數(shù)值模擬簡(jiǎn)介及培訓(xùn)說(shuō)明

1、數(shù)值模擬簡(jiǎn)介及培訓(xùn)說(shuō)明數(shù)值模擬簡(jiǎn)介及培訓(xùn)說(shuō)明油藏（油藏（Petroleum Reservoir）的基本概念）的基本概念油藏：在單一圈閉中，油藏：在單一圈閉中，具有同一壓力系統(tǒng)的油具有同一壓力系統(tǒng)的油氣聚集。氣聚集。油藏是地下儲(chǔ)油的地質(zhì)油藏是地下儲(chǔ)油的地質(zhì)單元，上下一般具有良單元，上下一般具有良好的隔層。好的隔層。氣油水原始條件：平衡狀態(tài)原始條件：平衡狀態(tài)開發(fā)以后：動(dòng)態(tài)變化開發(fā)以后：動(dòng)態(tài)變化油藏?cái)?shù)值模擬的基本概念油藏?cái)?shù)值模擬的基本概念模擬：描述或?qū)崿F(xiàn)油藏開發(fā)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程（仿真）。模擬：描述或?qū)崿F(xiàn)油藏開發(fā)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程（仿真）。物理模擬：采油物理實(shí)體的辦法物理模擬：采油物理實(shí)體的辦法巖心試驗(yàn)、單

2、管模型、平板模型試驗(yàn)等數(shù)學(xué)模擬：采用數(shù)學(xué)描述的方法數(shù)學(xué)模擬：采用數(shù)學(xué)描述的方法數(shù)學(xué)模型、模型求解數(shù)值模擬（數(shù)值模擬（Numerical Simulation ）油藏?cái)?shù)值模擬（油藏?cái)?shù)值模擬（ Reservoir Numerical Simulation ）油藏?cái)?shù)值模擬的基本概念油藏?cái)?shù)值模擬的基本概念油藏?cái)?shù)值模擬（油藏?cái)?shù)值模擬（ Reservoir Numerical Simulation ）定義：用定義：用數(shù)值的方法數(shù)值的方法來(lái)求解來(lái)求解描述油藏中流體滲流描述油藏中流體滲流特特征的征的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型。涉及學(xué)科涉及學(xué)科計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)應(yīng)用數(shù)學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)油藏工程油藏工程所謂數(shù)值方法是一種近似的解法，所謂

3、數(shù)值方法是一種近似的解法，即用離散化的方法把連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)變即用離散化的方法把連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)變成離散函數(shù)，用計(jì)算機(jī)來(lái)求解。通成離散函數(shù)，用計(jì)算機(jī)來(lái)求解。通常用的方法有有限差分法，也可用常用的方法有有限差分法，也可用有限元法和譜分析方法，但大多使有限元法和譜分析方法，但大多使用有限差分法。而材料力學(xué)用有限用有限差分法。而材料力學(xué)用有限元法，天氣預(yù)報(bào)用譜分析方法。元法，天氣預(yù)報(bào)用譜分析方法。第一部分第一部分油藏?cái)?shù)值模擬簡(jiǎn)介油藏?cái)?shù)值模擬簡(jiǎn)介Introduction of reservoir Numerical Simulation第一節(jié)第一節(jié)油藏?cái)?shù)值模擬在油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油田開發(fā)中的作用油田開

4、發(fā)的任務(wù)油田開發(fā)的任務(wù)油藏客觀實(shí)際的復(fù)雜性油藏客觀實(shí)際的復(fù)雜性油藏描述的研究方法油藏描述的研究方法數(shù)值模擬在油田開發(fā)各階段中的作用數(shù)值模擬在油田開發(fā)各階段中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用二、油田客觀實(shí)際的復(fù)雜性二、油田客觀實(shí)際的復(fù)雜性各油田的地質(zhì)條件不同各油田的地質(zhì)條件不同油藏在整個(gè)開發(fā)過(guò)程中是動(dòng)態(tài)變化的油藏在整個(gè)開發(fā)過(guò)程中是動(dòng)態(tài)變化的油藏巖石和孔隙結(jié)構(gòu)不同油藏巖石和孔隙結(jié)構(gòu)不同油藏流體性質(zhì)及其物性變化的復(fù)雜油藏流體性質(zhì)及其物性變化的復(fù)雜油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用三、油藏描述的研究方法三、油藏描述的研究方法直接觀察法（直接觀

