建模数模一体化技术改变了传统工作方式，提高了油气藏开发效率和决策科学性

胜利油田：石油就在模型里

胜利油田攻关建模数模一体化技术，石油开发工作者犹如长了“千里眼”，突破目力极限，不受时空限制，看清油藏全生命周期的动态演变，既可以回望历史，又可以看清现在，还可以前瞻未来。

目前，孤东、孤岛、埕岛、胜坨4个整装油田建立了大模型；胜利济阳页岩油国家级示范区建立了五大洼陷页岩油地质模型，利用三维模型对新井开展立体评价、钻井跟踪和压裂设计；CCUS建立了19个区块模型，覆盖地质储量4141万吨，实现了对气窜通道的精确刻画，全面支撑CCUS示范工程绿色低碳开发。

不再“纸上谈兵”

胜利油田勘探开发研究院首席专家于金彪介绍：“以前通过人工绘制的平面图，对油藏的了解停留在经验层面的定性认识，井网调整、注采调配全凭经验判断，面对争议很难有说服力。”

油藏地质建模利用地震解释资料和钻探资料，应用地质学和数学算法，建立高精度三维空间地质模型，还原油藏的本来面目，定量描述储层参数。借助数值模拟软件，地下油藏被“搬”到了电脑里，科研人员可以在地质模型上模拟地下流体的渗流过程，实现了地下油藏构造透明化、复杂储层可视化、剩余储量可量化。

地质模型让油藏形象化、具体化，油藏构造、储层展布、物性参数等一目了然，地质研究不再纸上谈兵。

油藏开发具有不可逆性。通常，新区产能建设、老区开发调整有不同的方案，输入方案，油藏数值模拟软件可以演绎开发过程，验证开发态势。

经过50年水驱开发，胜坨油田二区东三5单元综合含水率达97.1%，采出程度仅32.5%，2/3的储量滞留地下。2022年，科研人员利用数值模拟，不断深化剩余油富集规律和见效规律，探索化学驱“3+2”提高采收率技术，预计15年累计增油47.7万吨，采收率提高13.5个百分点。

数值模拟技术可以“多次开发”油藏，开发方案优化设计、开发动态预测具有可重复性。有了油藏数值模拟技术，科研人员可以反复验证方案，降低试错成本。

胜利油田油气开发管理中心副经理李绪明说：“2024年，通过模型化应用，胜利油田优化新老区产能方案和三次采油方案70余个，动用地质储量2.14亿吨。”

模型建设是一个由粗到精再到准的过程，需要根据新的认识和数据不断对模型进行更新迭代。目前，胜利油田620个主力单元完成油藏模型建设，依托油田数据湖、油藏模型库，自动判断、提取新增的动态数据，实现了增加新井、老井射孔、老井生产数据变化3种情况下的模型实时更新。

“排雷”

为了模拟出一条和开发态势相吻合的曲线，胜利油田物探研究院油藏地球物理研究室主任师张玉晓煞费苦心。

油藏数值模拟纷繁复杂，在数值模拟软件中输入模拟器能够识别的关键字，每个关键字背后关联着数个油藏物性参数和生产数据，整个过程相当于在“黑匣子”里操作。

数值模拟软件用户手册和技术手册是必不可少的“密钥”，前者相当于说明书，后者相当于技术原理，张玉晓不仅需要掌握2800页用户手册里的每一项操作，而且要精通每项操作的技术原理。

熟知手册是数值模拟成功的前提。数值模拟的过程是一个反复试验的过程，“投喂”给软件的数据，有定数，也有变数，比如渗透率、饱和度等储层物性参数是在实验室条件下测定的，与矿场环境下的参数有一定差异，而且伴随开发时间的推移，这些物性参数也在发生变化，如果软件拟合的开发规律和历史开发规律不吻合，就需要对数据进行技术标定。

高质量数据分析结果，取决于高质量的数据输入。如果把建模、数模比喻为一座大楼，那么数据就是砖，数据全面、充足、有效是模型的基础。“数值模拟出现异常，问题是多方面的，科研人员需要从千头万绪中一一排查，多维度验证数据的品质，去伪存真。”张玉晓把发现问题、解决问题的过程比喻为“排雷”。

