油藏数值模拟进展
数值模拟研究现状及发展方向

具体就是关于陆相低渗透油藏和海相碳酸盐岩油藏,网格粗化、计算算法、拟合精度、水驱、三采、两相、三相等方面。
主要的研究机构、领军人物、具体研究或公关方向,使用软件的优缺点等等。
近年来,随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展,油藏数值模拟方法得到不断的改进和广泛应用。
通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布;研究合理的开发方案,选择最佳的开采参数,以最少的投资,最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益。
经过几十年的发展,该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 油藏数值模拟发展历史油藏数值模拟从30年代开始,展开理论研究。
40年代主要以解析解为主,研究“液体驱替机理”、“理论物理学中的松弛方法”、“孔隙介质中均质液体流动”、“油层流动问题中拉普拉斯转换”等零维物质平衡法。
50年代期间开展数值模拟。
60年代致力于对气、水两相和三相黑油油藏问题的求解。
70年代发展了由模拟常规递减和保持压力以外的新方法。
到80年代,由于高速大容量电子计算机的问世,硬件系统突飞猛进发展,油藏模拟已发展为一门成熟的技术,油藏模拟进入商品阶段,用于衡量油田开发好坏、预测投资效应、提高采收率、对比开发方案,大到一个油公司,小到一个企业普遍使用。
在模型上,形成一系列可以处理各种各样复杂问题的模型,如常规油气田——黑油模型、天然裂缝模型,凝析气田——组分模型,稠油油藏——热采注蒸汽模型,还有各种三次采油用的化学驱模型、注C02模型等,在此阶段,突出的是注蒸汽和化学驱模型得到实际应用;组分模型得到广泛应用,并在方法上有重大改进。
模型朝着多功能,多用途,大型一体化方向发展。
数值模拟发展重要历史事件如下图所示:2 国内外数值模拟研究现状进入90年代以后,数值模拟技术有了较大发展。
由于计算机的计算速度突飞猛进地增长,使油藏数值模拟技术进行了一次根本性的改造。
主要表现在以下几个方面:2.1模型技术近年来,油藏模型得到不断发展和完善,提出了多孔介质中全隐式热采、多相流线、黑油与组分混合以及非达西渗流等模型,为稠油蒸汽驱精确模拟、同一油藏不同开采方式的模拟提供了技术支持,是对传统模型适应矿场应用方面的重大技术改进。
油藏数值模拟应用及未来发展趋势
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实现可视化与交互性
三维可视化
通过三维可视化技术,将油藏模型以三维图像的方式呈现出来,使得研究人员和决策者能够更直观地理解和分析 油藏动态。
交互式界面
开发交互式界面,使得用户能够更方便地进行模型构建、参数调整和模拟运行等操作。通过友好的用户界面,无 需深入了解底层代码和技术细节,就能够进行油藏数值模拟工作。
评估增产措施效果
利用数值模拟可以评估各种增产措施的效果,为 选择最佳的增产方案提供支持。
03
油藏数值模拟未来发展趋 势
提高模拟精度
地质模型精细化和 参数标定
通过更高精度的地质建模和参 数标定,提高模拟的准确性。 利用更多的地质、地球物理和 测井数据,对模型进行更精确 的约束和校准。
复杂流动机制的考 虑
油藏数值模拟在多学科交 叉领域的应用
与地球科学结合
地球物理学应用
利用地震数据和地球物理方法进行地质构造分析,为油藏模拟提供更准确的地 质模型。
地质统计学应用
应用地质统计学方法对地质数据进行处理和分析,为油藏模拟提供更准确的地 质模型和储层参数。
与工程设计结合
油藏工程应用
利用数值模拟方法进行油藏工程设计,如井网布置、采收率预测等,为油藏开发方案提供科学依据。
通过数值模拟可以了解地下流体的流动规律,为提高 采收率提供技术支持。
降低开发成本
利用数值模拟可以优化开发方案,从而降低开发成本 。
应用于油气生产
生产过程优化
利用数值模拟可以优化油气生产过程,如产量的 分配、生产时间的控制等,从而提高生产效率。
油藏数值模拟技术现状与发展趋势