5、察法（Observation）模擬法（模擬法（Simulation）油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用直接觀察法直接觀察法鉆觀察井鉆觀察井直接測(cè)試直接測(cè)試（測(cè)井、井間地震、試井、（測(cè)井、井間地震、試井、 示蹤劑測(cè)試）示蹤劑測(cè)試）開辟生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)開辟生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)優(yōu)點(diǎn)：直觀，準(zhǔn)確優(yōu)點(diǎn)：直觀，準(zhǔn)確缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1. 有一定的局限性有一定的局限性 2. 成本高、周期長(zhǎng)成本高、周期長(zhǎng) 3. 不能重復(fù)進(jìn)行不能重復(fù)進(jìn)行油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用模擬法模擬法物理模擬（物模）物理模擬（物模） 定性物理模擬（觀察現(xiàn)象，研究機(jī)理） 定量物理模擬數(shù)學(xué)模擬（數(shù)模）數(shù)

6、學(xué)模擬（數(shù)模） 電解和電網(wǎng)模型 解析模型 數(shù)值模型（數(shù)值模擬、油藏?cái)?shù)值模擬）油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用雙模的關(guān)系雙模的關(guān)系物理模擬物理模擬能保持原型的物理本質(zhì)，多用于機(jī)理研究，對(duì)應(yīng)滲流機(jī)理不清楚的問(wèn)題十分重要。物理模擬為數(shù)學(xué)模擬提供必要的參數(shù)，并提出新的數(shù)學(xué)模型，因此物理模擬是數(shù)學(xué)模擬的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)模擬數(shù)學(xué)模擬可考慮各種復(fù)雜因素的實(shí)際問(wèn)題。雙模雙模是相輔相成的，在油田開發(fā)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析中是必不可少的工作。油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用模擬法的優(yōu)缺點(diǎn)模擬法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 能重復(fù)進(jìn)行，即“ 多次開發(fā)” 時(shí)間短，成本低 可以模擬各種非均

7、質(zhì)情況 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 模型有一定的假設(shè)條件，及真實(shí)情況有差別 模擬需要依賴于油藏的靜、動(dòng)態(tài)參數(shù) 受計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的限制油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏?cái)?shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用四、油藏?cái)?shù)模在油田開發(fā)各階段中的作用四、油藏?cái)?shù)模在油田開發(fā)各階段中的作用 油田開發(fā)前期油田開發(fā)前期 作規(guī)劃方案作規(guī)劃方案 油田開發(fā)初期油田開發(fā)初期 作初步方案作初步方案 油田開發(fā)中期油田開發(fā)中期 作調(diào)整方案作調(diào)整方案 油田開發(fā)后期油田開發(fā)后期 作作IOR、EOR方案方案第二節(jié)第二節(jié)油藏?cái)?shù)值模擬的油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟主要內(nèi)容和步驟 油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容油藏?cái)?shù)值模擬的步驟油藏?cái)?shù)值模擬的步驟 數(shù)學(xué)

8、模型（數(shù)學(xué)模型（Mathematical Model） 數(shù)值模型（數(shù)值模型（Numerical Model） 計(jì)算機(jī)模型（計(jì)算機(jī)模型（Computer Model）一、主要內(nèi)容一、主要內(nèi)容油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟 通過(guò)離散化，將連續(xù)的偏微分方程組轉(zhuǎn)換成離散的有限差分方程組，再用多種方法將非線性系數(shù)線性化，成為線性代數(shù)方程組，然后求解線性代數(shù)方程組 即建立一套描述油藏中流體滲流的偏微分方程組，包括初、邊值問(wèn)題。偏微分方程組偏微分方程組線性代數(shù)方程組線性代數(shù)方程組得到壓力、飽和度等得到壓力、飽和度等有限差分方程組有限差分方程組離散化線性化解方程組1. 建立數(shù)學(xué)模型2

9、. 建立數(shù)值模型油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟3. 建立計(jì)算機(jī)模型 將資料（靜、動(dòng)態(tài)）的輸入，系數(shù)矩陣和常數(shù)項(xiàng)的形成，多種解法和結(jié)果的輸出等，編制成計(jì)算機(jī)程序。 數(shù)值模擬的關(guān)鍵是計(jì)算的精度和速度。由于計(jì)算的精度取決于離散的程度，但離散的程度又決定了計(jì)算的速度。這是一對(duì)矛盾，要根據(jù)解決問(wèn)題的需要而選擇離散化程度和計(jì)算速度。油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬油藏?cái)?shù)值模擬操作操作示意圖示意圖輸入資料模擬器計(jì)算結(jié)果實(shí)測(cè)資料歷史擬合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)束相符相符修正參數(shù)不符油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟模擬工作流程模擬工作流程網(wǎng)