断块油藏盘15-1区块，一条大断层把区块分割成南北两个区块，整个区块只有一口油井、一口水井分别坐落于两个区块。根据原始的地震资料解释成果，南北区块是割裂的。断层割裂意味着油井只采不注，水井的注入压力无法传导给油井。而现实是，油井不仅能量足，而且有产量。实践出真知，模拟结果和生产动态相悖，说明原有的地质认识有偏差——断层是连通的。

“油藏数值模拟技术给开发优化调整提供了可量化参考的依据，有效指导了开发策略调整。”胜利油田勘探开发研究院渗流力学研究室经理胡慧芳说，“我们致力于油藏数值模拟技术研究，创新形成了涵盖水驱、气驱、化学驱等五大类10余项数值模拟技术，有力支撑了胜利油田开发方案编制和动态跟踪研究；发布了国内首个油气藏数值模拟应用技术规范，填补了行业空白。”

无模型不工作

建模数模一体化技术是石油行业公认的行之有效的描述油藏方法，尤其在国外，开发方案部署普遍基于模型。

2017年，胜利油田勘探开发研究院承担国外项目，甲方要求地质研究、井位部署、方案优化等工作全部依托模型。7年来，他们累计建立地质大模型32个，覆盖9个油田石油地质储量1.5亿吨。

“不仅是地质研究、方案编制，即使是动态分析、配产配注等日常工作也在模型上开展。”于金彪说。

作为现代油藏开发管理不可或缺的技术手段，建模数模集结了油藏所有的信息，作出的判断和决策更具科学性和权威性。

30多年前，在得克萨斯州培训第一次接触化学驱数值模拟时，集团公司原高级专家曹绪龙感到“学得一头雾水，但一眼看出这是一项好技术”。如今，“无数模不方案”“无模型不审查”的理念深入人心，胜利油田90个化学驱项目全部应用数模技术进行跟踪研究和方案优化，支撑了6亿多吨储量的高效动用。

数智化浪潮下，油藏开发迎来了模型化时代。最近，胜利油田出台了《胜利油田分公司建模数模技术应用工作管理办法》。

过去，“石油在地质学家的脑海里”，而在数智化时代，石油有了新的呈现方式——在模型里。

胜利油田油藏地球物理高级专家刘浩杰说：“建模数模一体化技术打破勘探开发专业壁垒，实现了技术和成果的继承发展，让地质工程师和油藏工程师在同一个模型上协同工作，推动了研究从二维图纸迈向三维模型，标志着科研范式从静态分析向动态模拟、从经验驱动向模型驱动的深刻变革。”

江汉油田：绘制“透明”油气藏

盛夏的武陵山脉中，江汉油田涪陵页岩气田382口立体开发井安静地工作着，页岩气正顺着管道奔涌而出。

在面积不大的井场上科学部署加密井、实施精准压裂，是页岩气立体开发成功的关键，建立在“透明”气藏的基础之上。

近几年，江汉油田依托建模数模一体化技术，持续打造“透明”油气藏，支撑三层立体开发、重复压裂和老区原油精细化管理，助力持续稳产。

打造“透明”气藏

“以前更多凭借想象，对焦石坝区块储量动用情况只有‘动用不充分’这一定性描述。”江汉油田勘探开发研究院天然气开发所所长刘莉坦言，“建模数模一体化技术正是可以透过层层地层‘看清’地下迷宫好用的工具。”

科研人员录入大量焦石坝老区数据资料，建立该区域地质模型。他们将导眼井取芯资料及一次井网井和开发调整井的钻测试录与生产数据全部录入，建立地质模型，可直观看到储层构造变化，页理缝、孔隙度、应力分布等情况一目了然，地下原始情况实现可视化。

“建模就像是毛坯房，而数值模拟则是铺设水路、电路，通了水电房子才能住人。”天然气开发所建模数模室主任姜宇玲介绍，“数值模拟是用数值的方法来求解描述页岩气藏中流体渗流特征的数学模型，从而实现对页岩气藏开发动态变化过程的模拟，有了数值模拟可以更精准地摸清缝网展布和剩余气分布情况，为后续立体开发提供技术支持。”

