㈠ 2014年科技活動總結
各位領導,同志們:
這次科技大會,主要是總結2014年科技工作成績和經驗,表彰年度在科技戰線為我公司做出巨大貢獻的科技工作者和科技管理工作者,深入貫徹落實*公司*屆*次職代會會議精神,就2015年科技工作提出整體部署,進一步明確目標和保證措施,把科技工作推向一個新的階段。
一、2014年科技工作主要成果
過去的一年,廣大科技人員以增油降本為中心,牢牢把握“四個原則”,圍繞“三個突破、一個推廣”,開展“五項工作”,採取“六項措施”, 開拓進取,拼搏奉獻,超額完成了2015年科技工作目標,為公司經濟效益的提高做出了巨大的貢獻。
(一)依靠思路創新和科技進步,推動勘探增儲上水平
廣大技術人員,轉變思想,堅持“老區內部找新層、老區外部找邊界、老區深層找發現”,應用先進的VSP物探、地化錄井、成像測井、雙源距C/O比測井、壓裂填防砂和化學降粘等新技術,優選**、**、**、***館陶等*個地區作為重點勘探目標,通過“三老”資料復查,結合利用三維地震、儲層反演等勘探新技術,落實含油麵積**km2,地質儲量**×104t。
重點突破了**油田邊部的勘探禁區,針對**東部**潛山構造高部砂體不發育、低部位出水、儲層薄、岩性細、易出砂的實際情況,創新提出圍繞潛山腰部部署的原則,應用壓裂填防砂技術,突破薄層出砂熱採的理論極限進行擴邊部署,取得良好效果。目前完鑽並投產*口井,日產油*t。單井產量達到近*年來的最高水平。新增含油麵積**km2,增加地質儲量**104 t。
(二)圍繞生產搞科研,產能建設和老區綜合治理成效顯著
一是在利用物探、測井、錄井、鑽井、油藏工程新技術和理論研究黃沙坨油田裂縫發育規律、壓力下降規律、水淹規律,並結合研究成果進行加密部署。二是開展油藏精細研究,不斷優化注采結構,***油田保持了遞減階段的相對穩產。三是細化開發管理單元,利用配套技術深入挖掘剩餘油潛力,實現**油田連續穩產**個月。
*年對比局計劃實現了超產**×104t。油田綜合遞減率、自然遞減率、含水上升率、油汽比、產能建設到位率等指標均好於計劃指標。
(三)立足科研求創新,已形成一整套適合*油田特點的增產增效新技術
一是針對各類出砂井的具體特徵,積極應用和改進新技術,建立了綜合防砂、防排一體化的防砂思路,形成“兩主兩輔”的防砂技術,建立並完善了適合各油田的防砂手冊,恢復停產井、卡關井*口,恢復產能*噸/天,使作業工作量減少*井次,階段投入產出比*,油井檢泵周期延長了*天,累計增油*萬噸,砂害難題得到全面有效治理。二是摸索出一套地層靠點滴降粘、井底靠過泵加熱、井筒地面靠摻油降粘的有效辦法,使得稠油生產難題成功地得到了解決。三是堅持圍繞注水進行治水配套技術攻關,以調剖、堵水、分注技術為手段,通過轉注、分注、調剖、調驅、動態調配水等工作,使***油田注采井數比、分注率、水驅儲量控製程度、水驅儲量動用程度大幅度提高,油田自然遞減逐年下降。四是結合黃沙坨油田粗面岩油藏特點,深入現場,深化技術研究,改進普通壓裂完善為防濾失壓裂,進而又完善成酸化壓裂一體化工藝技術,增油效果也有較大提高。五是應用處於國內領先地位的污水凈化處理回用鍋爐技術,有效地解決了污水外排難的問題。六是推廣油氣集輸在線監測技術,實現了公司長輸管線自動連續監測。七是規模實施機采優化設計**口井,使機采效率由*%提高到*%,節約電費支出*萬元。八是試驗成功井口連續加葯清防蠟技術,有效地解決了熱洗清蠟,固體清防蠟高成本問題。九是加強各部門、基層的各類標準的配備工作,對石油天然氣行業新頒布的*項標准進行統計征訂並下發到各單位執行。對油公司下發的技術標准進行逐一檢索登記和歸類,完成了計量標准和石油信息與計算機工程等部分的內容。十是利用計算機網路實現了視頻會的基礎工作,為公司無紙化辦公打下基礎。
(四)規范運作求效益,科技管理已形成較完善運行體系
進一步完善了《科技項目管理辦法》,《科技成果評審辦法》;規范了措施效果統計方法;實現了科技措施規范的運作。在前幾年科委成員求真務實、辛勤工作的基礎上,進一步使科技工作走向管理制度化、分工明細化、流程程序化。實現了從調研、立項、審批、計劃、實施、總結、驗收有序進行。加強了統籌管理、採取隨時監督,階段考察調整的管理方式,從而保證了運作中的協調統一,促進了科技工作的順利開展。
針對公司*個區塊的不同特點,結合生產過程中制約油井生產的疑難問題,在措施管理上認真把好“三關”,即措施論證關、方案設計關、現場施工關。在措施匯報上做到“四個一”,即每周一小結、每月一總結、每季一匯報、每半年一調整。每季度及時召開由公司領導參加的地質、工藝措施分析會,不定期開展區塊分析和項目分析,確保了措施的實效性。
(五)以人為本求發展,科技隊伍建設已見成效
重視專業人材的作用,積極抓好全員技術素質提高。公司針對青年人居多的現狀,開展了青年水井分析會、地質工藝措施分析會。通過購買科技圖書,加強自學等形式,促進全公司科技理論水平的提高。為了配合油公司開展的“十大科技帶頭人”活動,公司開展了評選“十大科技標兵”及評選“科技先進個人”等活動,並實施重大科技成果重獎制度。通過宣傳、動員及給青年技術人員“壓擔子,輔路子”等辦法,極大地調動了科技人員學技術、搞科研的積極性,通過多年來努力,公司已培養出一批愛崗敬業的科研技術骨幹。
(六)技術創新保生產,科研推廣結碩果
自*公司成立*年來,科技工作取得了豐碩成果。公司共計開展項目**項,實施**井次,實現增油*萬噸,共計獲得局級科技成果獎**項。在**年《**》獲油田分公司科技進步特等獎;《**》獲油公司科技進步一等獎;並獲油田分公司二等獎*項,三等獎*項。多人獲油公司科技先進個人等稱號。公司廣大科技工作者充分發揮“敢於吃苦,勇於攻關”科研精神,已連續六年實現了公司職代會提出的科技工作目標。
二、2015年科技工作安排意見