10、格模型建立Flogrid相 態(tài) PVTi相滲和毛管壓力SCAL井史生產(chǎn)數(shù)據(jù)Schedule井 筒 水 動(dòng) 力 VFPi試 井 分 析 Weltest地質(zhì)模型建立GEOFRAME CPS3 F3D LPM P3D PETREL井史生產(chǎn)數(shù)據(jù)FINDER OFM 數(shù)據(jù)分析工具數(shù)據(jù)分析工具ECLIPSEFrontsimOfficeFloviz數(shù)值模擬分析歷史擬合（Simopt）項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)編輯生成報(bào)告2D/3D顯示ECLIPSE Office 模型選擇（模型選擇（Select Model） 資料輸入（資料輸入（Input Data） 靈敏度試驗(yàn)（靈敏度試驗(yàn)（Sensitive Test） 歷史擬合（歷

11、史擬合（History Match）動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)（動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)（Performance Prediction）二、主要步驟二、主要步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟1. 模型選擇（模型選擇（Select Model） 根據(jù)油藏的實(shí)際情況根據(jù)油藏的實(shí)際情況 根據(jù)所要解決的問(wèn)題的要求根據(jù)所要解決的問(wèn)題的要求油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟2. 資料輸入（資料輸入（Input Data） 靜態(tài)資料靜態(tài)資料（地質(zhì)靜態(tài)、流體高壓物性、特殊巖心分析、地質(zhì)儲(chǔ)量地質(zhì)靜態(tài)、流體高壓物性、特殊巖心分析、地質(zhì)儲(chǔ)量） 動(dòng)態(tài)資料動(dòng)態(tài)資料（各生產(chǎn)階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)各生產(chǎn)階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

12、）3. 靈敏度試驗(yàn)（靈敏度試驗(yàn)（Sensitive Test） 目的目的 方法方法油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟4. 歷史擬合（歷史擬合（History Match） 歷史擬合的概念歷史擬合的概念 反問(wèn)題的多解性反問(wèn)題的多解性5. 動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)（動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)（Performance Prediction） 已知日產(chǎn)液，預(yù)測(cè)壓力、飽和度已知日產(chǎn)液，預(yù)測(cè)壓力、飽和度 已知井底流壓，預(yù)測(cè)產(chǎn)量、壓力、飽和度已知井底流壓，預(yù)測(cè)產(chǎn)量、壓力、飽和度模型及實(shí)際油藏的聯(lián)系模型及實(shí)際油藏的聯(lián)系 o 模型及實(shí)際油藏不完全一樣模型及實(shí)際油藏不完全一樣o 進(jìn)行近似處理進(jìn)行近似處理o 驗(yàn)證數(shù)據(jù)的有效性驗(yàn)

13、證數(shù)據(jù)的有效性o 數(shù)據(jù)的調(diào)整和修改必須是合理、可行的數(shù)據(jù)的調(diào)整和修改必須是合理、可行的油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟第三節(jié)第三節(jié)油藏?cái)?shù)值模擬的油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向發(fā)展概況和發(fā)展方向 油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況 目前幾個(gè)通用的數(shù)值模擬軟件簡(jiǎn)介目前幾個(gè)通用的數(shù)值模擬軟件簡(jiǎn)介 數(shù)值模擬的發(fā)展方向數(shù)值模擬的發(fā)展方向一、發(fā)展概況簡(jiǎn)介一、發(fā)展概況簡(jiǎn)介油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向1.1.國(guó)外發(fā)展概況國(guó)外發(fā)展概況1) 1) 發(fā)展歷史發(fā)展歷史5050年代年代 數(shù)值模擬起步數(shù)值模擬起步 19531953年美國(guó)年美國(guó)G.H.

14、BruceG.H.Bruce等人發(fā)表了等人發(fā)表了“孔隙介質(zhì)中不穩(wěn)定氣體滲孔隙介質(zhì)中不穩(wěn)定氣體滲流的計(jì)算流的計(jì)算”。6060年代年代 黑油模型黑油模型 油、氣、水三相和三組分，質(zhì)量守恒。油、氣、水三相和三組分，質(zhì)量守恒。7070年代初年代初 熱采模型熱采模型 蒸汽驅(qū)和火燒油層，質(zhì)量守恒能量守恒。蒸汽驅(qū)和火燒油層，質(zhì)量守恒能量守恒。7070年代末年代末 油、氣、水三相和多組分，質(zhì)量守恒相態(tài)軟件油、氣、水三相和多組分，質(zhì)量守恒相態(tài)軟件 油、氣、水三相和各種化學(xué)物質(zhì)組分，質(zhì)量守恒化學(xué)反應(yīng)油、氣、水三相和各種化學(xué)物質(zhì)組分，質(zhì)量守恒化學(xué)反應(yīng)80年代年代 工業(yè)性應(yīng)用，向綜合性多功能模型發(fā)展工業(yè)性應(yīng)用，向綜合

