《油藏數(shù)值模擬方法與應用2》課程教學大綱

《油藏數(shù)值模擬方法與應用2》教學大綱一、課程基本信息課程名稱油藏數(shù)值模擬方法與應用ReservoirNumericalSimulationMethodandApplication課程編碼SPE124021021開課院部石油工程學院課程團隊油藏數(shù)值模擬方法與應用教學團隊學分2.0課內(nèi)學時34講授26實驗0上機8實踐0課外學時34適用專業(yè)石油工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學（2-1）、高等數(shù)學（2-2）、線性代數(shù)、油田開發(fā)地質(zhì)學、油層物理、滲流力學、油藏工程課程簡介（限選）本課程為石油工程專業(yè)的選修課，是以滲流力學、偏微分方程數(shù)值解為理論基礎，集石油地質(zhì)、油層物理、油藏工程等多學科于一體的綜合性工程應用課程，是以理論方法講授為主線、以應用能力培養(yǎng)為目的的有機教學體系。主要講授油藏數(shù)值模擬的基本內(nèi)容、原理和方法，主要內(nèi)容包括油藏數(shù)值模擬簡介、基本數(shù)學模型、有限差分數(shù)值求解、一維油藏的數(shù)值模擬方法、數(shù)值模擬技術在油氣田開發(fā)中的應用，同時介紹一種主流油藏數(shù)值模擬軟件的具體應用和操作過程。本課程旨在培養(yǎng)大學生綜合運用相關基礎理論、專業(yè)知識和計算機工具分析解決油氣田開發(fā)問題的基本能力，為大學生畢業(yè)后從事相關科研和實際生產(chǎn)工作奠定基礎。Thiscourseisanelectivecourseforstudentsofpetroleumengineeringmajors,andacomprehensivecourseforengineeringapplicationsbasedontheknowledgeoffluidMechanics,numericalsolutionofpartialdifferentialequation,petroleumgeology,reservoirphysicsandreservoirengineering.Inaddition,itisalsoateachingsystemtoimprovestudents'applicationabilitybyteachingtheoryandmethods.Coursecontentsmainlyincludebriefintroductionofreservoirnumericalsimulation,basicmathematicalmodels,constructionofdifferentialequations,one-dimensionalreservoirnumericalsimulationmethods,applicationsofreservoirnumericalsimulationintheoilandgasfielddevelopment,andthedetailedoperationandapplicationofawidelyusednumericalsimulationsoftware.Moreover,thecourseaimstoletthestudentsacquiretheabilityofsolvingtheproblemsinreservoirdevelopmentbycombiningthebasictheory,professionalknowledgeandcomputertogetherandlaysthefoundationofscientificresearchandworkaftertheirgraduations.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：認識油氣田開發(fā)的任務以及油藏描述的主要方法，能夠分析油藏數(shù)值模擬在油氣田開發(fā)工程中的地位和作用，了解油藏數(shù)值模擬新技術及發(fā)展趨勢。是2.12.12M2目標2：掌握單相流、兩相流的數(shù)學模型構建方法、能夠分析組分模型、黑油模型的數(shù)學模型及主要特點，能夠?qū)唵螖?shù)學模型進行差分離散并進行數(shù)值計算。是1.11.13M3目標3：熟悉油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和方法步驟，掌握數(shù)值模擬技術在油田開發(fā)中的應用；能夠應用一種主流商業(yè)油藏數(shù)值模擬軟件，編輯搭建簡單的數(shù)值模型，開展基本的數(shù)值模擬計算、歷史擬合、結果分析及方案優(yōu)選。是5.25.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1緒論緒論引入油藏數(shù)值模擬的基本概念，介紹解析解與數(shù)值解的主要區(qū)別。M11講授//2第一章第一章油藏數(shù)值模擬簡介本章重點難點：油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容、操作過程、在油田開發(fā)不同階段的作用。////31.11.1油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏描述的方法，油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)不同階段的作用。M11講授1自學、討論41.21.2油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和過程油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和過程。M11講授//51.31.3油藏數(shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏數(shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向。M11講授2自學、作業(yè)6第二章第二章基本數(shù)學模型本章重點難點：單相流、兩相流的數(shù)學模型，數(shù)學模型的一般式，多組分模型和黑油模型。////72.12.1數(shù)學模型的構成及建立步驟構成數(shù)學模型的基本方程，建立數(shù)學模型的步驟。M20.5講授//82.22.2單相流的數(shù)學模型一維單相流的數(shù)學模型，三維單相流的數(shù)學模型。M21講授2自學、討論92.32.3兩相流的數(shù)學模型一維油水兩相流的數(shù)學模型，二維氣水兩相流的數(shù)學模型。M21講授//102.42.4數(shù)學模型的一般式數(shù)學模型的一般式。M20.5講授2自學、作業(yè)112.52.5多組分模型多組分模型的推導，未知量及輔助方程分析。M21講授//122.62.6黑油模型黑油模型的推導，未知量及輔助方程分析。M21講授//132.72.7定解條件初始條件，邊界條件。討論課：數(shù)學模型的基本構成，建立數(shù)學模型的方法及步驟，并討論推導一維徑向流的數(shù)學模型。