2015年*公司將面臨著開發後期產量接替困難、開采成本升高的不利局面。面對嚴俊的開發形勢,需要廣大科技工作者緊緊依靠技術進步,大膽探索、勇於實踐,為公司緩解遞減、降本增效發揮重要的作用。
(一)工作思路
2015年科技工作的總體思路是:深入貫徹公司*屆*次職代會會議精神,圍繞經濟效益為中心,堅持以人為本的方針,牢固樹立“科技是第一生產力”的理念,充分發揮科學技術在增儲降本、挖潛增效中的先導作用。
(二)工作目標
鞏固和擴大已有的科技成果,充分發揮技術專家和學術帶頭人的作用,利用政策和機制調動廣大科技人員的積極性,開展好科技攻關和新技術推廣工作。以“防砂、治水、開發難動用儲量、節能降耗”為核心,重點實施好“防砂、深度調剖、難采儲量開采、多級分注、大修、側鑽、汽驅和水平井”等八項增產增效技術,努力完成全年科技增油目標。全年開展科技措施**項,實施**次,投入資金**萬元(含作業區成本部分),增油*萬噸,投入產出比大於*:*,措施效率*%以上。
(三)2015年科技工作重點
1.繼續做好勘探增儲工作,實現公司生產的持續穩定
*年,*公司確立了“深化老區、拓展邊部、突破新區”的滾動勘探思路,重點在三個區域上的老區周邊尋找邊界,力爭實現增儲*萬噸的目標。一是在***油田**井區通過“三老”資料復查,採用儲層反演先進技術,進一步落實構造和儲層,大膽探索,向薄層、油水同層、低油層要儲量,力爭拿到*萬噸儲量。二是在**油田針對*潛山構造高部位砂體不發育、低部位出水、儲層單層薄、岩性細易出砂的實際情況,圍繞潛山儲層,應用壓裂填防砂技術,突破過去薄層出砂吞吐熱採的理論極限,繼續外擴*個井距,實現增儲**萬噸。三是**油田繼續在*井區和*井區南北兩個方向,利用區域地質、開發地質研究方法,應用地應力技術和大型酸化壓裂措施開展擴邊儲量攻關,努力使這一區域的儲量進一步增加或落實。四是充分發揮資金優勢,按照油田分公司的部署,積極參與外圍盆地的勘探開發,為產量接替尋找後備戰場。
2.以“**”為契機,加大***油田綜合治理力度,提高注水油田開發水平
**年在***油田的主要工作是以精細地層對比和量化剩餘油分析為基礎,以實現數字化油田為方向,重點做好注采井組完善、細分重組、多級分注、整體調堵、動態調配水等工作,在現有的**個注水井組基礎上,繼續完善*個注水井組,改善*個注水井組,保持其餘注水井組相對穩產;保持注水水質達到“雙十”標准,保持注水合格率*%,保持注水井分注率*%以上;測試率由*年的*%上升到*%,注水井利用率由**年的*%上升到*%,分注層段比*年上升*%。在斷層多、油水粘度比大、注采對應關系復雜的*塊實施井組注水、周期注水、間歇注水等工作;在注采系統相對完善的局級綜合治理區塊*塊和*塊,實施完善注采井網、細分注水、整體調剖、動態調配水、油井找堵水等措施,控制含水上升速度。實現***自然遞減率下降*%,含水上升率由*%降至*%。
具體做法:一是做好*塊整個區塊的調剖方案,有計劃、分步驟進行實施,提高*塊的水驅效果;二是繼續做好分注工作,根據地質配注方案和注水要求,有針對性地實施三管注水技術和偏心分層注水技術,完善和調整好***油田的分層注水開發層系。三是在油井上,一方面做好一塊化學堵水和機械找堵水工作,同時研究和改進現有堵水技術,力爭在*塊和*塊上取得新的突破;四是做好防砂工作,進一步延長油井檢泵周期,大力恢復停產井,以提高油井的利用率和單井產液量;五是不斷地總結**深部調驅試驗經驗教訓,提高評價水平,結合集團公司現場評價,選擇合作夥伴的機遇,使*塊三次採油試驗得以開展。
3.繼續做好**油田難采儲量的研究與試驗,進一步提高**油田儲量動用程度
*年**油田立足於現有的優化注汽、間歇注汽、防砂、降粘等成熟技術維持產量的穩定,同時在難動用儲量的*新*井區和**井區進行了高壓填防砂與電加熱技術聯合攻關的道路,已取得了一定的經驗和教訓。*年計劃在這兩個難動用井區及*塊和*站井區的*停產井中優選*口井採用封層、高壓填防砂、臨界壓力注汽、油管(抽油桿)電加熱技術進行試驗,以求恢復正常生產,逐步形成產量規模,使近*萬噸的難動用儲量得以升級,確保**油田日產**噸水平的穩定。
4.繼續搞好**油田汽驅試驗,積極尋找熱采吞吐油田開發後期有效的開采方式
轉變開發方式是**油田持續穩產的必由之路,*年*月*日進行的**井汽驅實驗已見到明顯效果,在**油區進行的吞吐油田轉蒸汽驅的實驗中**油田的汽驅效果是最好的。公司在該井組試驗成功後將向油田分公司申請資金擴大試驗井組,力爭實現油田開發方式的轉變,保障**油田的長期有效開發。
5.應用水平井技術實現公司三個油田的生產方式的巨大變革
目前水平井採油技術日趨成熟,這種技術從國內外的經驗來看非常適用於我公司管轄的***油田的**塊稠油底水油藏,**油田的*塊狀油藏,油田塊狀底水油藏。水平井採油技術的應用將會給我公司帶來巨大的變革性進步,將會解決公司目前面臨的水錐困難和重力採油的困難。因此廣大科技人員要加緊對水平井油藏研究和地質選井技術、鑽井技術、錄測井技術、防砂技術、舉升技術的學習,迅速適應新的工作要求
6.繼續開展好成熟的增油、降本、節能技術的應用和推廣工作
繼續開展好大修、側鑽、套管補貼、深抽、優化機采系統效率、防排砂技術、分層配汽、點滴降粘、氟硼酸防砂、深抽工藝、井口加葯化學清防蠟、排水采氣、污水處理等技術應用,進一步提高規模化效益。
(四)2014年技術措施保障
1.加強科技管理,向管理要效益
強化項目管理指標檢查考核:措施成功率*%;措施有效率*%;大型措施(單井投入大於*萬元)有效期在半年以上;當年綜合措施投入產出比達到**。
嚴格執行《*公司科技管理辦法》,嚴格科技立項、審批、招投標、合同管理、項目驗收等技術項目管理程序,堵塞管理漏洞,繼續實行風險合同,提高措施有效率。