15、性多功能模型發(fā)展90年代年代 工作站數(shù)值模擬工作站數(shù)值模擬90年代末至今年代末至今 微機(jī)數(shù)值模擬微機(jī)數(shù)值模擬 2) SPE 七次考核文章七次考核文章1. A.S.Odeh,et 1. A.S.Odeh,et “ Comparison of Solution to a 3-D Black Oil Comparison of Solution to a 3-D Black Oil Reservoir Simulation Problem Reservoir Simulation Problem ”JPT 1981, Jan.JPT 1981, Jan.2. H.G.Weinstein J.E. C

16、happelear et 2. H.G.Weinstein J.E. Chappelear et “ Second Comparative Second Comparative Solution Project: A 3-P Coning Study Solution Project: A 3-P Coning Study ”JPT 1986 ,Mar.JPT 1986 ,Mar.3. D.E.Kenyon,et.3. D.E.Kenyon,et.“ Third Comparative Solution Project: Gas Third Comparative Solution Proje

17、ct: Gas Cycling of Retrograde Condensate Reservoirs Cycling of Retrograde Condensate Reservoirs ” JPT 1987,Aug. JPT 1987,Aug.4. K.Aziz,et4. K.Aziz,et“ Fouth SPE Comparative Solution Project: A Comparison Fouth SPE Comparative Solution Project: A Comparison of Steam Injection Simulatorsof Steam Injec

18、tion Simulators” JPT 1987 Dec. JPT 1987 Dec.5. J.E. Killlough et 5. J.E. Killlough et “ Fifth Comparative Solution Project Fifth Comparative Solution Project :Evalution of Missible Flood Simulators :Evalution of Missible Flood Simulators ” SPE 16000,1987. SPE 16000,1987.6. A6. AFiroozabadi ,et Firoo

19、zabadi ,et “ Sixth SPE Comparative Solution Project : Sixth SPE Comparative Solution Project :Dual-Porosity Simulators Dual-Porosity Simulators ”JPT 1990 June.JPT 1990 June.7. L7. LNghiem ,et Nghiem ,et “ Seventh SPE Comparative Solution Project: Seventh SPE Comparative Solution Project: Modeling Ho

20、rizontal Wells Reservoir SimulationModeling Horizontal Wells Reservoir Simulation” SPE 21221 ,1991. SPE 21221 ,1991.2、國(guó)內(nèi)發(fā)展概況、國(guó)內(nèi)發(fā)展概況1) 發(fā)展歷史 60 70年代 處于停頓狀態(tài)。 81 85年 起步階段，引進(jìn)國(guó)外軟件。 86 90年 將油藏?cái)?shù)值模擬軟件研制列為國(guó)家“ 七五”攻關(guān)項(xiàng)目。 91 95年 推廣使用，并繼續(xù)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)軟件。 96 至今 成立軟件中心，發(fā)展我國(guó)自己的軟件。油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向2) 取得的主要成果取得

21、的主要成果具備一批國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)軟件具備一批國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)軟件 黑油模型黑油模型 VIP （Western Atlas); WorkBench (SSI) 熱采模型熱采模型 STARTS (CMG) 化學(xué)驅(qū)化學(xué)驅(qū) UTCHEM (UT）具備了研制數(shù)模軟件的各種新方法具備了研制數(shù)模軟件的各種新方法 全隱式全隱式 自適應(yīng)隱式自適應(yīng)隱式 隱式井底壓力隱式井底壓力 預(yù)處理共軛梯度法預(yù)處理共軛梯度法 前后處理前后處理 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配 多模型一體化多模型一體化油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向 二二. .八十年代油藏?cái)?shù)值模擬進(jìn)展八十年代油藏?cái)?shù)值模擬進(jìn)展 八十年代，油藏?cái)?shù)

