CMG-STARS软件功能介绍及实例介绍

CMG－STARS热采、化学驱、冷采及其它先进开采方式数值模拟软件软件功能及国内外实例介绍加拿大计算机模拟软件集团（CMG）2目录一、CMG总体介绍（以问答形式）3二、CMG－STARS软件功能介绍10（一）CMG－STARS化学驱模块数值模拟功能介绍101、聚合物驱功能及特点：102、凝胶功能及特点：12（二）CMG－STARS蒸汽辅助重力泄油模拟功能介绍13（三）CMG－STARS出砂冷采以及适度出砂模拟功能介绍15三、CMG－STARS软件国内外应用实例17（一）聚合物驱国内实例17（二）表面活性剂驱国内实例－华北油田淖50断块19（三）三元复合驱国外实例－北美海上油田20（四）凝胶调剖国内实例21（五）国外凝胶调剖实例1－奥地利leoben大学22（六）蒸汽辅助重力泄油（SAGD）实例－Conoco22（7）稠油出砂冷采及适度出砂实例23（八）泡沫驱实例－挪威的SINTEF石油研究公司24（九）热水驱＋注N2泡沫采油实例25（十）微生物采油实例27（十一）电磁加热稠油开采实例：283一、CMG总体介绍1．CMG公司简介CMG公司(加拿大计算机模拟软件集团)是1977年在加拿大阿尔伯达省卡尔加里市成立的数模研究机构。依靠在数模软件研究开发及应用方面的丰富经验并经过二十多年的成功拓展，从最初由政府资助的研究机构发展成为成功的上市公司，是全世界发展最快的石油数模软件开发公司。公司总部设在加拿大阿尔伯达省卡尔加里，在伦敦、休斯敦、卡拉卡斯和北京设有分公司或办事处。2．国际资质认证机构认证情况在技术测试方面，CMG在以往的SPE数值比较测试中，差不多参与了所有的测试，而且得到了良好的评价。CMG公司旗下聚积了许多在国际石油数模领域极具影响力的技术专家，在每年全球大型的技术交流会(包括：SPE、CIM等地)上发表了大量有影响性的文章，在油藏数值模拟科技研究上一直保持着领先地位，提供了许多技术服务给国际数模界。他们中的许多人得到SPE的崇高作者地位，并担任SPE很多分组的评委委员。3．产品销售情况作为世界上最大的数模组织之一，CMG的用户包括了分布在全球40个国家，超过210家大型的石油公司、顾问公司、研究机构和大学。世界十大石油公司有九家在使用CMG软件。现在全球超过2100个CMG软件执照在使用中。在中国，CMG有着良好的技术地位，有17家油田、研究机构和大学在使用CMG软件。现在正在应用的油田包括：大庆、胜利、辽河、新疆、华北、吐哈、江苏、长庆、中原、北京研究院、玉门、廊坊分院、中国海洋油田服务公司、西南石油学院、台湾的中国石油股份公司、成功大学等。CMG软件帮助客户解决了很多重大的油藏开发问题，大大地提高了采收率和经济效益，得到了很多大石油公司的赞赏。44．技术支持和培训CMG对于技术支持和售后服务非常重视。在中国，CMG依靠其在国内的技术支持体系和CMG全球技术服务网络，向用户提供及时有力的技术支持服务。在北京，CMG维持2至3名技术服务人员经常与油田保持联系，CMG的软件售后服务人员随时准备解答用户提出的有关软件使用、软件应用方面的问题。用户可以通过电话、传真和电子邮件等多种形式到CMG解决问题。CMG公司规定在收到客户的问题，一定要在48小时内做出反应。如有个别需要可以到现场服务。5．软件由开始研发之日到今天的管理、技术进步、风格特点、独创的技术要点等方面的历史论述。CMG公司自1978年成立以后就一直致力于数值模拟软件的研发。许多使用CMG软件在解决实际问题过程中提出了更多的需求，这些需求是CMG开发产品新特征的驱动力。CMG邀请所有的用户提供对于新功能和新产品需求的开发要求。在CMG的发展过程中，得到了许多政府机构和油公司的资助。在1978年成立之初，主要是油加拿大阿尔伯达省能源委员会资助，1年后许多大型的石油公司加入这个行列，例如Chevron,Texaco,Amoco,BP,Total,Shell,PhillipsImperial/Exxon以及ARC等，CMG也为根据这些资助方和用户的具体需求开发不同的模块。