在項目實施上,繼續貫徹項目實施嚴把“四關”,重點加強措施論證、優化設計,確保措施成功率。項目管理匯報上執行“四個一”的管理規定,即每周一小結,每月一總結,每季一匯報,每半年一調整匯報度,保證各項措施有效進行。
在科技項目管理上還將推行針對不同類型的項目實施不同的管理原則。研究項目要針對研究項目特點應突出以下幾方面:一是先進性,必須達到國內同行業領先水平;二是普遍性,必須至少在公司內部有較大的應用前景;三是長期性,至少在三年以內不能過時。試驗項目要針對試驗項目特點應突出以下幾方面:一是突出技術適應性,熟悉新技術特點力求適應油田需要;二是重視改進和提高,改進是項目試驗重要環節;三是嚴把實施進度,試驗項目不宜進展過快,應加強測試、分析、總結。推廣項目要針對推廣項目特點應突出以下幾方面:一是嚴把選井關,一定要按照試驗總結出選井條件執行,不能輕易更改;二是嚴把設計關,一定要按照試驗總結出設計原則執行;三是嚴把實施關,重點是工具、用料質量,及施工程序。
2.大力提倡開展豐富多彩技術練兵活動,向人才、素質要效益
2015年公司將開展各種形式學習教育活動,加強技術人員的技術培訓。開展科技論文徵集活動,評選優秀論文,編撰公司論文集,並由將優秀論文推薦給《**》國家期刊發表;繼續搞好項目負責人講課活動,盡可能的組織專家講座;為技術人員提供最新科技資料和更多的調研學習機會;組織辦好《**》宣傳材料,不斷提高廣大生產和技術人員業務水平;建立科技獎罰機制。為加強科技項目管理,公司計劃開展評選“最佳項目負責人”活動,各項目完成好與差直接影響到年終“科技先進個人”,“優秀科技成果”以及技術職稱的評定。另外公司擬開展評選具有較高津貼的十名“技術專家”活動,凡未參加過公司重大項目實施的技術人員不能參加評比,對完成項目較差的項目負責人,將取消其負責人資格。對能夠在公司做出巨大貢獻的技術專家進行重獎。
3.加強調研、積極儲備,向新技術要效益
水平井採油技術、**油田蒸汽吞吐轉汽驅驅技術、**油田難采儲量動用技術、***油田水井多級分注技術、***油田有效的找堵水技術的成功應用,將會給我公司帶來巨大的效益,也將會給油田開發帶來質的飛躍。因此廣大科技工作者要集中精力抓好這幾項重點試驗項目,爭取取得更大突破。重點抓好調研、學習、實踐工作,通過“走出去,請進來”的方式,採取對外調研、組織經驗交流會、現場觀摩等多種形式從局內外獲取大量的新技術信息。認真總結、不斷完善現有的技術,使之升華並向規模化方向發展,從而走上“實施一批,准備一批,研究一批”的科技發展良性循環之路,為*公司長期發展打下堅實的技術基礎。
4.深化油藏研究和動態分析等基礎性工作,實現油田可持續發展
油藏研究和動態分析工作是做好油田開發的基礎,這些工作要時刻圍繞制約油田生產和持續穩定發展的矛盾來展開。
重點做好油氣藏構造、岩相、“四性”關系及成藏規律等方面的基礎研究。以構造圈閉、岩性圈閉和潛山“裙帶”的地層圈閉為重點,以區帶為單元,對“三老”資料進行祥查,對歷史上的“可疑層”進行細致分析,聯系周圍井的資料,依靠地層對比,應用物探處理解釋新技術進行重新評價勘探開發潛力。注水油田要根據高含水期剩餘油高度分散的特點,對油藏的構造、微構造進行精細解釋和描述,在儲層描述上,要以小層甚至單砂體為單元,搞清其分布規律、微相類型、非均質特點等,並與注水動態緊密結合,搞清小層水淹狀況,劃分儲層流動單元,確定剩餘油富集的相帶和儲層,為調整挖潛打下基礎。熱采稠油油田要以儲量動用程度研究為重點,要對所有井按含水、周期、油汽比、層系、區域位置等進行分類,要對地質和工藝措施效益進行剖析,要按不同油價和油田公司給定的操作成本按高效、低效、無效進行分類排序,以適應國際油價的風雲變化和股份公司日益縮減的投資、成本形勢。裂縫性油藏要研究壓力、采出程度、採油速度和邊底水錐速度的相互關系,應用錄測井資料、岩心分析資料、穩定試井和不穩定試井資料、生產動態資料,借鑒國內外同類油藏的勘探開發經驗,探索一條適合我們油田的穩產和提高採收率之路。
動態分析是措施挖潛、方案調整最基礎性工作。其核心就是建立完善的動態分析體系,目標明確,責任到人。應用統計法、物質平衡法、水動力法等多種方法,把單井、井組、單油層、區塊、全油田的動態分析有機結合在一起。加強對油藏開發指標的分析、調整和控制,實現“三升三降一穩” (地層壓力、存水率、注采比上升;綜合遞減率、自然遞減率、含水上升率下降;相對穩定吞吐油汽比)的總體目標,實施以注水井、吞吐井為中心的單元式管理,建立採油作業區井組承包、地質研究所井組負責,把動態監控細化到人。堅持季度總結,月度分析,旬度調整的動態管理辦法,及時拿出對策,及時進行調整。動態分析和調整要按現代油藏經營管理的要求來開展。要把每個方案和每項措施當做系統工程來抓。要做好這項工作,就要做好四個結合,地質與工藝結合,與生產結合,與技術進步結合,經濟評價結合。從油藏實際出發,地質研究要為工藝技術發展指出方向,地質措施要為工藝技術的實施提供便利條件;工藝技術的發展要緊密聯系油藏實際,從解決油藏開發矛盾出發,形成完善、實用的工藝手段和配套技術,為油藏開發服務。要進一步搞好資料錄取。只有及時掌握齊全、准確的油藏動態資料,才能對油藏進行及時有效的調整,改善油藏開發效果。要建立一套從採油井站——作業區地質——地質研究所的資料錄取制度。利用三級把關的體系和地質人員工作經驗和敏銳的洞察力,及時發現和糾正偏差。把計算機做為最重要的載體,認真建立和完善動靜態資料庫、作業系統建立修井作業資料庫、工藝措施資料庫。
各位科技戰線的同志們,展望新的一年,面對日益復雜的生產經營矛盾,增儲增產、措施挖潛、節能挖潛等方面工作的許多技術難題需要我們進行攻關,任務艱巨,任重而道遠,讓我們繼續努力,攜手並進,為公司完成**年生產經營目標、保持油田持續穩定發展做出新的更大的貢獻!