22、值模擬已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段，隨著工業(yè)化進(jìn)程，八十年代，油藏?cái)?shù)值模擬已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段，隨著工業(yè)化進(jìn)程，即應(yīng)用的拓寬和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，則必然在模型、解法及前后處理等方面有較即應(yīng)用的拓寬和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，則必然在模型、解法及前后處理等方面有較大的發(fā)展。歸納起來(lái)有十個(gè)方面進(jìn)展。大的發(fā)展。歸納起來(lái)有十個(gè)方面進(jìn)展。模型方面模型方面 狀態(tài)方程的組分模型狀態(tài)方程的組分模型 該模型涉及到：該模型涉及到： 組分模型：組分的質(zhì)量守恒方程。組分模型：組分的質(zhì)量守恒方程。 狀態(tài)方程：不同壓力、溫度下的相態(tài)狀態(tài)方程：不同壓力、溫度下的相態(tài). . 數(shù)值模擬將烴類組分的相態(tài)及地下的滲流力學(xué)問(wèn)題有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。數(shù)值模擬將烴

23、類組分的相態(tài)及地下的滲流力學(xué)問(wèn)題有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。 該模型可用于模擬：該模型可用于模擬： 凝析氣田開發(fā)；凝析氣田開發(fā)； 凝析氣田的循環(huán)注氣；凝析氣田的循環(huán)注氣； 回收氣藏中的自凝析油；回收氣藏中的自凝析油； 高收縮揮發(fā)性原油的開采；高收縮揮發(fā)性原油的開采； 注注coco2 2 或者或者N N2 2的非混相驅(qū)或近混相驅(qū)的非混相驅(qū)或近混相驅(qū)雙重介質(zhì)模型雙重介質(zhì)模型 該模型涉及到：該模型涉及到： 雙孔單滲模型雙孔單滲模型 雙孔雙滲模型雙孔雙滲模型 該模型可用于模擬：該模型可用于模擬： 裂縫性的碳酸鹽巖油藏裂縫性的碳酸鹽巖油藏油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向 熱采模型熱采

24、模型 該模型涉及到：該模型涉及到： 質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程 能量守恒方程能量守恒方程 頂?shù)讓拥臒釗p失頂?shù)讓拥臒釗p失 水蒸汽性質(zhì)水蒸汽性質(zhì) 燃燒動(dòng)力學(xué)燃燒動(dòng)力學(xué) 該模型可用于模擬：該模型可用于模擬： 注蒸汽熱力采油注蒸汽熱力采油 火燒油層火燒油層油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向 聚合物驅(qū)模型聚合物驅(qū)模型 該模型涉及到：該模型涉及到： 聚合物溶液的粘度聚合物溶液的粘度 聚合物溶液被巖石的吸附聚合物溶液被巖石的吸附 聚合物溶液的降解聚合物溶液的降解 聚合物溶液引起的滲透率降聚合物溶液引起的滲透率降低低 該模型可用于模擬：該模型可用于模擬： 聚合物驅(qū)聚合物驅(qū)油藏?cái)?shù)值模

25、擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向模型解法模型解法 全隱式全隱式 70年代，采用年代，采用 IMPES 方法；方法； 半隱式半隱式 方法；方法； 80年代，推出了全隱式方法。年代，推出了全隱式方法。 IMPES方法節(jié)省時(shí)間和內(nèi)存，但穩(wěn)定性差；全隱式方法節(jié)省時(shí)間和內(nèi)存，但穩(wěn)定性差；全隱式方法穩(wěn)定性最好，但增加了計(jì)算工作量；半隱式方法居中。方法穩(wěn)定性最好，但增加了計(jì)算工作量；半隱式方法居中。 自適應(yīng)隱式方法自適應(yīng)隱式方法 該方法吸取了全隱式和該方法吸取了全隱式和IMPESIMPES方法各自的優(yōu)點(diǎn)。既要計(jì)方法各自的優(yōu)點(diǎn)。既要計(jì) 算穩(wěn)定，又要節(jié)省計(jì)算工作量，產(chǎn)生了自適應(yīng)隱式方法，算

26、穩(wěn)定，又要節(jié)省計(jì)算工作量，產(chǎn)生了自適應(yīng)隱式方法，即可以根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)和每個(gè)時(shí)間步的具體需要來(lái)選擇其即可以根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)和每個(gè)時(shí)間步的具體需要來(lái)選擇其合適的隱式程度。合適的隱式程度。 穩(wěn)定性主要是由滲流方程中的非線性系數(shù)項(xiàng)引起的，并穩(wěn)定性主要是由滲流方程中的非線性系數(shù)項(xiàng)引起的，并主要由飽和度引起，因此可根據(jù)一個(gè)時(shí)間步內(nèi)的飽和度主要由飽和度引起，因此可根據(jù)一個(gè)時(shí)間步內(nèi)的飽和度變化來(lái)確定每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的隱式程度變化來(lái)確定每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的隱式程度. 局部網(wǎng)格的加密技術(shù)局部網(wǎng)格的加密技術(shù) 該方法包括：該方法包括： 網(wǎng)格加密區(qū)域網(wǎng)格加密區(qū)域 網(wǎng)格排序網(wǎng)格排序 系數(shù)矩陣結(jié)構(gòu)系數(shù)矩陣結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理 該方法可用于：

