一、Petrel三维建模软件的使用情况

Petrel 综合利用地质学、地球物理学、岩石物理学和油藏工程学进行构造建模、岩相建模和油藏属性建模，实现油藏的优化管理。Petrel 为多学科的协作架设一个共享的信息平台，在相同的3D网格上完成各种模型的建立，保证数据的一致性。构造建模技术使模型的建立十分快速、准确。

3D网格建立是Petrel核心系统的一部分，采用角点网格建立复杂地质模型。通过生成精细的三维几何网格构架，应用地质和地球物理信息建立和划分区带，建立三维地层框架模型。在网格过程中，将层面之间垂向上的接触关系和层面与断面间的关系充分考虑进去，从而很好的保障了模型内部各部分之间的一致性和完整性。

Petrel 是唯一的一个完全整合到完整的油藏描述系统中的油藏精细描述、建模工具。以前所有的其它商业化三维建模系统都是独立的软件，是一体化油藏描述软件的一部分。真正的一体化油藏描述软件应包括从地震解释、储层建模到油藏模拟的所有领域。Petrel 三维地质建模软件已完全整合到从地震解释、储层建模到油藏模拟这一套工作流中，它使得地质家、地球物理师以及油藏工程师在同一平台上、以有效的方式合作。Petrel 为油藏描述提供完整的一体化解决方案，其特有的技术可服务于勘探开发各个领域。

Petrel 具有工作流程的可重复性，可以自动地记忆工程师创建地质模型的整个操作流程，更新和修改模型。通过联合油藏数值模拟软件Eclipse 的研发，Petrel 建立的油藏地质模型更好地考虑了为油藏数值模拟服务。在建立油藏地质模型的过程中，Petrel 就充分考虑了网格的空间形态、网格结构特征对数值模拟计算速度的影响，Petrel 建立的地质模型直接应用于油藏数值模拟中具有最好的计算性能。

历史上，自从3D 建模工具开始被用于石油和天然气工业以来，石油公司会买一种建模工具的1个或2 许可证, 然后训练几位专家使用他们。几年以后, 这种情况仍然没有改变。但1998年下半年Petrel进入石油工业市场后，这种情况发生了变化。自1999 年以来，Petrel 许可证的数量在世界上每年以最少翻一倍的速度增加着，直到Petrel居于目前市场份额的领导地位。其中的原因很多，但一个无可置疑的主要原因是Petrel的 3D 地质建模工具最容易使用。这可以从Petrel 在全世界石油公司中迅速增长的使用量体现出来，一个难使用的应用工具是不可能达到这样的使用量。许多增加的新用户来自于那些早先没能用起来老的、难用的其它建模系统的用户。由于易用，地学家们和工程师才可能专注于他们的学科而不是成为软件专家。因为Petrel 是一种纯Windows应用工具，它与其它Windows应用工具譬如Powerpoint、微软文字处理系统等集成。这使汇报和报告都非常容易。这种Windows界面对任何熟悉个人计算机视窗环境的人都是非常容易。许多功能都是由抓取—放下动作来完成的。由于Petrel独特的数据处理和存贮系统，用户不需要为项目或数据管理工作做任何努力。每名用户都能容易地管理他们自己的项目和数据而不需系统管理员的帮助。

综合国内外建模研究方法，结合濮城油田西区沙二上2+3油藏现状，选用储层确定性建模（Deterministic modeling）方法建立三维地质模型。确定性建模是对井间未知区域给出确定性的预测结果，即试图从具有确定性资料的控制点（如井点）出发，推测出井间确定的、唯一的储层参数。濮城油田西区沙二上2+3的储层是以辨状河三角洲前缘沉积为背景的油藏，井网密度较大，储层连通性较好，因此井网对储层有很好的控制作用，可采用确定性建模。

《濮城油田西区沙二上2+3油藏描述及剩余油分布规律》项目建模首次使用斯伦贝谢公司的Petrel地质建模软件。主要建立了濮城油田西区沙二上2+3精细油藏三维地质模型。建模的过程一般为首先建立井文件，检查井轨迹，建立井分层文件，输入断层多边形文件及层面文件，确定模型范围，给断层多边形赋Z值，建立断面模型。断层的形状是通过生成Key Pillars来完成的。Pillar网格化的过程就是一个空间结构生成的过程。然后在pillar网格中插入地层层位，同时要于先前定义的断层和网格增量相一致。网格化的结果得到一个由一系列连接顶、中和底部骨架的pillar所组成的3D网格。检验分层数据文件在三维空间分布的合理性，对于有问题数据点重新解释分析，达到分层数据完全合理与符合实际，最终建立正确的三维流动单元模型。当三维流动单元模型完全建好后，输入有效厚度、砂岩厚度、测井解释的孔隙度和渗透率数据文件，建立属性模型。（如下图）