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㈡ 為什麼要定期實施油田動態監測,實行信息化管理
診斷好、調整好一個油田,必須擁有油田各個時期大量過硬的第一手的動態資料,這與醫生給病人診病詢問病情,了解他的病歷是同一個道理。各個企業的人力資源管理,對每個員工定期進行測評,了解他的表現,安排他的培訓和升降也是同一個道理。油田從勘探開始就在積累資料,一旦發現油田,開發人員就應該介入,掌握油田地質構造形態、斷裂系統和產油層的空間分布狀況;掌握各儲層油水接觸面和油氣接觸面的位置和它們的海拔深度;掌握油層的原始地層壓力和原油高壓物性資料;掌握各油層的物理參數和測井解釋成果;為油田開發進行可行性研究(概念設計)奠定基礎。油田在試采期間,已經較系統地掌握了比較多的生產試油和試井資料,可以核算全油田各油藏的儲量和掌握其驅動類型,通過注水、注氣或其他方面的試驗工作對可能採用的開發方式可以做出評價,為編制合理的開發方案提供了依據。油田正式投入生產以後,必須建立必要的油田動態監測系統,每口油、水井必須經常地記錄產油、產氣、產水、注水量的變化;記錄油壓、套壓和定期測定井底流壓的變化;選出一定的井定期測定地層壓力、產液剖面、吸水剖面等等。作為一個開發人員或者一個主管開發的領導者應該有一個明確的思想,每一口井在提供油藏動態數據方面的作用並不次於它提供油、氣產量的重要性。我國在油田開發工作中十分重視油田動態監測工作,建立起五個方面的監測系統,形成一系列監測技術。
壓力監測 對獨立的開發單元30%的油井和50%的注水井作為固定測壓點,一年測一次壓力。
對套管損害情況監測油田通過這些生產監測實況,就會不斷加深對油藏的認識,進一步落實地質儲量和可采儲量,查明油藏內部油、氣、水飽和度及地層壓力的變化,查明油、氣、水在油藏內部運動規律,為油田開發調整方案提供依據,為油田的日常生產管理、工藝措施和組織生產計劃做出合理的安排。
油田大量的靜態和動態的監測資料,過去沒有計算機的時候只能靠人工來記錄,建立井史檔案,手工繪制生產曲線,費時、費事,真是「少慢差費」。20世紀90年代以後,隨著全球化和信息化的到來,開創了信息化管理,我們應該充分應用計算機技術,重視油田資料庫的建設。大致可分為三種類型的資料庫:一是油田的靜態資料庫;二是油田的動態資料庫;三是油田的知識庫。前兩個庫對每一個油田都是獨立的,知識庫是廣泛的,可以在全球范圍內盡可能收集多種油藏類型、多種開發方式的經驗、教訓、規律和結論,利用知識庫進行相類似的油藏開發經驗的類比,加深我們對油藏的認識和預測。
㈢ 資料庫訪問模塊
該模塊能夠訪問油田已建的開發資料庫,抽取計算所需的數據,並進行數據的查看、編輯、修改。訪問的資料庫包括:①鑽井地質信息庫;②單井基礎信息庫;③單井小層資料庫;④採油井月度資料庫;⑤注水井月度資料庫;⑥措施資料庫。
1.油藏基本參數
輸入油藏的基本參數,所輸入的參數如圖6-27所示,其中包括單元代碼、小層數和砂層組個數等。其中砂層組是所有小層可以任意組合的。右邊表格中的小層名稱要與資料庫中的一致。
圖6-27 油藏基本參數輸入框
2.資料庫訪問
為方便用戶通過各種方式輸入數據,系統設立了多種數據介面。
(1)訪問本地DBASE資料庫
對於DBASE格式的資料庫(將ORACLE資料庫下載後存成DBASE資料庫格式,或者通過Excel另存為DBASE格式),系統通過建立ODBC數據源訪問DBASE資料庫。圖6-28為採用ODBC數據源方式訪問DBASE資料庫的對話框。
用戶需要注意的是首先應該讀入第一個資料庫文件,即鑽井地質信息庫,後面的資料庫可以不分次序讀入。
從鑽井地質信息庫中主要獲取所選區塊中各井的井名及大地坐標,在資料庫的後面有兩個按鈕,其功能①讀入:單擊該按鈕,將資料庫的數據調入內存。②查看:用戶單擊該按鈕,彈出一數據顯示對話框,可以查看從資料庫中讀入的有關數據,圖6-29所示為鑽井地質信息庫讀入後查看的數據,用戶可以對表中的數據修改,例如,用戶如果要從中刪除一口井,可以在選中該行後,在菜單編輯中單擊刪除一行即可;如果要增加一口井,用戶可以在表格的末尾直接寫入即可。修改完畢,單擊確定按鈕即可。
其他資料庫文件的讀入方式與鑽井地質信息資料庫相同。
(2)訪問ORACLE資料庫
圖6-28 通過ODBC數據源訪問資料庫
圖6-29 數據編輯框
根據在油藏基本參數中輸入的區塊單元代碼,系統直接訪問ORACLE資料庫,抽取系統分析所需數據。
(3)本地Excel文件
在缺少資料庫的情況下,可以通過Excel建立的數據文件,系統直接讀入。
㈣ 精細油藏描述技術的深化與發展
柳世成王延忠楊耀忠孫國賈俊山隋淑玲 參加本次研究的人員還有陳德坡,於金彪,付愛兵等.
摘要 在孤東油田七區西館陶組上段的精細油藏描述研究中,精細油藏建模、剩餘油描述、油藏描述計算機應用等取得了較大深化與發展,並在現場實施中收到顯著效果,預計可提高採收率2.67%,增加可采儲量154.8×104t,其中,按中間研究成果新打的10口井投產後已累計增油9088t。
關鍵詞 孤東油田 油藏描述 深化與發展 油藏建模 剩餘油 效果
一、引 言
按開發階段的不同,油藏描述可劃分為開發准備階段的早期油藏描述,主體開發階段的中期油藏描述和提高採收率階段的精細油藏描述[1~4]。
油田進入高含水期開發以後,挖潛難度越來越大,該階段的油藏描述以提高油田最終採收率為根本目的。精細油藏描述是以挖潛難度大的開發單元為研究對象,以建立精細三維地質模型為基礎,以揭示剩餘油的空間分布規律為重點,以制定挖潛剩餘油、提高採收率措施為最終目標所進行的油藏多學科的綜合研究[3]。很顯然,精細油藏描述已不僅僅是純靜態的油藏描述,而是將精細油藏描述與剩餘油分布研究緊密地聯系在一起,是集地質、測井、數值模擬、油藏工程多學科為一體的系統工程。
精細油藏描述及剩餘油分布研究是提高高含水油田最終採收率的重點技術。通過「八五」的單項技術攻關和「九五」的推廣應用,不僅形成了對高含水、特高含水期油藏進行精細油藏描述及剩餘油分布研究的系列配套技術,而且取得了顯著的應用效果。自1995年開始,已在勝利油田進行了4期110個單元16.9×108t儲量的精細油藏描述。前兩期精細油藏描述實施的新井及老井措施截止到1998年12月共增油181×104t,預計增加可采儲量799×104t,提高採收率1.80%。
