Решение задач разработки нефтяных месторождений с применением программных комплексов Eclipse и Petrel

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»  

 
 
 
 
 
И.А. Иванова, Е.Н. Иванов  

 
 
 
 
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ  
МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ  
ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ  
ECLIPSE И PETREL 
 
Рекомендовано в качестве учебного пособия  
Редакционно-издательским советом 
Томского политехнического университета  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Томского политехнического университета  
2015 
 

 

УДК 622.276:004.4(075.8)  
ББК  33.361:32.973я73 
И20 
 
Иванова И.А. 
И20  
Решение задач разработки нефтяных месторождений с применением программных комплексов ECLIPSE и Petrel : учебное 
пособие / И.А. Иванова, Е.Н. Иванов ; Томский политехнический 
университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 75 с. 
 
В пособии изложены принципы и этапы создания трехмерных гидродинамических моделей нефтяных месторождений. Даны практические рекомендации по ремасштабированию геологической модели, построенной Petrel, 
в фильтрационную. ECLIPSE – мощный гидродинамический симулятор, который является эталоном при построении фильтрационных моделей на 
нефтегазодобывающих предприятиях, в научно-исследовательских и проектных институтах.  
Предложенные в пособии задания могут выполняться студентами самостоятельно и под руководством преподавателя в рамках учебного процесса, а 
также использоваться в научных исследованиях при построении гидродинамических моделей продуктивных залежей.  
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело». 
 
УДК 622.276:004.4(075.8) 
ББК 33.361:32.973я73 
 
Рецензенты  

Кандидат физико-математических наук 
и. о. заведующего отделом моделирования  
ОАО «ТомскНИПИнефть»  

В.Ю. Мошков 

Кандидат химических наук 
старший научный сотрудник Института химии нефти СО РАН 

А.В. Богословский 
 
 
 
 
© ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2015 
© Иванова И.А., Иванов Е.Н., 2015 
© Оформление. Издательство Томского  
политехнического университета, 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ОГЛАВЛЕНИЕ ........................................................................................................... 3 
1. ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 
И ECLIPSE .............................................................................................................. 7 
1.1. Определение фильтрационной модели ............................................. 7 
1.2. Цели моделирования ........................................................................... 7 
1.3. Стадии моделирования ....................................................................... 8 
1.4. Запуск программы ECLIPSE .............................................................. 8 
1.5. Синтаксис ECLIPSE .......................................................................... 11 
1.6. Размерность модели .......................................................................... 13 
2. РЕМАСШТАБИРОВАНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ....................... 15 
2.1. Апскейлинг геологической модели   
в гидродинамическую модель .......................................................... 15 
2.2. Процесс ремасштабирования геометрии сетки – «Upgridding» .... 19 
2.3. Процесс ремасштабирования свойств «Upscaling» ........................ 22 
2.4. Подсчет запасов – «Volume calculation» .......................................... 25 
2.5. Проверка процедуры апскейлинга сравнением   
осредненных карт .............................................................................. 28 
3. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ...................................................... 33 
3.1. Материальный баланс – инструмент проверки моделирования ... 33 
3.2. Расчет сжимаемости пород ............................................................... 35 
3.3. Расчет капиллярного давления ......................................................... 36 
3.3. Осреднение кривых относительных фазовых проницаемостей ... 37 
3.4. Построение кривой фракционного потока и определение  
стартовой обводненности скважины ............................................... 39 
4. ПОДГОТОВКА DATA-ФАЙЛА ДЛЯ ДВУХФАЗНОЙ  МОДЕЛИ 
ФЛЮИДА ............................................................................................................ 42 
4.1. Структура Data-файла ....................................................................... 42 
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СКВАЖИН И ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИХ 
МЕРОПРИЯТИЙ ................................................................................................ 50 
5.1. Моделирование различных режимов закачки воды   
в нагнетательные скважины  (системы поддержания  
пластового давления) ........................................................................ 50 
5.2. Моделирование гидроразрыва пласта ............................................. 59 
5.3. Моделирование сетки скважин ........................................................ 60 
6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСТПРОЦЕССОРОВ ................................................ 67 
6.1. Выходные параметры. Файл Summary ............................................ 67 
6.2. Загрузка модели в постпроцессор Floviz. ........................................ 68 
6.3. Загрузка параметров модели в Office .............................................. 69 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 72 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................... 74 