但是，页岩气藏具有高度复杂的非均质性，有纳米级的孔隙结构、不均匀的渗透率、复杂的流动机理及广阔的立体延伸范围，要精准描述气液两相在不同介质里流动的情况非常困难。

为了让流动的气液形象化，科研人员不断摸索，创新形成多尺度天然裂缝融合建模技术等三大关键技术，应用中国石化具有自主知识产权的数值模拟软件Compass，实现了分区分层储量的定量化评价，让地下情况在透明的基础上三维动态化。

依托建模数模一体化技术，科研人员把一条条页岩气流动通道刻画出来，并绘制了全国首张“透明”气藏图。“红色表示剩余气多，蓝色则是剩余气少。”天然气开发所副所长张谦指着“透明”气藏图介绍，焦石坝区块剩余气分布状况清晰展现在眼前。

目前，涪陵页岩气田已实现全区域地质建模全覆盖、所有方案数值模拟全覆盖。

寻求稳产最优解

近日，焦页17号西、焦页16号扩立体开发井网完善井组方案与焦页56号、4号西中部气层开发调整井组顺利通过审查，建模数模一体化技术在方案论证过程中起到重要作用。

4年前，科研人员利用建模数模一体化技术拿出第一份立体开发部署方案时遇到了质疑，大家都认为靠电脑数值模拟出来的结果并不可靠。但实际井生产数据和数值模拟结果匹配吻合度达到90%以上，该技术逐渐被信任和应用推广。如今，涪陵页岩气田每一口开发调整井部署方案、井位设计方案、压裂试气方案，都必须有建模数模一体化技术做基础支撑。

页岩气田稳产是个大课题。科研人员通过建模数模一体化技术，清楚描述每一口井、每一层储量动用情况，摸清井间、层间、段簇间剩余气有多少、分布在什么地方，指导立体开发井位部署，支撑重复压裂和压裂逆向设计，“吃干榨净”剩余资源。

目前，建模数模一体化技术已指导焦石坝区块近400口立体开发调整井位的整体优化部署，立体开发井日产气量占气田日总产量的52.1%，焦石坝区块整体采收率从12.6%提高到23.3%，三层立体开发区采收率达44.6%，实现采收率翻番，进一步夯实气田稳产基础。

“剩余气多的地方就扩大改造规模，剩余气少的地方就精准改造，实现效益最大化。”张谦说。在焦页34-Z2井的压裂方案设计中，他们借助数值模拟技术，明确第7段剩余气多，储层改造时加大改造力度，而第5段剩余气分布不均，储层改造时控制横向压裂规模，实现精准压裂。

他们利用建模数模一体化技术精准预测每口井可采储量、剩余储量，评价初次储层改造效果，对剩余储量比较多、压裂工艺改造不充分的低产井进行重复压裂，充分释放气井产能，提高可采储量。

解码油藏“黑匣子”

“红花套组SH9平18井年产量2000多吨。”江汉油田勘探开发研究院专家印波说，“之前我们把红花套组30多米厚的储层作为一套层系开发，这次利用随机建模技术，首次建立了精准三维模型，细分三层进行开发。”

通过精细刻画断层，科研人员纠正了地质分层偏差，分区量化剩余油，“追”着剩余油部署新井和侧钻井，做好精细开发。

江汉油区大多为高陡构造油藏，地层倾角大、圈闭闭合高度大，科研人员在手绘构造图时，刻画精度大多在20~50米。利用地质建模技术，可以精细刻画每一层面的构造特征，充分显示局部的微幅构造，为剩余油的挖潜提供依据。

老区经过多年开发，定性的剩余油描述已经无法满足开发需求。科研人员录入大量的生产历史数据，建立地质模型，通过渗流规律、储层物性等参数模拟，研究剩余油分布规律及现状，解码地下油藏“黑匣子”，助力老油田潜力挖掘，为新井、侧钻部署提供依据。目前已建模单元39个，涉及储量2.01亿吨，覆盖率56.6%；已数模单元35个，涉及储量1.45亿吨，覆盖率45.6%。

他们开展数值模拟，通过不同的井网、井距、井型、注采比、注水强度参数的模拟对比，找到采油效果最好的参数，优化后期调整方案和开发技术。在红花套组油藏，科研人员创建了4种分区调控开发技术模式，并利用数值模拟技术优化采液量、注采比，开展了6口水井的调整工作，自然递减率持续下降。

