井问题,但他的工作却为研究多相流试井问题提供了很多有益的借鉴。他在对单相流数值解进行分析的基础上,提到了3个方面: 1)新的研究外边界的概念。2)井眼和油藏之间的结合方法。3)近井眼网格尺寸和时间步长的选择。

为满足数值模拟中的精度要求,近年来数值模拟中采用了多种网格,如全局正交网格、局部正交网格、控制体有限元网格等。非结构网格很可能是这个领域主要运用的网格剖分技术。目前较为流行的PEBIPerpandicrlar Bisecor)网格和CVFEControlled Volume Finite Element)网格均属于非结构化网格的范畴。其中PEBI网格对于复杂形态的油藏描述较为灵活,模拟结果较为准确,可减小网格的取向效应。

PEBI网格的生成有两种办法:直接方法和简介方法更具有灵活性和随意性。阵面推进法(Paving)是一种较为有效的三角形剖分方法,这种方法由Lo1985年最早提出。之后Rainald LohnerLo的基础上使用了二叉树和四叉树等数据结构,有效的提高了算法的效率。Jin HBlacker T D等人提出控制线法,控制线法的算法灵活性很大,但剖分出来的三级形区域也不一定能保证Delauny条件。张来平等人提出了弹性平滑和对角线交换技术经实践证明能达到较好的效果。

在试井解释中,要真实地反映试井中的压力变化过程,至少要求在近井地带模型的尺寸较小,但这样无疑会使网格数目加大,增加模拟过程的计算量。同时为了提高效率,在远离井眼的地方,网格的尺寸相对要加大一些。依照油藏数值模拟的经验,采用非结构化网格可以解决这个问题。

2001年胡勇采用交错网格建立汽水两相数值试井模型。文章在对井筒微分方程进行离散时,采用交错网格离散井筒汽水两相流动的动量守恒方程,解决了常规网格导致的不合理压力场问题。同年,刘立明等建立了油水两相渗流压降数值试井模型,给出了非结构网格下油水两相流动控制方程的离散形式,耦合了井筒存储和表皮系数公式,并对原压力法提出的无量纲方法进行了修正。刘曰武等建立了圆形定压地层考虑存在邻井影响条件下油井不稳定试井的数值试井模型,提出存在邻井影响的测试资料分析方法,对邻井的性质和产量,试井理论曲线的影响进行了分析讨论。

2003年刘立明在建立三维两相数值试井模型和油水两相渗流压降数值试井模型时采用了PEBI非结构网格,大大提高了计算效率。同年,吴洪彪等人考虑了层间窜流的影响,建立了多层多相数值试井理论模型,采用混合网格,研究了压力降落和压力恢复试井的多层多相产量模型的处理方法和控制方程耦合的方法。

2004Magnus Nnadi等建立了可以用于复杂模型的多相多维数值试井模型,通过与解析解的比较,验证了数值试井在实例上应用的可靠性,精确性。

2004Y. Ding提出了一种新的基于对数算法逼近网格技术,改善了以前基于线性逼近的网格模型。在实践中证明,这种逼近方法可以改善井筒附近流动的计算误差,得到了良好的应用结果,这种逼近方法可以应用在各种非结构化网格中。

2005年何琦将数值试井分析用于降低静态地质模型中的不确定性。体现了数值试井分析在确立可靠的油藏数学模型中所起的重要作用。

2005年吕秀风等研究了数值试井的有限元法。实践表明,数值解与解析解符合的很好,说明了有限元法进行试井分析的准确性和可靠性。文中对位于两相交断层夹角的模拟计算,体现了用有限元处理复杂边界油藏时方便、快捷的特点。

2006姚军等将流线方法应用与数值试井,建立了流线试井解释模型,该模型具有计算速度快、稳定性高的特点。随后,他又建立了聚合物驱油藏多项流试井解释模型,运用试井方法解决了聚合物驱开采方式下油藏平面渗透率场分布的描述问题,但目前该研究只能研究单层的情况。