ВВЕДЕНИЕ 

На современном этапе научно-технического прогресса и построения информационного общества наряду с теоретическими и экспериментальными исследованиями математическое моделирование с помощью ЭВМ является третьим способом познания реальности. Этот 
способ используется во многих отраслях современной науки и техники. 
Замена физического объекта или явления его математической моделью 
позволяет, опираясь на мощь современной вычислительной техники, 
подробно и глубоко изучать их свойства. Последние годы характеризуются быстрым развитием и широким внедрением компьютерной технологии в нефтегазовом деле. Это требует от инженера знания современных вычислительных машин и умения на должном уровне их 
использовать для решения прикладных задач, связанных с профессиональной деятельностью. Одним из главных направлений повышения качества проектирования, управления и контроля за разработкой нефтяных и газонефтяных месторождений стало применение компьютерных 
постоянно действующих геолого-технологических моделей (ПДГТМ) 
[1, 2]. ПДГТМ – это объемная имитация месторождения, хранящаяся в 
памяти компьютера в виде многомерного объекта, позволяющая исследовать и прогнозировать процессы, протекающие при разработке в объеме резервуара, непрерывно уточняющаяся на основе новых данных на 
протяжении всего периода эксплуатации месторождения. Геологическая 
модель (ГМ) и фильтрационная (гидродинамическая) (ГДМ) модель являются составными частями ПДГТМ. 
Обучение студентов навыкам работы с современными программными комплексами должно обеспечивать подготовку конкурентоспособных 
специалистов для работы на нефтегазодобывающих предприятиях, а 
также в научно-исследовательских и проектных институтах. Возможность быстро оценить различные сценарии разработки помогает преодолеть несоответствие между необходимостью осваивать все более сложные месторождения и недостаточным опытом молодых специалистов.  
Программный комплекс Petrel (компания Shlumberger) предназначен для проведения целого спектра работ: от интерпретации данных 
сейсморазведки, построения 3D-геологических моделей до гидродинамического моделирования. Создание трехмерных цифровых геологических моделей является основой для проектирования разработки месторождений. 
Модуль разработки в современной версии Petrel является отправной точкой для детального гидродинамического моделирования, позволяя без потерь перейти от создания геологической модели к подготовке 

и расчету гидродинамической модели в выбранном симуляторе семейства ECLIPSE. Также Petrel может быть использован для предварительной и завершающей обработки данных, таких как свойства флюидов, 
способ заканчивания скважин, история добычи и планирование геологотехнологических мероприятий (ГТМ).  
В состав семейства ECLIPSE входят симуляторы: 
 Black-Oil (нелетучая нефть);  
 Compositional (композиционная модель);  
 Thermal (термальная модель);  
 Streamline (симулятор линий тока).  
Основной задачей рассматриваемого в данном учебном пособии 
программного пакета ECLIPSE (Schlumberger) является освоение студентами приемов моделирования для создания двухфазной гидродинамической модели нефтяного месторождения по исходным данным.  
В настоящее время уже существует большое количество программ, 
решающих подобные задачи (T-Navigator, BOS, More и др.). Сравнение 
этих программ с пакетом ECLIPSE не входит в задачи данного пособия. 
Однако надо отметить, что ECLIPSE является первым полноценным симулятором и до настоящего времени остается эталоном в области гидродинамического моделирования.  
ECLIPSE разработан более 25 лет назад известной французской фирмой Schlumberger, названной так по имени братьев Schlumberger, изобретателей каротажа. Фирма специализируется на сервисных работах в области разработки нефтегазовых месторождений, а также в разработке 
специальных программных продуктов для решения задач нефтегазодобычи. 
Преподаваемый курс знакомит студентов с основами гидродинамического моделирования с использованием ECLIPSE Black-Oil (модель 
черной (нелетучей) нефти). В модели нелетучей нефти предполагается, 
что флюид состоит из пластовой нефти, растворенного газа и воды. 
Данный симулятор широко используется для создания гидродинамических моделей при проектировании систем разработки залежей с их последующей оптимизацией. Курс включает в себя изучение основных 
этапов построения фильтрационной модели месторождения, а именно: 
определение структуры и типа геометрии сетки модели; задание свойств 
пласта и насыщающих его флюидов; инициализацию модели (задание 
начальных условий моделирования); моделирование водонасыщенных 
пластов, оказывающих воздействие на разработку месторождения и т. д. 
В ходе практических занятий студенты неоднократно создают гидродинамические модели залежей углеводородов с нуля, проводя подбор оп