1999年初,對前兩期精細油藏描述進行了較系統的總結,形成了精細油藏描述的系列配套技術:一是建立了適合於多種油藏類型的精細油藏描述及剩餘油分布研究的基本程序、技術和方法;二是總結出了不同類型油藏精細油藏描述及剩餘油分布研究的關鍵技術和研究側重點;三是初步形成了精細油藏描述及剩餘油分布研究的計算機自動化軟硬體系統。但其仍存在以下幾方面的差距:①基礎數據的資料庫化程度低;②雖然油藏描述的較細,但精細的技術政策界限不太明確;③靜態與動態的結合程度較低;④計算機自動化程度不夠。
本文主要以孤東油田七區西館上段精細油藏描述及剩餘油分布研究為例,介紹高含水期整裝油田精細油藏描述技術取得的深化和發展,同時為斷塊、低滲透以及稠油、海上等特殊油藏提供研究思路和技術儲備。
二、精細油藏建模技術
精細油藏建模技術是剩餘油分布研究的基礎,其研究內容可概括為建立五個模型,即地層模型、構造模型、儲集層模型、流體模型和油藏模型。下面重點介紹五項關鍵技術。
1.精細地層對比
孤東油田七區西精細地層對比,是在前人劃分對比的基礎上,針對存在的問題以及特高含水期油田開發方案調整和建立剩餘油預測模型的要求,開展的儲集層細分對比研究。根據七區西館上段河流相沉積特點,進行儲集層細分對比的原則是:以標准層控制層位,用沉積旋迴和岩相厚度法結合標志層劃分砂層組;以砂體等高程對比模式、平面相變對比模式、疊加砂體對比模式和下切砂體對比模式確定時間單元。
在整個細分對比工作中,縱向上由砂層組、小層到沉積時間單元進行逐級控制,平面上則以現代沉積學研究成果為指導,以取心井為基礎,以自然電位、微電極曲線、感應曲線為依據,參照所建立的等高程平面閉合對比模式、相變對比模式、疊加及下切對比模式,採用點、線、面相結合的對比方法,將七區西館上段4~6砂層組劃分為36個沉積時間單元,其中522和531、621和622、631和632、641和642、651和652兩個砂體的連通率均大於40%,進一步細分對開發及剩餘油挖潛沒有實質的意義。所以,該砂層組可細分為30個沉積時間單元(表1)。
表1孤東油田七區西地層細分成果表
在前兩期精細油藏描述研究中,沒有對地層細分的初步結果結合生產動態進行進一步的合理技術界限研究,其在礦場應用的實用性相對差一些。
2.微型構造研究
砂層的微型構造是指砂層頂面或底面的起伏形態,其起伏形態與地下油水運動規律有著一定的關系,影響油水井的生產及剩餘油在平面上的分布。
通過對微構造儲存剩餘油的有效性和在有利微構造上部署加密井的可行性研究表明,微構造的尺度並不是越微越好,應具有規模有效性和經濟有效性。一個油田微構造的尺度能滿足分辨最終經濟極限井網的井與井之間在微構造中的相對位置即可。
在孤東油田七區西微構造研究中,將平均井網井距看做是拾取的微構造信息的周期,再把橫向上的解析度轉到縱向上,通過公式
勝利油區勘探開發論文集
即得到分析所需要的微構造的等間距為2m。
式中:D——微構造等間距,m;
L——平均井網井距,m;
θ——油藏地層傾角,(°)。
3.儲集層參數井間插值優選
儲集層參數空間分布規律研究的關鍵是對井間儲集層參數的分布進行准確描述。過去對於井間儲集層參數的插值往往是選取一種比較流行或比較新的方法,並且各種參數一般都用相同的方法進行插值,易造成較大的生產誤差,影響了地質建模的准確性。
在孤東油田七區西油藏描述中選取8大類17種井間插值方法,對不同儲集層參數通過井位抽稀驗證進行最佳插值的方法優選,並編製成軟體實現了計算機的自動優選。其研究思路如下:第一,採用井點數據抽稀法,對實測數據進行抽稀;第二,對未抽稀掉的井實測數據採用距離加權平均法、趨勢面分析法、克里金法、隨機建模法等等,進行井間參數擬合(網格化);第三,對各種插值方法的估計值與抽稀井的實測值的誤差進行分析對比,同時也可以利用各種等值圖進行分析對比;第四,優選出符合油田地質特徵、沉積特徵的儲集層參數井間擬合方法;第五,利用優選出的方法對參數的空間分布進行擬合,形成網格數據和等值圖,進行參數的空間描述及用於計算儲量。
利用上述研究思路對七區西館上段4~6砂層組的有效厚度、孔隙度、泥質含量、滲透率、滲透率變異系數、粒度中值、分選系數、含油飽和度等參數進行井間插值,形成了30個沉積時間單元合計240個參數的網格數據體(表2)。
表2孤東油田七區西館上段儲集層參數最優插值方法選取表
上述研究表明,不同油藏類型、不同儲集層參數對應不同的最佳插值方法,並且各種插值方法之間的誤差較大。因此,對必須選取多種井間插值方法對井間插值進行實際驗證,以選取最佳插值方法。
4.沉積微相定量識別[4-5]
在孤東油田七區西沉積微相研究中,根據取心井已知微相的各項參數,通過影響沉積微相參數選取、沉積微相標准化、沉積微相特徵值的計算,實現了沉積微相劃分的定量化和計算機自動化。
(1)儲集層參數選取
根據工區內取心井劃分取心層位的沉積微相,選取影響沉積微相的七種儲集層參數,即砂體厚度、孔隙度、滲透率、滲透率變異系數、粒度中值、泥質含量及分選系數。
(2)儲集層參數得分值計算
採用最大值標准化法,計算每種參數在不同微相的得分值,最大值標准化法公式:
勝利油區勘探開發論文集
或
勝利油區勘探開發論文集
式中:Fi——某種參數在某一微相中的得分值;
Xi——某種參數在某一微相中的平均值;
Xmax——所有微相中本項參數的最大平均值。
(3)儲集層參數權衡系數計算
對於不同相帶,變化越明顯的參數對相帶的確定程度越大;不同相帶中變化不明顯的參數對相帶的確定程度越小。因此,可根據各項參數在不同相帶中的變化程度確定其權衡系數的大小,計算公式為:
勝利油區勘探開發論文集
式中:qi——參數的權衡系數;
Vi——某一參數的平均值在不同微相之間的變異系數;
V總——所有參數的變異系數之和;
σ——參數的標准偏差;
〓——不同相帶某參數的平均值。
(4)定量識別模式建立
用每種參數的得分值和權衡系數,採用加權求和的方法建立沉積微相的定量識別模式,計算出每種沉積微相的一個綜合特徵值。
根據七區西館陶組上段12口取心井取心層位中各個砂體(或時間單元)的沉積微相,可以計算得其不同沉積微相綜合特徵值的范圍,即:特徵值>0.50為心灘或邊灘;0.35<特徵值<0.50為廢棄河道;0.20<特徵值<0.35為天然堤;0.10<特徵值<0.20為決口扇;特徵值<0.10為泛濫平原。
依據新建立的油砂體資料庫和測井二次解釋成果,按照上述沉積微相定量識別模式計算每口井每一砂體綜合特徵值,採用多次定性賦值技術和EarthVision地質繪圖軟體的多文件疊合功能,實現沉積微相圖的自動繪制。
5.儲量計算
孤東油田七區西首次採用網格積分法計算其石油地質儲量。網格積分法儲量計算結果實際上是儲集層有效厚度、孔隙度、含油飽和度等參數評價結果的集中體現。