例如在2003年就有近10家公司和组织资助CMG开发新模块，Total资助开发动态网格模块(DynaGridmodule);JOE资助开发注二氧化碳模块(CO2Sequestrationcapabilities),阿尔伯达研究院(ARC)和委内瑞拉国家石油公司(PDVSA)资助开发地质力学模块等。CMG的化学驱模块开发始于1980年，化学驱模块的开发是基于公开发表的资料以及结合用户的特殊需求CMG自己研发的专门技术，。例如，CMG的化学驱模块采取了免费教学软件UTCHEM中的一些公开模型，但包含更多的是CMG自主研发的模型。UTCHEM的开发者之一，德州大学（UniversityofTexas）保罗博士（Dr.Pope）目前正在使用CMGSTARS做咨询和研究工作。壳牌国际（ShellInternational）指定CMG为其全球子公司的热采及化学驱数值模拟软件。56．那一年到中国的CMG软件是在1988年进入中国，当时是由北京石油勘探开发研究院引进。7．谁在中国第一应用，做了什么工作石油勘探开发研究院。用于稠油油藏数值模拟和提高采收率研究。5.作为一家专门从事油藏数值模拟软件开发的公司，CMG开发许多独有的技术，简单介绍如下：（1）率先实现数值模拟微机化CMG是最早正式推出微机版数模软件的公司，CMG软件支持Windows98、2000、NT、XP，2003系列系统及UNIX和Linux系统。（2）自主研发的AIMSOL自适应隐式算法器和PARASOL并行算法器CMG自主研发的AIMSOL自适应隐式算法器，CMG开发的线性方程求解方法，具有先进科技水平的稀疏矩阵转换程序，用于对大量复杂的方程组进行求解，以模拟油田规模的生产和增产过程。这种线性方程求解方法使用不完全高斯消去法作为GMRES加速过程的预处理步骤，对于CMG的自适应隐式产生的贾可比矩阵是理想的求解方法。而PARASOL基于能够调用OpenMP协议的共享式内存设计，采用先进的并行GMERES迭代来求解雅可比矩阵。独创的非结构化网格的并行算法器(Parasol)极大地提高了大型稀疏矩阵的收敛速度。（3）四种裂缝描述方法较其他数值模拟软件只有双孔和双渗两种描述裂缝方法不同的是，CMG软件对于裂缝有双孔、双渗、子域和多重连续作用域等四种描述方法，用户根具体的油藏特征选择不同的模型，是对天然裂缝和人工裂缝的描述更加准确。（4）动态网格技术这是CMG独有的技术，常规的模拟器在定好网格后不能改变，而动态网格技术则可以追踪前缘移动来自动动态调整网格，使模拟器的模拟速度提高一倍以上。尤其是使用于模拟推进前缘较明显的化学驱段塞、SAGD蒸汽腔、底水锥进前缘等过程采用动态网格技术。动态网格与并行软件结果应用，计算速度更能成比例增加。（5）模拟能力超过一亿个节点数根据2002年12月份的测试结果，CMG软件在IBMP690计算机上的运算6能力已经达到1亿1千2百万个，这使得这些大型的数值模拟模型在其它软件上模拟一般多需要几天的模拟时间，甚至根本不能运行，现在使用CMG并行模拟在一个晚上甚至几个小时就可以结束，保证了及时地进行结果分析和正确地做出开发决策。这较常规数模百万级规模是个质的飞跃。（6）沥青沉淀和堵塞模拟CMG能够模拟沥青沉淀随压力、温度及组成变化而改变的过程，它可以通过修正的热力学平衡模型来预测(可逆的或不可以沉淀)。（7）蒸汽辅助重力驱油（SAGD）CMG软件可以模拟单井SAGD、双井SAGD以及ES-SAGD过程。（8）电磁加热采油模拟电磁加热储油层技术的工作原理是：使用一低频交流电通到储油层，因为储油层的电阻就产生了热量；从而，石油的粘性降低了。CMG软件可以模拟电/磁电能量注入到有效层、能源热导通过原水或其它低阻物流过油藏、油藏欧姆电阻产生热力、热力将油藏温度提高而且扩散到数米、热油的粘度减少和流压减低、油的流动力增强促进油产提高，产水量降低，和采收率提高。