тимального режима разработки каждого конкретного месторождения, 
учитывая особенности его геологического строения и свойств насыщающих пласт флюидов. Обучающиеся моделируют процессы поддержания пластового давления, бурение скважин, проведение гидравлического разрыва пласта. В процессе выполнения задания при поиске 
значений ключевых слов используется мануал ECLIPSE [3]. 
Программный комплекс ECLIPSE охватывает полный спектр задач 
моделирования пласта, включая создание конечно-разностных моделей 
для черной нефти, сухого газа, композиционного состава газоконденсата, термодинамических моделей тяжелой нефти и моделей линий тока. 
Поскольку интерфейс программы (меню, помощь и описание) составлены на английском языке и многие термины не имеют точных аналогов в русском языке, а в русскоязычной литературе существует масса 
различных транскрипций одного и того же термина, мы будем пытаться 
придерживаться их английского написания и использовать только один 
из вариантов его русского произношения. Описание ведется применительно к версии программы ECLIPSE 2008, далее просто ECLIPSE. 
Пособие предназначено в основном для начинающих пользователей, но, возможно, люди, знакомые с программой, смогут найти в нем 
что-то полезное и для себя. 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 
И ECLIPSE 

1.1. Определение фильтрационной модели 

Существует несколько определений фильтрационной модели. Приведем два определения, которые дадут краткую, но понятную информацию о том, что такое гидродинамическая модель пласта. 
Первое определение гидродинамической модели.      
Гидродинамическая модель пласта – это такая модель, которая воспроизводит элементы и особенности реальной пластовой системы или 
которая имеет сходство в поведении, но достаточно проста, чтобы ее 
можно было рассчитать [4].  
Второе определение гидродинамической модели. 
Цифровая фильтрационная модель является совокупностью следующих составляющих:  
 программы моделирования фильтрационных процессов; 
 исходных данных, являющихся входными данными программы; 
 выходных данных, являющихся результатом расчета программы. 
Чтобы добиться сходства модели с реальным объектом, необходимо использовать все имеющиеся исходные данные. 

1.2. Цели моделирования 

Чтобы лучше понять, для чего создается модель, необходимо обозначить цели моделирования и получаемые преимущества.   
Мотивами для использования моделирования являются надежность 
и достоверность результатов, повышение экономической эффективности разработки месторождения, возможность принятия решений при 
контроле за разработкой месторождения.  
Сейчас в эру сложноизвлекаемых запасов перед инженеромразработчиком и, конечно же, перед нефтяными компаниями при разработке месторождений встает целый ряд вопросов и проблем.  
Типичные проблемные вопросы при разработке месторождений без 
моделирования: 
 сколько бурить скважин; 
 какой дебит будет получен на скважинах; 
 объем уплотняющего бурения; 
 как выбрать интервал перфорации; 
 какие ремонтные работы будут эффективны; 
 схема заводнения; 

  нагнетание воды или газа; 
  поддержание пластового давления. 
Ответы на эти вопросы может дать моделирование. Таким образом, 
сформулировать цели и преимущества моделирования можно в следующих пунктах. 
Цели моделирования: 
 исследовать продуктивность данного пласта в процессе добычи 
нефти, нагнетания воды или закачки газа; 
 оценить наиболее эффективные типы заводнения; 
 оценить влияние расположения скважин и расстояния между 
ними, а также их количества на текущую и конечную нефтеотдачу; 
 оценить извлечение углеводородов по изменению дебита и просчитать экономическую эффективность; 
 максимизировать извлечение углеводородов; 
 оценить возможные схемы вторичной добычи нефти и их внедрения; 
 выявить причины, по которым поведение пласта отличается от 
предыдущих прогнозов; 
 выявить элемент пласта, из которого можно извлечь углеводороды. 
Вышесказанное говорит о необходимости моделирования в нефтяной 
промышленности, т. к. в нефтегазовом деле существует золотое правило: 
Вы можете извлечь нефть только один раз, а моделировать много раз. 

1.3. Стадии моделирования 

Процесс моделирования обычно состоит из трех стадий [8]: 
 сбор данных и последующее их преобразование к виду, пригодному для использования в программах модели, т. е. построение модели 
с помощью этих данных;   
 адаптация и настройка модели;  
 стадия прогнозирования процесса добычи (расчет вариантов разработки). 

1.4. Запуск программы ECLIPSE 

Если программа уже установлена, необхордимо выбрать в меню 
ПУСК > ПРОГРАММЫ > ECLIPSE > Schlumberger Simulation Launcher и 
подождать, когда откроется рабочее окно программы. Условимся, что с 
помощью знака «>» будем обозначать последовательность выбора 
пунктов меню. Например, File > Open будет означать, что в главном 
меню необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по File, а затем в