網格積分法儲量計算的流程是:①將各沉積時間單元井點有效厚度、孔隙度、含油飽和度數據進行網格估值,形成網格數據體;②利用儲量計算參數網格數據體,結合地面原油密度及體積系數選值結果,採用容積法儲量計算公式,形成地質儲量網格數據體;③利用地質儲量網格數據體,分別計算統計單砂體、沉積微相、沉積時間單元地質儲量。
三、剩餘油描述技術
1.數值模擬方法
油藏數值模擬是大規模描述剩餘油的重要方法[3],近年來取得重大進展,形成了不規則網格及網格自動生成、歷史擬合實時跟蹤、三維可視化、窗口及並行等十項新技術;在歷史擬合中強調步長優化等四項調參約束機制,提高了數值模擬的研究水平。研究中,地質模型縱向上細到沉積時間單元,平面上網格步長進一步細化,動態模型細到月度數據,油層物理參數細到與沉積時間單元一一對應。
根據數值模擬可以計算不同小層、不同時間單元的剩餘油飽和度、可動油飽和度、剩餘儲量豐度、剩餘可采儲量豐度、采出程度等指標,對這些結果進行綜合分析可以找出剩餘油富集區,提供挖潛措施方向。
2.流線模型方法
流線模型技術的提出和應用於20世紀90年代[3],是研究井間剩餘油的一種新的方法,具有允許節點多、運算速度快、研究周期短的特點。
流線模型求解的思路是:先求取流體在多孔介質中的壓力場和速度場,然後求出流體的流動軌跡即流線,最後求得任一流線在任一點的飽和度值。通過流線模型計算,可以求得井間任一點的含油飽和度、剩餘油飽和度,從而確定驅油效率、可動油飽和度、可采儲量、剩餘可采儲量等參數。
3.油藏工程計算剩餘油方法[5~8]
根據油田開發已進入特高含水期的實際,結合礦場應用的需要,油藏工程計算選用了5種計算剩餘油的方法。
(1)水驅特徵曲線法
根據井點動態資料作水驅特徵曲線,結合井點采出狀況求出水驅儲量、剩餘可采儲量等指標。
(2)滲飽曲線法
選擇油層有代表性的相滲曲線,結合水驅特徵曲線求出生產井出口端含水飽和度,進而求得剩餘油飽和度、剩餘可動油飽和度、剩餘可采儲量等。
(3)無因次注入采出曲線法
據注入采出情況,做無因次注入采出曲線,結合注入倍數求出剩餘采出程度、剩餘可采儲量、剩餘可采儲量豐度。
(4)物質平衡法
根據物質平衡原理求得井點剩餘地質儲量、剩餘可動油飽和度、剩餘可動油地質儲量等。
(5)水線推進速度法
根據注水井的水線推進速度,求出一線油井不同層段相對水線推進速度,結合動態監測資料研究層段水淹狀況。
油藏工程計算方法最大特點是數據文件要求相對簡單,可操作性強,適用於礦場人員進行計算分析。孤東油田七區西精細油藏描述將5種方法綜合起來編製成軟體系統,進行動態分析和剩餘油研究。隨著軟體系統的推廣應用和不斷完善,將大大提高工作效率和對剩餘油分布規律的認識程度。
4.水淹層測井解釋方法
開發過程中的水淹層測井資料可解釋剩餘油飽和度、殘余油飽和度、含水率和剩餘有效厚度等,是研究油水運動狀況、儲集層動用狀況及剩餘油分布狀況的重要手段。常規的測井方法如電阻率測井、自然電位測井、聲波時差測井、放射性測井等原則上都可用於水淹層測井解釋剩餘油,但這些方法受地層水礦化度的影響較大,而水淹層地層水電阻率已是注入水與地層水的混合電阻率,其大小取決於兩種水混合的程度。因此,求准地層混合液的電阻率是水淹層測井解釋的關鍵。
水淹層測井解釋提供的儲集層參數模型,是進行精細數值模擬的關鍵和基礎,其層內每米8個點的測井解釋可以細致地分析層內剩餘油分布情況。
5.動態監測方法
主要包括生產動態分析、測試資料分析和檢查井分析三種方法。利用動態監測方法綜合分析各套層系、各個小層在平面、層間、層內井點的水淹狀況及剩餘油分布特徵,其結果可用來分析和約束數值模擬、流線模型及其他方法的研究。
(1)生產動態分析
主要分析生產井生產指標、單采井生產指標、歷年新井生產狀況及指標、歷年補孔改層井指標,計算層系、井排、小層等的累積采出和注入量,研究油層水淹狀況和剩餘油分布特點。
(2)測試資料分析
分析C/O、同位素測井、產液剖面、吸水剖面等礦場測試資料,分析計算層間層內各項水驅指標,總結剩餘油分布特點。
(3)密閉取心井分析
密閉取心井是用來檢查注水開發油田油層水淹特徵和剩餘油分布規律的比較可靠的方法,它以井點剩餘油研究為主,主要描述井點層間、層內的剩餘油分布,同時也可依據岩電關系進行平面剩餘油分布規律研究,但受檢查井數量的影響,往往被用來分析和約束數值模擬、水淹層解釋、油藏工程綜合研究的結果。
四、油藏描述計算機應用技術
1.建立基礎資料庫,編制資料庫轉換程序
孤東油田七區西精細油藏描述基本實現了數據管理計算機化,共建5個靜態資料庫,即小層資料庫、井位坐標資料庫、儲集層參數資料庫、斷層參數庫、沉積參數資料庫;12個動態資料庫,即綜合開發資料庫、油井資料庫、水井資料庫、射孔資料庫、分層注水資料庫、生產層位資料庫、壓力資料庫、封堵資料庫、相滲曲線資料庫、取芯井資料庫、原油物性資料庫、天然氣資料庫;並編制3個資料庫轉換程序,即開發數據轉換程序、油井單井數據轉換程序和水井單井數據轉換程序。
2.開發Earth Vision地質建模軟體,實現地質成果圖件編制的計算機化
在七區西精細油藏描述研究中,對Earth Vision地質建模軟體進行了較為全面的開發和應用,不僅為數值模擬提供了靜態模型數據體,還利用工作站繪制了小層平面圖、微構造等值圖、沉積微相平面圖、油藏剖面圖等基本地質圖件。
3.新編制動態分析輔助程序
在對開發狀況及水淹狀況進行分析時,為了提高工作效率,編制了3組6個動態分析輔助程序,主要包括動液面分級程序及等值線作圖程序、泵效分級程序及等值線作圖程序、含水分級程序及等值線作圖程序。因而,可以對任意時期的動液面、泵效、含水數據進行不同范圍內的自動統計分級,並形成電子表格;也可以繪制任意時期的動液面、泵效、含水的彩色等值線圖。
4.編制井間插值方法優選程序及儲量計算程序
在測井精細解釋研究中,編制了井間插值方法優選程序,實現了從井點數據的輸入、井間抽稀、插值方法的選取、誤差分析到形成網格數據體和等值線圖的計算機自動化。
在儲量計算中,新編的網格積分法儲量計算程序,能夠精確地計算每個網格數據體的地質儲量,並能分沉積相帶、時間單元和小層進行儲量的計算和評價。
5.採用5種油藏工程方法編制計算剩餘油的軟體
該軟體系統包括數據處理、無因次注入采出法、驅替特徵曲線法、物質平衡法、滲飽曲線法、水線推進速度法6個主菜單5種計算方法。該系統中5種方法既獨立又相互聯系,可單獨計算也可全部計算。可提供層系、井區或井點的剩餘地質儲量、剩餘油飽和度、剩餘可采儲量等指標。
6.完善了井點與井間剩餘油分布研究軟體系統