27、該方法可用于： 微構(gòu)造微構(gòu)造 井附近井附近 活性劑段塞活性劑段塞油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向 線性代數(shù)方程組的解法線性代數(shù)方程組的解法預(yù)處理共軛梯度法預(yù)處理共軛梯度法 70年代年代 ，采用，采用 直接解法直接解法, 迭代解法迭代解法 80年代，采用預(yù)處理共軛梯度法年代，采用預(yù)處理共軛梯度法 直接解法占用內(nèi)存多，但計(jì)算速度快；迭代解法直接解法占用內(nèi)存多，但計(jì)算速度快；迭代解法占占用內(nèi)存少，但由于迭代次數(shù)多，而降低計(jì)算速度。用內(nèi)存少，但由于迭代次數(shù)多，而降低計(jì)算速度。 預(yù)處理共軛梯度法適用于解大型稀疏矩陣。預(yù)預(yù)處理共軛梯度法適用于解大型稀疏矩陣。預(yù)處理處理是將稀

28、疏矩陣不完全是將稀疏矩陣不完全LU分解成近似陣，然后用正交極小分解成近似陣，然后用正交極小化使迭代過(guò)程沿著最快的方向收斂。化使迭代過(guò)程沿著最快的方向收斂。油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向向量化 70年代年代 標(biāo)量計(jì)算，又稱串行運(yùn)算，即一個(gè)時(shí)刻內(nèi)只標(biāo)量計(jì)算，又稱串行運(yùn)算，即一個(gè)時(shí)刻內(nèi)只進(jìn)行一對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算。進(jìn)行一對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算。 80年代年代 可以用向量計(jì)算機(jī)進(jìn)行向量計(jì)算，即一個(gè)時(shí)刻可以用向量計(jì)算機(jī)進(jìn)行向量計(jì)算，即一個(gè)時(shí)刻內(nèi)可使兩個(gè)數(shù)組內(nèi)各因素同時(shí)進(jìn)行計(jì)算，也可以是一個(gè)數(shù)和一個(gè)數(shù)組內(nèi)內(nèi)可使兩個(gè)數(shù)組內(nèi)各因素同時(shí)進(jìn)行計(jì)算，也可以是一個(gè)數(shù)和一個(gè)數(shù)組內(nèi)的各因素同時(shí)計(jì)算。的各因素同

29、時(shí)計(jì)算。 工作站前后處理 前處理：井點(diǎn)靜態(tài)參數(shù)輸入；前處理：井點(diǎn)靜態(tài)參數(shù)輸入； 網(wǎng)格自動(dòng)剖分、增減；網(wǎng)格自動(dòng)剖分、增減； 網(wǎng)格數(shù)據(jù)自動(dòng)形成；網(wǎng)格數(shù)據(jù)自動(dòng)形成； 等值圖件繪制。等值圖件繪制。 后處理：后處理： 三維參數(shù)場(chǎng)的繪制；三維參數(shù)場(chǎng)的繪制； 儲(chǔ)量豐度圖形化；儲(chǔ)量豐度圖形化； 生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線和表格化。生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線和表格化。油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向三三. .九十年代油藏?cái)?shù)值模擬進(jìn)展九十年代油藏?cái)?shù)值模擬進(jìn)展 九十年代，油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一次技術(shù)革命，即由傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變到工作站上來(lái)。工作站的發(fā)展不僅促進(jìn)了數(shù)值模擬的發(fā)展，而且也促進(jìn)了石油工業(yè)其它使用計(jì)

30、算機(jī)學(xué)科（地震、測(cè)井、油藏描述）的進(jìn)步。石油領(lǐng)域不同學(xué)科對(duì)工作站的應(yīng)用反過(guò)來(lái)促進(jìn)了跨學(xué)科對(duì)工作站應(yīng)用的聯(lián)合。 歸納起來(lái)有十個(gè)方面的進(jìn)展工作站軟件一體化 80年代，工作站前后處理程序是以單獨(dú)程序出現(xiàn)的。它們及主模型之間的聯(lián)系僅以文件的形式出現(xiàn)。 90年代推出一體化軟件，使前后處理程序及主模型組合在一個(gè)軟件中，使用公共內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)調(diào)用方便。 如Western Atlas有六個(gè)前后處理支持模塊： Prcore 初始化預(yù)處理模塊 Prexec 主模型預(yù)處理模塊 Gridgenr 網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)生成模塊 Plotviev 圖形處理器模塊 X/Motif 曲線、圖形模塊 3Dview 三維圖形處理器模塊油藏