二、Eclipse油藏数值模拟软件的使用情况

（一）Eclipse的特点

Eclipse100是一个全隐式的、三维、三相、还包括天然气、凝析油选择等多项功能综合的黑油模拟软件。该软件用Fortran77语言编写，无论是虚拟储存，还是足够的实际储存，都能在用ANSI码标准Fortran77编译程序的任何计算机上运算，能运算该软件的计算机有：

microvax，vax，sun，Apollo，DG，convex，IBM，Cray等机。包括在EcliPSS100软件包中的辅助程序有：

GRAF：一个独立图形后处理程序；

PSEUDO：生成三维拟函数程序；

Fill：角点模型前处理程序；

VEP：井筒水动力计算前处理程序；

EDIT：特别为准备Eclipse模拟数据而设计的屏幕编辑程序。

图5 Eclipse软件界面

自由格式输入：Eclipse的输入资料是用关键字系统自由格式输入的。任何标准的编辑程序常用来编辑输入文件。EDIT是一个可供选择的专门用于屏幕编辑的Eclipse编辑程序。当数据输入后，EDIT程序能检查输入数据，Edit的辅助程序包括大部分Eclipse参考手册。

图形选择：Eclipse软件提供的角点模型和常规块中心模地是很有用的。在1、2、3维模拟中，经向和笛卡尔块中心点模型选择是很有用的。三维经向模型能模拟0～360°界面上的圆形流动（关键词COORDSYS）。

Eclipse角点模型是唯一的能对正确代表油藏最复杂的几何地质图形进行模拟。前处理程序Fill和GRID常用来准备Eclipse油藏模拟的角点数据。独立图形的处理 GRAF和GRID程序能用多种方法显示网格。例如，在进行大型的三维模拟时，用户可要求同时显示在XZ方向的多条横剖面。网格的平面透明覆盖图是十分有用的，它能正确地对地质平面图进行检查。

对多断层的油藏，角点模型特别有用。网格能沿着断层线平面上变形，垂向上移动，对复杂性的剪状断层进行模拟。使用前处理程序（Fill），甚至对倾斜断层亦能容易地和精确地描述出来。Eclipse软件能自动的计算不相邻网格的传导率。Eclipse的计算程序能有效的对穿过平移断层的流动进行模拟。

角点模型别的功能还包括了管流模拟和局部网格加密模拟。

全隐技术：Eclipse软件利用全隐法来确保超长时间步长模拟的稳定性。务必确保用减少所有残差到最小的允许误差对非线性全隐方程进行精确解。物质平衡误差（残差和）是非常小的。牛顿法常用来解非线性方程。用所有变量彻底扩展雅各宾矩阵来保证二次方程的（快速）收敛。各种各样的专门方法常用来加速非线性模型的收敛。同时，用正交极小法来加速插入因式分解，来解每次牛顿迭代产生的线性方程。

通常，全隐技术用于小范围的锥形研究，在单个时间步长内，研究区内许多节点孔隙体积内的流体能穿过靠近井筒的小网格。隐压显饱和半隐式技术绝不能用来解这样的问题，除非它们的时间步长被减到不切实际的极小值时。当全隐技术用于消元式联立线性方程时，只能用联立方法求解，不能用简单的序列法来解。这类小作用直接方法，如 D4高斯消除法求解。大型模拟需用迭代法，如强隐函数程序方程（SIP）和线松驰法（ISOR），肯定是不能收敛的。这样，大部分的程序不能用全隐法来解大型的作业。在Eclipse软件中，同插入因式分解计算能取消这些限制，能有效和可靠的进行大型作业的模拟。

虽然，全隐技术是Eclipse软件使用的标准解法，但有的时候用隐压显饱（IMPES）技术亦十分有利的，在Eclipse中这种选择是很有用的。隐压显饱技术可能是不稳定的，它只用于正规网格系统（不是小网格）和小时间步长的模拟计算，如历史拟合。进行Eclipse模拟时，在同一个运行期间，属不同次的模拟，同时用IMPES和全隐技术都是可能的。

水层模拟：水层模型和模拟模型任选一个来代表。解析模型Fetkovich水层模型和Carter-Tracy水层模型。模拟模型是由在一个方向上按顺序连接在一起的水层网格所组成。模拟水层序列的最里面的网格能与油藏的若干个网格相连接。每一个水层网格的深度、方向（维）、孔隙度和渗透率等参数可以分别给定，这就给用户在定义每个水层时，给予充分灵活性。

（二）Eclipse的应用情况

ECLIPSE数值模拟软件的应用，在全国各大油田都已经得到普遍的推广，只有中原油田，在应用上还存在一定的不足。2005年，濮城开发室在《濮城油田西区沙二上2+3油藏描述及剩余油分布规律》项目中应用该软件进行了9万网格节点的数值模拟工作。该软件与LANDMARK公司的VIP数值模拟软件相比：第一，软件的操作性上有了很大的提高，用一个关键字就能够能控制整个单井历史拟合的全过程，缩短了数据准备的时间；第二，该软件是一个全隐式的、三维、三相、还包括天然气、凝析油选择等多项功能的综合模拟软件，既可以模拟黑油模型，又可以做组分、热采等模型的模拟，是一个功能比较全面的数值模拟软件；第三，该软件的后处理功能较VIP数值模拟软件来说，有了较大的进步，数据及图、表、曲线有了更强的直观性；第四，该软件在我们院有微机版本，因此在使用上就拥有的相当大的自由度；第五，也是最重要就一点，就是该软件与Petrel三维地质建模软件实现了一体化，用Petrel建立的三维地质模型可直接应用到Eclipse中，在地质模型的导入过程中几乎不需要修改任何数据。

图6 西区沙二上2+3油藏剩余油饱和度三维图

图7 西区沙二上2+3油藏剩余油饱和度剖面图