井點與井間剩餘油分布研究軟體系統包括參數准備、井點剩餘油解釋、井間剩餘油解釋、剩餘油描述、圖形管理等5項主菜單。可以研究井點原始含油飽和度、殘余油飽和度井點和井間剩餘油飽和度,用含水率、剩餘油飽和度、可動油飽和度、剩餘儲量豐度、驅油效率等多種參數來反映剩餘油在空間的分布規律。
該軟體能夠根據油藏含油麵積的大小和研究要求,建立所需的網格系統。在網格系統的基礎上,確定井位、斷層邊界及各項地質參數分布圖,建立地質模型。並能根據井點成果、基礎資料庫,自動插值形成各種參數網格圖和分布圖。
五、孤東油田七區西精細油藏描述的應用效果
1.措施潛力
在七區西精細油藏描述的基礎上,共提出新井措施6口,提出補孔改層、卡封、下大泵、扶躺井、堵水調剖等老井措施330井次,合計實施措施336井次,預計可提高採收率2.67%,增加可采儲量154.8×104t(表3)。
表3綜合分析潛力分類表
2.礦場應用效果
在孤東油田七區西精細油藏描述研究中,利用中間研究成果提出的部分措施已取得顯著效果。
從1999年開始,截止到2000年12月,該區共打新井10口;完成補孔改層井79口、堵水油井26口、下大泵井49口等老井措施共154井次。10口新井投產初期平均單井日產油6.14t,綜合含水90.75%;截止到2000年12月,累計增油9088t。154井次的老井措施取得了顯著效果,截止到2000年12月,措施後比措施前平均增油518t/d,綜合含水降低3.1%,累計增油73074t。
部分單井措施效果顯著。如,原生產61小層,後在井網不完善、剩餘油飽和度和剩餘儲量豐度均較高的43小層補孔生產的GDS2井,獲得了單井日產油60t,綜合含水61.7%的良好效果;原生產52+3小層,後在斷層附近、剩餘油飽和度和剩餘儲量豐度均較高的62小層補孔生產的7-23-2306井,也獲得了單井日產油44.7t,綜合含水僅33%的好效果。這對於綜合含水高達96.7%,單井日產油只有4.9t的特高含水油田實屬不易。另外,補孔未動用的412小層進行生產的7-31-306井、補孔井網不完善的441小層進行生產的7-33-2286井也分別取得了單井日產油40t和21.3t、綜合含水僅51.1%和59.2%的好效果。
由此可見,只要查清其地質情況,掌握剩餘油分布,特高含水期的老油田也是有潛力可挖的。
六、結論
通過對孤東油田七區西的研究,精細油藏描述技術取得了較大的深化與發展。提高了精細油藏描述的水平,使研究成果與礦場應用更為貼近、實用。實施後取得良好效果。
但精細油藏描述技術的計算機一體化、流程化還有待進一步攻關。在統一的工作平台上實現數據採集、管理、地質三維建摸、數值模擬到油藏工程綜合分析的計算機一體化、動靜態參數的網格數據體化和跟蹤分析自動化,是今後的發展方向。
主要參考文獻
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㈤ 注水井利用率計算公式
注水井利用率計算公式是:注水井利用率=[注水井開井數(口)/(注水井總井數(口)-計劃關井數(口)-待報廢井(口))]x100%。
注水井利用率計算公式是以每月資料庫、注水報表數據為准計算。
開井數是指當月內連續注水24h以上,並有一定注水量的注水井數之和。在間開制度下的間歇注水井,有一定的注水量,也算開井數。
㈥ FEFLOW地下水模擬軟體系統簡介
FEFLOW(Finite Element subsurface flow system)是由德國水資源規劃與系統研究所(WASY)歷時二十多年的研究,開發出來的地下水流動及物質遷移模擬軟體系統[9]。該軟體提供圖形人機對話功能、具備地理信息系統數據介面、能夠自動產生空間各種有限單元網、具有空間參數區域化、快速精確的數值演算法和先進的圖形視覺化技術等特點[22]。
FEFLOW最初是用FORTRAN Ⅳ 編寫的,並且作為典型的批處理程序用於大型計算機,在20世紀80年代,FEFLOW推出了由C語言源程序改寫的第二個版本[21]。此後,在理論研究和實際問題的處理上,經過了不斷的發展、修改、擴充、提高,日趨完善。從20世紀70年代末至今,FEFLOW 經過了大量的測試和檢驗,成功地解決了一系列與地下水有關的實質性問題,如判斷污染物遷移途徑、追溯污染物的來源、海水入侵等等,是迄今為止世界上功能最齊全、技術最為先進的三維地下水模擬分析軟體。目前,最新的FEFLOW版本是VERSION5.3,由C語言和C++語言編寫而成。
5.3.1.1 FEFLOW 的應用領域
FEFLOW的應用領域包括[22、24]:
模擬地下水區域流場及其他地下水資源規劃和管理方案;
模擬礦區露天開采或地下水開采對區域地下水的影響及其最優對策方案;
模擬由於近海岸區抽取地下水或者礦區抽排地下水引起的海水或深部鹽水入侵問題;
模擬非飽和帶以及飽和帶地下水流及其溫度分布問題;
模擬污染物在地下水中的遷移過程及其時間空間上的分布規律(可用於分析和評價工業污染物及城市廢物堆放對地下水資源和生態環境的影響,研究最優治理方案和對策);
結合降雨—徑流模型進行模擬「降雨—徑流—地下水」的系統問題(可用於研究水資源合理利用、管理以及生態環境保護方案等)。
5.3.1.2 系統輸入特點(建立模型)
通過標准數據輸入介面用戶既能直接利用已有的GIS空間多邊形數據生成有限單元網格,也可以用滑鼠設計和調整網格幾何形狀,增加和放疏網格密度[22]。在建立水流場和遷移模型時,用戶不僅能夠視具體情況定義第一、第二和第三類邊界,而且可以對邊界條件增加特定的限制條件,以避免非現實的數值解。用戶也能夠直接定義多含水層中的抽水和注水井邊界條件。所有邊界及附加條件既可設置為常數,也能定義為隨時間變化的函數。已知的邊界及模型參數可以按點、線或面的形式直接輸入。對離散的空間抽樣數據進行內插或外推(數據區域化),FEFLOW提供克里格法(Kriging),阿基瑪(Akima)和距離反比加權法(IDW)。輸入數據格式既可以是ASCII碼文件,也可以是GIS地理信息系統文件。FEFLOW支持ARC/INFO點、線、面的廣義數據格式,ArcView形狀數據格式,DXF格式,Tiff圖形以及HPGL數據格式。
5.3.1.3 系統模型求解特點
FEFLOW具有齊全的地下水模擬功能[22]:
三維空間模型,二維平面,二維剖面或者軸對稱二維模型;
非穩定流或穩定流模擬;
多層自由表面含水系模擬,包括滯水(perched water)模擬;
化學物質遷移及熱傳遞模擬,包括溫度鹽分(thermohaline)遷移模擬;