31、數(shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向 石油大學(xué)自行研制的油藏?cái)?shù)值仿真系統(tǒng)是將油藏靜、動(dòng)態(tài)參數(shù)處理、油藏井筒一體化數(shù)值模擬軟件、油藏靜動(dòng)態(tài)圖象分析、油藏開發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)有機(jī)組合起來(lái)能方便迅速地處理生成油藏模擬要求的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行油氣田開發(fā)動(dòng)態(tài)過(guò)程的模擬，并對(duì)各種參數(shù)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像分析的綜合系統(tǒng)。油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向模塊化和集成化80年代軟件大多是以單個(gè)軟件形式出現(xiàn)90年代多種軟件統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)中，如Western Atlas的DESKTOPVIP系統(tǒng)，包括： VIPEncore 黑油模型 VIPComp 組分模型 VIPTher

32、m 熱采模型 VIPDual 裂縫模型 VIPPolymer 聚合物模型油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向又如 CMG軟件，包括：IMEX 黑油模型STARTS 熱采模型GEM 組分模型WINPROP 相態(tài)模型BUILDER 前后處理油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向橫向整合 將地震解釋、測(cè)井分析、油藏工程、油將地震解釋、測(cè)井分析、油藏工程、油藏模擬等組合在一起，形成統(tǒng)一系統(tǒng)。藏模擬等組合在一起，形成統(tǒng)一系統(tǒng)。 如如Western Atlas Western Atlas 的的Wings(Wings(云氏云氏) )系統(tǒng)，系統(tǒng)，包括：包括

33、：OASIIS OASIIS 地震解釋地震解釋QUIKWELL QUIKWELL 測(cè)井分析測(cè)井分析SIGMAVIEW SIGMAVIEW 油藏描述油藏描述DESKTOPDESKTOPVIP VIP 油藏?cái)?shù)值模擬油藏?cái)?shù)值模擬3DKI 3DKI 三維可視化三維可視化油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向如如Work BenchWork Bench系統(tǒng)，系統(tǒng)，包括：包括：Reservoir Description Reservoir Description 油藏描述油藏描述 Well Test Analysis Well Test Analysis 試井分析試井分析Prod

34、uction Data Analysis Production Data Analysis 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析Reservoir Simulation Reservoir Simulation 油藏模擬油藏模擬油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向 我國(guó)自行研制的石油滾動(dòng)勘探開發(fā)一體化系統(tǒng) PREDIS，包括：數(shù)據(jù)管理地震處理地震解釋測(cè)井分析儲(chǔ)層評(píng)價(jià)繪圖系統(tǒng)油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向網(wǎng)格多樣精確化網(wǎng)格多樣精確化 8080年代年代 矩形網(wǎng)格；矩形網(wǎng)格； 9090年代年代 多樣精確化網(wǎng)格。多樣精確化網(wǎng)格。 動(dòng)態(tài)局部網(wǎng)格加密動(dòng)態(tài)局

35、部網(wǎng)格加密 雜交網(wǎng)格雜交網(wǎng)格 非正常連接非正常連接 變通網(wǎng)格技術(shù)變通網(wǎng)格技術(shù) 角點(diǎn)網(wǎng)格角點(diǎn)網(wǎng)格 中垂線網(wǎng)格中垂線網(wǎng)格油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向數(shù)值解法標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值解法標(biāo)準(zhǔn)化 8080年代年代 預(yù)處理共軛梯度法用于五點(diǎn)預(yù)處理共軛梯度法用于五點(diǎn) 差分格式和矩陣網(wǎng)格的標(biāo)準(zhǔn)排列差分格式和矩陣網(wǎng)格的標(biāo)準(zhǔn)排列 9090年代年代 預(yù)處理共軛梯度法用于九點(diǎn)預(yù)處理共軛梯度法用于九點(diǎn) 差分格式和復(fù)雜網(wǎng)格系統(tǒng)差分格式和復(fù)雜網(wǎng)格系統(tǒng)油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向并行計(jì)算技術(shù)并行計(jì)算技術(shù)1. 并行算法并行算法區(qū)域分解法區(qū)域分解法負(fù)載平衡解法負(fù)載平衡解