此外，针对稠油三次采油高效开发，科研人员利用建模数模技术，形成了普通稠油油藏降黏剂驱、蒸气吞吐数值模拟等技术，目前正在攻关稠油油藏二元、非均相复合驱等技术。其中，面4区非均相复合驱技术攻关已完成建模，下一步将开展数值模拟。

新闻会客厅

刘 莉 江汉油田勘探开发研究院副院长

刘浩杰 胜利油田油藏地球物理高级专家

问：建模数模一体化技术在油气勘探开发中的主要优势有哪些？

刘浩杰：一是提高精度与准确性。建模数模一体化技术通过结合高分辨率的地震资料、测井资料及实验室地质资料等多源数据，构建出高精度的地质模型和数值模型，提升对储层特征和剩余油分布规律的认识，为油藏开发调整提供科学的依据。

二是实现高效协同。该技术将地质建模与数值模拟紧密结合，实现了从地质模型到数值模型的无缝对接，缩短了数据转换和模型重构的时间，提高了工作效率。

三是优化开发方案。该技术能够模拟不同开发方案的效果进行多目标优化，寻找最佳的开发方案，为油田开发方案的制定和优化提供科学依据，降低开发风险。

刘 莉：一是耗时短、可操作性强。建模数模一体化技术拥有周期短、费用低、无限次重复、逼近真实情况的优点，形成的可视化模型可以更直观、清晰地展示出地下储层采出情况。

二是推动技术创新。建模数模一体化技术的发展和应用推动了开发技术的不断创新，通过研发自主产权的建模数模系列软件、完善油藏模型库系统、优化数值模拟算法等手段，不断提升油气田开发技术的水平。

三是支持精细化管理与决策。完善的油气藏模型库系统能够支撑油气田开发跟踪研究和现代化油气藏管理，将油气藏模型库应用到井网部署设计、地质导向、实时压裂调整过程中，开展基于大数据、机器学习的智能决策分析，有效指导高效开发。

问：目前形成了哪些成果？

刘浩杰：目前，胜利油田物探院形成了以多源信息融合高精度油藏建模技术、复杂断块三维精细油藏建模技术、不整合油藏建模数模一体化技术、整装特高含水油藏精细数值模拟技术、M3多尺度资料匹配油藏建模系统等为主要内容的科研成果。

但该技术仍面临着数据质量要求高和模型复杂度高等挑战，建模数模一体化技术依赖于高质量的动静态数据，数据质量直接影响模型的准确性和可靠性；随着油田开发的深入，地质条件越来越复杂，需要构建更加精细的三维地质模型，这对模型的复杂度和计算能力提出了更高要求。

刘 莉：江汉油田以页岩气基础地质建模为切入点，历时8年逐步形成了具有页岩气特色的建模数模一体化技术体系，包括压前多尺度天然裂缝融合建模技术、基于有限元模拟三维地应力场建模技术、页岩压后缝网多阶迭代拟合技术等，全面支撑老区提高采收率、新区效益建产。

目前，建模数模一体化定量评价技术体系在涪陵页岩气田全面推广应用，实现气田地质建模全覆盖、各类方案数值模拟全覆盖，精细刻画了“井间、层间、段簇间”3种剩余气分布类型，首次实现了剩余页岩气三维展布可视化，以及大连片井组建模数模拟合，指导了焦石坝区块100口立体开发调整井位的整体优化部署，为立体井网与精准压裂优化设计奠定了基础。

问：建模数模一体化技术未来发展方向是什么？应加强哪些方面的工作？

刘浩杰：下一步，建模数模一体化技术致力于智能化和多学科融合发展方向，结合人工智能、大数据等先进技术，推动建模数模一体化技术的智能化发展，提高模型的自动构建和智能优化能力；加强地质学、地球物理学、计算机科学等多学科之间的交叉融合，形成更加完善的建模数模一体化技术体系。未来，应加强数据质量控制、人才培养、国际合作等方面的工作。

刘 莉：页岩气建模数模一体化技术发展将向更多维方向攻关，老井生产引起局部地应力场大小和方向变化，亟须攻关建立地应力场四维动态高精度模型；向更精细方向攻关，通过压后取芯井认识进一步深化建模数模机理研究、提升软件算法；向更复杂气藏领域攻关，针对复兴陆相页岩气凝析油气藏油气水多相态、碳1-碳20多组分、多尺度孔缝介质流动的建模数模一体化技术还需要深化攻关。