非常规油气时代来临，国际巨头这样提升勘探开发能力！

利用先进的数值模拟技术，全面提升非常规油气勘探开发能力。

当前新能源开发方兴未艾，但作为传统能源的石油天然气在能源结构中的地位仍不可撼动。对我国而言，低品位油气资源（低渗透性、开采难度较大、经济效益较差的油气资源）远大于常规油气资源。低品位油气资源由于储层物性差、压力系数低等，开采难度较大，常规石油开发技术和装备难以甚至不能有效开发。

随着我国油气勘探开发已进入“非常规时代”，数值仿真的重要性愈加突显。通过广泛和深入地使用先进的数值模拟技术手段，全面提升石油 行业的技术水平，降低环境影响和生产风险，使勘探开发低品位、非常规油气资源成为可能，对于当前我国石油 行业的发展意义深远。

达索系统SIMULIA获得全球工业界和学术界广泛赞誉的数值仿真领域的领导者，拥有丰富的产品线，可以进行力学、热、电磁、噪声等学科的模拟，以及仿真数据和仿真流程的管理。达索系统SIMULIA提供先进的数值模拟技术，已经渗透到油气行业众多重要环节：从上游的勘探，到中游的开采（钻井、固井、完井、生产、产层改造…），以及下游的石油化工。

壳牌、哈里伯顿、埃克森美孚、斯伦贝谢、BP等能源行业巨头均是达索系统SIMULIA的用户。

岩石力学贯穿了整个石油工业勘探与开发的全过程。达索系统SIMULIA Abaqus软件在岩石力学模拟方面，提供了其它通用和专业软件都无法比拟的诸多优势。

SIMULIA Abaqus具有非常丰富的岩土材料本构模型，包括线弹性模型、多孔弹性模型，以及多个塑性本构模型：

另外，SIMULIA Abaqus提供了开放、灵活的二次开发平台，通过用户子程序可以编写所需的材料本构模型。

随着油气的开采，孔隙压力的变迁导致地应力发生改变，这些变化反过来又影响油气的流动。开采引起的地应力改变会导致地层发生沉降，断层激活，套管完整性受到影响等。SIMULIA Abaqus通过读入油藏开采引起的孔压变化，进行多孔介质流固耦合分析，计算地应力变化。下图为ENI能源预测的某油藏储层顶面从2018年到2028年垂向位移的变化情况：

同时结合整体模型和子模型分析技术，评价随着开采的进行，套管的稳定性。

对岩心的微观结构建模分析，可以近似得到地层宏观的物性参数；含油气盆地是油气生成、运移、聚集、保存的基本单元。通过模拟数百万年地质构造的演化，来进行油气资源的评价。

SIMULIA Abaqus的分析范围能够涵盖从毫米级别的岩心，到几百公里跨度的盆地。

水力压裂通常是在油气井中泵入压裂液，破碎储层岩石形成水力裂缝，从而大幅提高储层渗透率，提升油气产量。上世纪50年代起，水力压裂技术初步完善，开始应用到常规油气井的开发中。

SIMULIA Abaqus主要提供基于孔压Cohesive单元和XFEM两种水力压裂模拟方法：

下图为埃克森美孚的水力压裂验证算例。水力裂缝在离开缝口后，很快发生偏转，转向最大主应力方向（水平方向），形成S型的水力裂缝，实验和SIMULIA Abaqus的模拟结果有很好的一致性：

与英国石油公司BP一同开发和验证的DigitalROCK（数字岩心）技术，对经过CT扫描构建的三维岩心模型进行流体仿真，计算得到绝对渗透率、相对渗透率、毛管压力曲线等，可以大量减少或取代可能需要花费数月、甚至有毒性的实验。

石油开采一般分为三个阶段：一次采油、二次采油和三次采油（也称为强化采油）。其中，一次采油的采收率很低。二次采油通过注水、注气的方法维持地层能量，采收率虽较一次采油有提高，但仍处于较低水平，还需要进行强化采油。

通过DigitalROCK可以帮助选择优化驱替方案（水驱/聚合物驱/气体驱），从而有效提高油田采收率。

SIMULIA Isight是目前最为优秀的流程自动化和多学科多目标优化工具之一，借助相关技术可以打造企业级多学科流程集成和优化平台。SIMULIA Isight在油气行业有很多的应用空间和场景。

实际上，油气勘探开发过程中油气运移和聚集、钻井过程中井壁的稳定、水平井设计、油层改造以及注水开发中井网的布置工作都与地应力密切相关，如何有效且准确把握储层的地应力场对于油气资源勘探开发有着重要的意义。

测量地应力的方法很多，但只能在研究区块有限地进行测量，不可能对整个区块的地应力都进行详细测量。要获得整个地应力场分布，反演方法与有限元数值模拟相结合是复杂地层地应力场研究的有效手段。

可以通过SIMULIA Isight中的Data Matching功能匹配测点的实测地应力和SIMULIA Abaqus有限元计算值，反求出岩石材料属性、构造应力等重要参数，从而得到比较准确的全场地应力信息。

膨胀管钻井完井技术是使用膨胀工具，对膨胀套管进行径向膨胀，使管材产生永久性机械变形，以达到扩大井眼的目的。它是石油工程的核心技术之一。

膨胀管螺纹接头容易在膨胀成形及服役环境下发生漏失甚至断裂，是膨胀管的薄弱位置，需重点关注。膨胀工艺中的膨胀锥锥角，对螺纹接头的成形性能有很大影响。合适的膨胀锥锥角可以减小成形时的膨胀推力和壁厚减薄量，降低操作风险性，保证螺纹齿之间的密封压力，减小螺纹接头失效的可能性。贝克休斯早先设计的膨胀锥的膨胀管满足性能要求（下图A，云图中的灰值区域为大于材料断裂应变的区域）。但在更改了螺纹接头几何尺寸后，重新设计了膨胀锥，但发现它对于之前的螺纹接头并不合适（下图B）；贝克休斯借助SIMULIA Isight来寻找并得到了对于不同的螺纹接头都合适的膨胀锥设计（下图C）。

从下图b可以明显看出，使用了新优化的膨胀锥后，接头的密封性能有显著提升：

新的设计帮助客户“…attack a market that no one has been able to until now”。

兰德马克是哈里伯顿的全资子公司，其服务领域涵盖勘探、开发、钻井、决策分析及数据管理，同时还包括广泛的咨询服务，是上游油气工业最主要的软件和服务供应商。兰德马克（哈里伯顿）的AssetConnect产品(DecisionSpace 365云平台的应用程序之一)使用SIMULIA Isight的相关核心技术来帮助集成大量和生产相关的流程，在30多个自动化的流程中融入了行业最佳实践和资产管理团队的Know-how。

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