36、法2. 三個(gè)級(jí)別實(shí)現(xiàn)三個(gè)級(jí)別實(shí)現(xiàn)處理器級(jí)：提高處理器（處理器級(jí)：提高處理器（CPUCPU）的計(jì)算速度的計(jì)算速度。多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：若干個(gè)處理器及一個(gè)多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：若干個(gè)處理器及一個(gè) 公用的共享內(nèi)存子系統(tǒng)相連。公用的共享內(nèi)存子系統(tǒng)相連。多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由若干個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)和一個(gè)多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由若干個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)和一個(gè) 專用的結(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通訊聯(lián)系。專用的結(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通訊聯(lián)系。油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏可視化系統(tǒng)油藏可視化系統(tǒng) 放大放大 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 切割切割 多維顯示多維顯示水平井模擬技術(shù)水平井模擬技術(shù)井筒模型井筒模型油藏模型油藏模型井筒周圍井筒周圍 柱坐標(biāo)柱坐

37、標(biāo)油藏油藏 直角坐標(biāo)直角坐標(biāo)水平井端部水平井端部 球形坐標(biāo)球形坐標(biāo)把井筒水力學(xué)及油藏滲流結(jié)合起來(lái)把井筒水力學(xué)及油藏滲流結(jié)合起來(lái)三元復(fù)合驅(qū)模擬技術(shù)三元復(fù)合驅(qū)模擬技術(shù)聚合物粘度聚合物粘度多相的相對(duì)滲透率和毛管壓力多相的相對(duì)滲透率和毛管壓力界面張力界面張力殘余油飽和度殘余油飽和度水相滲透率水相滲透率下下降系數(shù)降系數(shù)表面活性劑的吸附表面活性劑的吸附聚合物的吸附聚合物的吸附各組分的擴(kuò)散系數(shù)各組分的擴(kuò)散系數(shù)堿耗堿耗隱式求壓力隱式求壓力顯式求組分總濃度，相濃度顯式求組分總濃度，相濃度顯式求飽和度顯式求飽和度對(duì)流、擴(kuò)散引起的組分質(zhì)量守恒方程對(duì)流、擴(kuò)散引起的組分質(zhì)量守恒方程物化參數(shù)確定物化參數(shù)確定解法解法微機(jī)化

38、的數(shù)值模擬技術(shù) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在九十年代后期，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存、CPU、硬盤和相應(yīng)的操作系統(tǒng)均可及工作站相比。因此大部分軟件和中等規(guī)模（10萬(wàn)節(jié)點(diǎn)）的油藏均可在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)，因此數(shù)模又逐漸向微機(jī)方向發(fā)展。四四. .目前比較通用的數(shù)模軟件簡(jiǎn)介目前比較通用的數(shù)模軟件簡(jiǎn)介 a a、用戶界面好、用戶界面好 b b、計(jì)算穩(wěn)定性強(qiáng)、計(jì)算穩(wěn)定性強(qiáng) c c、可以處理逆斷層、可以處理逆斷層 d d、模擬誤差及敏感性分析、模擬誤差及敏感性分析 e e、并行算法、并行算法 a、一體化技術(shù) b、網(wǎng)格系統(tǒng)（可沿?cái)鄬?、邊界分布網(wǎng)格） c、斜井和水平井處理 d、任意切剖技術(shù) e、并行算法 3、WorkBench: USA Simbest a、計(jì)算穩(wěn)定 b、圖形編輯功能強(qiáng) 4、CMG: Canada a、熱采、水平井模擬技術(shù)五、技術(shù)水平五、技術(shù)水平1.1.系統(tǒng)功能強(qiáng)系統(tǒng)功能強(qiáng) 目前的數(shù)值模擬系統(tǒng)不僅能模擬常規(guī)黑油油藏，還可目前的數(shù)值模擬系統(tǒng)不僅能模擬常規(guī)黑油油藏，還可對(duì)干氣藏、水平井、裂縫、聚合物、示蹤劑、表面活性劑對(duì)干氣藏、水平井、裂縫、聚合物、示蹤劑、表面活性劑、熱采等進(jìn)行有效地模擬。同時(shí)網(wǎng)格系統(tǒng)、局部網(wǎng)格加密、熱采等進(jìn)行有效地模擬。同時(shí)網(wǎng)格系統(tǒng)、局部網(wǎng)格加密、斷層處理技術(shù)十分先進(jìn)。這對(duì)于油藏類型多、構(gòu)造復(fù)雜、斷層處理技術(shù)十分先進(jìn)。這對(duì)于油藏類型多、構(gòu)造復(fù)雜等特點(diǎn)十分有用。等特