（9）稠油出砂冷采模拟或适度出砂模拟CMG公司与阿尔伯达研究院（ARC）及壳牌等五家大型石油公司共同成立出砂冷采联合会，并推出了世界上唯一的冷采软件。CMG冷采软件是基于先进的砂蚀与运移模型、泡沫油模型以及地质力学耦合模型开发的，能够成功地模拟稠油油藏冷采开发过程中的油层的地质力学变化、砂层的破坏机理、砂粒流动在蚯蚓洞的过程砂粒以及泡沫油的流动，预测开发指标，优化稠油油藏的冷采开发方案等等对于海上油田来说，由于平台空间有限，处理产出砂的成本会很高，所以可以用CMG软件来模拟适度出砂的过程，从而得到最优的经济效益。（10）稠油油藏注空气火烧模拟CMG能够模拟稠油火烧(ISC)，模拟在注入空气并点火之后，利用地下原油燃烧释放出热量，从而降低原油粘度来开采稠油的过程。（11）轻油油藏注空气低温氧化模拟CMG能够模拟轻油注空气低温氧化(AI)，即通过注空气开采轻油(LO),强调烟道气驱替机理并通过质量增加重新加压,O2转换成CO2的混相驱过程。7（12）高级地质力学模型除标准的弹性/塑性处理之外，STARS具有几个功能选相用于模拟岩石力学的影响。包括模拟不可逆过程的两个经验模型：蒸汽吞吐中膨胀/再压实情况的应用，以及地面沉降的压实和反弹，此外有一个关联模型用于模拟像塑性变形，剪性膨胀，应变硬化和井筒卸载这样的诱发应力现象。（13）灵活的用户定义化学反应动力学模型CMG能够定义组份之间的依赖于速度的相似反应的过程，其他的功能选相能以依赖于流体流动速度的反应速度来确定相间的传质，反应可以是温度、速度以及渗透率相关，它可用于模拟地层内凝胶、乳化及破乳和泡沫等过程。（14）水平井离散化井筒模型这是CMG独有的技术。水平井，特别是具有井内循环的井，需要有更好的方法进行井的模拟，以回答复杂的井设计和生产中所关心的问题，特别是其中包括了长时间的多次瞬变反映，粘滞压力降，多相流动，以及传导热流动的影响，CMG提供了离散化井模型这样一种有效适合的方法来模拟这些现象，同时解决了井筒内与油藏流动的偶合问题。（15）综合运用化学添加剂和热力采油模拟CMGSTARS是一个强大的热采、化学驱及其他先进采油方法数值模拟的平台，用户可以综合运用化学添加剂和热力采用，如注蒸汽加化学添加剂的过程，从而得到最优的开发效果。（16）动态裂缝模型CMG能够模拟由于注入引起的动态裂缝。当压力超过一定值的时候，即当压力超过油藏岩石的弹性破裂压力的时候，油藏形成裂缝，但压力降低（开采）后，裂缝会自动闭合。（17）微生物采油模拟注微生物，细菌生长：产成醇类、表面活性剂和聚合物，提高采收率机理：提高扫油效率，由于CO2的形成，压力增大，原油膨胀，界面张力降低。（18）弥散型组份的模拟弥散型组份的概念是指一相在另一相中处于稳定的弥散状态，在油藏模拟的规模下可处理为一个组份悬浮于一个携带相之中，这样对于模拟聚合物，凝胶，悬浮颗粒，乳状液和泡沫就提出了一种独特的观点，与STARS灵活的组份性质8选项结合在一起，弥散型组份的概念允许你对复杂的现象灵活地设计适当的模拟模型。（19）独立的相态计算软件包（Winprop）WinProp是一个强有力的状态方程工程工具。可确定油气藏特征和流体的组份变化,并将其用于CMG的油藏模拟软件。CMG的WinProp就是用于油藏模拟的一体化组份分析软件。它可以用于组份性质分析、组分劈分与合并、PVT拟合、混相研究、实验室的实验模拟、对出蜡和沥青沉淀的预测、状态方程（EOS）参数回归、多相闪蒸、气在水中的溶解性、蒸汽/液/固体平衡、多次接触混相等。（20）非水平气液、油水或气水接触界面模拟水平气液、油水或气水接触界面，以及多个PVT平衡区的情况。可以油比水重的的油藏。（21）井筒热损失和摩阻计算模型采用SAM半解析模型（CMG独立开发的），CMG软件能够模拟注蒸汽时井筒热损失的情况及单相或多相流动情况下井筒摩阻的变化。（22）水敏效应模拟CMG软件能够描述油藏中粘土矿物遇水之后的膨胀、吸附及离子浓度的变化，从而模拟