M21講授、討論2自學、作業(yè)14第三章第三章差分方程組的建立本章重點難點：離散化、網(wǎng)格系統(tǒng)、顯式差分、隱式差分、差分方程的穩(wěn)定性。////153.13.1基本有限差分空間離散和時間離散，塊中心網(wǎng)格和點中心網(wǎng)格系統(tǒng)，一階前差商、后差商、中心差商，等距離網(wǎng)格和不等距網(wǎng)格下的二階差商。M21講授2自學、討論163.23.2差分方程組的建立顯式差分格式，隱式差分格式，Crank－Nicolson差分格式。M21講授//173.33.3網(wǎng)格排列格式及其系數(shù)矩陣標準排列格式，對角排列格式，點交替排列格式，交替對角排列格式。M21講授2自學、作業(yè)183.43.4差分方程的穩(wěn)定性分析差分方程的相容性，穩(wěn)定性。M20.5講授//193.53.5邊界條件的處理外邊界（定壓、定流量）條件的處理，內(nèi)邊界（定產(chǎn)量、定井底流壓）條件的處理。討論課：顯式、隱身、Crank－Nicolson差分格式的異同之處。M20.5講授、討論2自學、作業(yè)20第四章第四章線性代數(shù)方程組的解法本章重點難點：線性代數(shù)方程組的直接解法和迭代解法。////214.14.1線性代數(shù)方程組的直接解法簡介高斯消元法，LU分解法，D4排列格式算法。///自學224.24.2線性代數(shù)方程組的迭代解法簡介簡單迭代法，高斯－賽德爾迭代法，松弛法。///自學23第五章第五章一維油藏的數(shù)值模擬方法本章重點難點：一維油、水兩相流的IMPES求解方法；壓力方程、飽和度方程，上游權方法，非線性系數(shù)的處理方法。////245.15.1一維油、水兩相水驅(qū)油的數(shù)值模擬方法數(shù)學模型的建立，數(shù)學模型的求解方法及參數(shù)處理，差分方程組的建立及求解。M2,M32講授2自學、討論25第六章第六章數(shù)值模擬技術在油田開發(fā)中的應用本章重點難點：油藏數(shù)值模擬應用的步驟和方法。////266.16.1油藏數(shù)值模擬實例典型區(qū)塊數(shù)值模擬模型的建立、歷史擬合及方案優(yōu)化。討論課：油藏數(shù)值模擬技術發(fā)展趨勢及具體領域應用。M32講授//27第七章第七章數(shù)值模擬軟件應用本章重點難點：數(shù)值模擬軟件操作方法。////287.17.1油藏地質(zhì)模型建立模塊操作流程井位導入、網(wǎng)格劃分、構造和屬性模型建立。M32講授2自學、討論297.27.2數(shù)值模擬模型建立模塊操作流程流體高壓物性、相對滲透率曲線、初始條件、生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)定義。M32講授2自學、討論307.37.3模擬結果可視化分析模塊操作流程生產(chǎn)動態(tài)擬合及分析、場數(shù)據(jù)模擬結果分析。M32講授2自學、討論317.47.4開發(fā)方案效果預測影響因素分析、方案優(yōu)化。M32講授、討論2研討報告32上機1上機1：油藏地質(zhì)模型的建立油藏地質(zhì)模型的建立。M32數(shù)模軟件基本操作2自學、討論33上機2上機2：數(shù)值模擬模型的建立數(shù)值模擬模型的建立。M32數(shù)模軟件基本操作2自學、討論34上機3上機3：生產(chǎn)動態(tài)擬合及結果分析生產(chǎn)動態(tài)擬合及結果分析。M32數(shù)模軟件實際應用2自學、討論35上機4上機4：開發(fā)方案效果預測開發(fā)方案效果預測。M32數(shù)模軟件實際應用2自學、討論四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1、每章內(nèi)容對應的作業(yè)1~2道題目。2、成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3、考核學生對油藏數(shù)值模擬基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有推導、分析和計算題。20%2上機及大作業(yè)1、本課程8個學時上機，共四次上機。2、成績采用百分制，根據(jù)上機完成情況評分。3、考核學生商業(yè)軟件的操作和應用能力，能夠利用油藏數(shù)值模擬軟件處理油氣田開發(fā)實際問題。4、要求利用油藏數(shù)值模擬軟件進行案例分析和開發(fā)方案優(yōu)化，根據(jù)模擬和分析結果的準確性評分。40%3期末考試1、開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2、主要考核學生對油藏數(shù)值模擬基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、簡答題、推導題、綜合題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)40%A-獨立思考、按時完成，推導過程正確，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，推導過程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，推導過程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，推導過程不正確，解題思路混亂。2M2平時作業(yè)60%A-獨立思考、按時完成，推導過程正確，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B-獨立思考、按時完成，推導過程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C-獨立思考、按時完成，推導過程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，推導過程不正確，解題思路混亂.3M3上機及大作業(yè)100%A-上機過程中認真完成各項要求，能夠熟練利用油藏數(shù)值模擬軟件處理油氣田開發(fā)實際問題，熟練掌握案例分析和開發(fā)方案優(yōu)化方法。B-上機過程中認真完成各項要求，能夠利用油藏數(shù)值模擬軟件處理油氣田開發(fā)實際問題，掌握案例分析和開發(fā)方案優(yōu)化方法。C-上機過程中可以完成各項要求，可以利用油藏數(shù)值模擬軟件處理部分油氣田開發(fā)實際問題，初步掌握案例分析和開發(fā)方案優(yōu)化方法。D-上機過程中不能完成各項要求，不能利用油藏數(shù)值模擬軟件處理油氣田開發(fā)實際問題，不能進行案例分析和開發(fā)方案優(yōu)化。4M1期末考試60%（見試卷評分標準）5M2期末考試40%（見試卷評分標準）評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序號教學參考資料明細1圖書|《油藏數(shù)值模擬基礎》,、,中國石油大學出版社,2009.（*主教材）2圖書|《油藏數(shù)值模擬基礎》,韓大匡、陳欽雷、閆存章,石油工業(yè)出版社,1993.3圖書|《油藏數(shù)值模擬》,