可變密度流場模擬(鹽水或海水入侵問題);
非飽和帶流場及物質遷移模擬。
FEFLOW採用加遼金法為基礎有限單元法,並配備若干先進的數值求解法來控制和優化求解過程:
快速直接求解法,如 PCG,BICGSTAB,CGS,GMRES 以及帶預處理的再啟動ORTHOMIN法;
靈活多變的up-wind 技術,如流線up-wind,奇值捕捉法(Shock capturing)以減少數值彌散;
皮卡和牛頓迭代法求解非線性流場問題,自動調節模擬時間步長;
模擬污染物遷移過程包括對流,水動力彌散,線性及非線性吸附,一階化學非平衡反應;
為非飽和帶模擬提供了多種參數模型如指數式,Van Genuchten 式和多種形式的 Rich⁃ard 方程;
垂向滑動網格(BASD)技術處理自由表面含水系以及非飽和帶模擬問題;
適應流場變化強弱的有限單元自動加密放疏技術,以獲得最佳數值解;
實時圖形顯示模擬非穩定流過程中觀測點水頭和污染物濃度的動態變化值;
非穩定流模擬計算可以隨時暫停,以便用戶顯示和分析中間模擬結果;
開放性外部程序介面,以便用戶在FEFLOW 系統中連接和使用自己的程序模塊。
5.3.1.4 系統結果輸出及顯示
FEFLOW的計算結果既有水位,污染物濃度及溫度等標量數據,也包括流速,流線和流徑線等向量數據。模型參數和計算結果既能按ASCII碼文件,GIS地理信息系統文件,DXF或HPGL文件輸出,又能在FEFLOW系統中直接顯示和成圖。FEFLOW提供了其他任何地下水模擬軟體都無法比擬的、豐富實用的圖形顯示和數據結果分析工具[22]。
5.3.1.4.1 先進的圖形視覺化及數據分析技術
有限單元網,邊界條件和模型參數的三維可視化及顯示;
標量數據的三維彩色(透明或灰度)等勢面顯示及其二維平面彩色或等值線顯示;
三維地下水流徑追蹤,流動時間及流速動畫顯示(包括其二維平、剖面投影或二維平面追蹤);
三維體截段的空間顯示和三維交叉剖面組的空間顯示;
三維圖形的任意旋轉,二維、三維圖形的放大或縮小;
總體和局部水量平衡分析(包括任意幾何多邊形內的水流通量分析);
計算和圖形顯示通過各種邊界的水通量,物質通量及其在特定時間區間內的積分量;
藉助FEFLOW 提供的XPLOT 或FEPLOT 程序模塊可以直接設計和列印各種成果圖件。
5.3.1.4.2 多功能的先進技術
能處理多種點陣式和向量式背景底圖;
充分利用已有的ARC/INFO GIS地理信息系統數據產生有限單元網,設置邊界條件和參數;
自動生成各種有限單元網並分析其幾何特性;
模型空間分布參數的內插和區域化;
對模型邊界條件及參數設置隨時間變化的附加限制及規定;
實時顯示地下水非穩定流場、溫度場及污染物遷移模擬結果;
自動調整有限元網格密度,以獲得隨流場時空變化的最佳數值解。
5.3.1.5 應用方法
利用FEFLOW進行地下水模擬時,主要有以下幾個步驟[9]:
(1)確定模型的基礎結構:為了定義有限元模型的外邊界,首先添加背景圖,用之作為基礎,產生一個數字化的超級單元網格,這個超級單元網格將作為模型的基本結構;通過進入Edit菜單下的Mesh Generator menu子菜單,利用已生成的超大元網格可以自動生成有限單元網格,網格的數目可以自己指定,可以方便地調整網格的幾何形狀,增加和放疏網格大小等。
(2)確定模型的三維結構:根據模型的需要,可以進入Dimension 菜單,來定義片(Slices)和層(Iayers)的數目以及每個層的厚度,若為二維模型則此步忽略。
(3)輸入模型的初始條件、邊界條件及參數:進入Edit菜單下的Problem Editor Menu子菜單定義模型的參數。從問題編輯器的下一級子菜單Flow Data進入Flow initial,通過激活database菜單導入 FEFLOW 支持的 Arc/Info、數據格式、ArcView 形狀數據格式、DXF格式、Tiff圖形以及HPGL數據格式等,利用模型的自動插值計算功能進行自動插值計算,得到模型區域的流場等值線圖;在Flow boundary菜單下定義模型的邊界類型,並通過資料庫或直接鍵入值來輸入屬性值;在Flow materials菜單下編輯所有模擬地下水流問題所需要定義的參數,可以通過導入資料庫,或通過單元或面狀分區在模型中直接鍵入參數值。對每個層來說,模型的初始條件、邊界條件和水文地質參數可以分別輸入,如果每層的條件相同,可以利用層間的COPY功能來實現賦值。
(4)模型模擬:由模擬程序外菜單Run進入模擬程序Simulator,敲擊Run simulator按鈕,開始模擬。FEFLOW可以自動生成並詳細列出有關井的水頭值的信息窗口,中間可以通過按住滑鼠右鍵不放來停止模擬的進行,重新模擬用(Re)Run Simulator開始。
(5)分析模型結果和數據輸出:模擬程序後處理菜單Postprocessor允許用戶賦值、分析和輸出計算結果。利用FEFLOW後處理菜單強大的數據分析功能,可以實現有限單元網、邊界條件和模型參數的三維可視化及顯示;標量數據的三維彩色透明或灰度等勢面顯示及其二維平面彩色或等值線顯示;三維地下水流徑追蹤,流動時間及流速動畫顯示包括其二維平面、剖面投影或二維平面追蹤;三維體截段的空間顯示和三維交叉剖面組的空間顯示;三維圖形的任意旋轉,二維、三維圖形的放大或縮小;總體和局部水量平衡分析(包括任意幾何多邊形內的水流通量分析);計算和圖形顯示通過各種邊界的水通量,物質通量及其在特定時間區間內的積分量;藉助FEFLOW提供的XPLOT或FEPLOT程序模塊可以直接設計和列印各種成果圖件。
5.3.1.6 應用FEFLOW 時需要注意的問題
應用FEFLOW時需要注意以下問題[9]:
(1)在定義模型的三維結構時,先允許用戶通過設置頂片的虛擬高程和層厚度來分配層,例如,已通過Layer configurator設置頂片高程為1000m,其下方的其他層間距皆為100m,然後可以通過設置相關的高程值將每片拉到其實際的位置。這時,為了避免交叉,應先設置最底下一層的高程數據。
(2)使用FEFLOW時,在各含水層初始水位的導入、地層標高數據的導入插值時特別需要注意一些關鍵的問題,如存在不合理的插值數據,輸入模型中可能會導致模型不能運行,或是出現不合理的運算。
(3)FEFLOW菜單中的參數子菜單比較多,參數的名稱、單位和意義在進行地下水流數值模擬時需要特別注意,只有了解其在地下水流計算中的意義,然後相對應給定參數值,計算結果才會准確無誤。
(4)進行模型邊界屬性賦值時,注意邊界上流入為負,流出為正。