油
20 0 2年 8月
气
地
质
与
采
收
率
第 9卷 第 4期
P T E ROL EUM OL GE OGY AND R OVE F I I NC EC RY E F C E Y
油 藏 数 值 模 拟 技 术现 状 与 发 展 趋 势
一
给定 的几何 准 则 时 该方 法是 单 调 的 , 保 证 了其 这
求解 J 。并行 算 法首 先 需 合 理 地 划 分 模块 , 次要 其 保证 对 各模 块 的正 确 计 算 , 次 为各 模 块 间 通 讯 安 再 排合 理 的 结 构 , 后 保 证 各 模 块 计 算 的 综 合 效 果 。 最 并行 机 及并 行 软件 的开 发 和应 用将 极大 地提 高运算 速度 , 以满 足 网格节 点不 断增 多 的油藏 数 值模 型 。 在 并行 计算 机 上使 用并 行 数值 解法 是提 高求解 偏 微 分方 程 的计 算 速 度 , 短 计 算 时 间 的一 个 重要 缩
地质模型进行优化 ; 在进行常规历史拟合后 , 应用置
信 度 限制 ( 规定 需优 化 的参数 及 参数 的可 调范 围 ) ,
作者简介 : 潘举 玲 , , 女 工程师 ,9 1 19 年毕业 于石油大学油藏工程专 业 , 现从事油 藏数值模 拟工作 。联 系电话 : 0 4 8 7 87, 讯地址 < 56) 7 8 1 通 ( 50 2 山东省东营市泰山路 3 4号物探研究院勘探开发计算机应用研究所。 272 ) 4
并 呈 现 出一 些新 的特 点 。
中点 连接 起来 所形 成 的 网格 。另 一类则 称 垂直 等 分 线排 比网格 ( E I , 剖 分方 法 是将 油 藏 分 成 若 干 P B )其 三 角形后 , 三角 形 各 边 的 垂 直等 分 线 相 交 而 形 成 使
精细油藏数值模拟研究现状及其发展趋势
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精细油藏数值模拟研究现状及其发展趋势摘要:精细油藏数值模拟技术对制定油田开采方案和提高油田开采效率具有十分重要的作用。
根据精细油藏数值模拟技术理论,在油藏数值模拟方法和成果应用、基于反映储层和流体变化的应用、应用网格技术和数值求解三个方面的基础上,对精细油藏数值模拟研究现状进行分析。
在分析精细油藏数值模拟技术研究现状的基础上,提出了其发展趋势。
关键词:精细油藏数值模拟研究现状油藏数值模拟技术从20世纪50年代开始研究至今,已发展成为一项较为成熟的技术,它是通过计算机科技技术对油气藏的特征和开发过程进行模拟分析,得出最佳开采方案的技术方法[1]。
“精细”是在科技发展的基础上产生的,它利用现代技术将模拟网格细化、网格节点增加、油藏特征分析更细致等,得到更加准确的数据结果,提高了模拟精度,从而提高油藏开发决策的准确性。
虽然精细油藏数值模拟技术得到提出和应用,但是对于“精细”并没有确切的定义标准,如何达到精细数值模拟也是今后要研究的一大重点[2]。
1 精细油藏数值模拟理论精细油藏数值模拟技术是应运时代发展需要而提出的,但是至今还没有形成精细油藏数值模拟的专门定义,人们对于“精细”也没有严格的标准,它与油藏的非均质性有着密切的联系[3]。
当今油藏过度开发,导致了普通油藏数值模拟技术在地质模型精度很低情况下,不能获取准确数据,精细油藏模拟数值技术就是为应对这种现状而生。
对于精细油藏模拟技术,有学者认为将平面上的网格步长设置为﹤5m,纵向步长﹤50cm的模拟是精细模拟,即通过减小网格步长、增加网格点提高精度。
但是这仅仅是在网格方面改进,需要的是计算硬件条件的先进,本文认为“精细”只是相对概念,通过各种方法以达到模拟结果比普通模拟更准确的结果即是属于精细数值模拟。
2 精细油藏数值模拟研究现状2.1 精细油藏数值模拟方法和成果的应用现状精细油藏数值模拟技术的方法和成果描述应用十分必要,应用研究现状主要包括以下方面:明确流动单元约束模拟方法。
大规模油藏数值模拟软件并行计算技术及在Beowulf系统上的应用进展

2006年6月数值计算与计算机应用第2期大规模油藏数值模拟软件并行计算技术及在BeOWulf系统上的应用进展¨’曹建文刘洋孙家昶姚继锋潘峰(中国科学院软件研究所并行计算实验室北京100080)摘要本文主要介绍了大规模油藏数值模拟并行计算技术在国内的研究进展,提供了精细油藏模拟在国产Beowulf系统上的计算实例和应用效果,给出了百万网格点规模的油藏应用算例在不同处理器规模下的数值模拟计算结果与性能分析,并实现了一个针对海量数据可视化的三维图、二维图、表格显示的后处理显示系统.关键词:高性能计算,油藏数值模拟,并行计算,非线性方城求解器,预处理,Be01wulf系统,可视化THEPARALLELCOMPUTINGTECHNIQUE0FLARGESCALEPETROLEUMRESERVOIRSIMULATl0NSOFTWAREANDIT’SADVANCEININDUSTRIALTESTCASES0NBEOWULFSYSTEMSCauDJianWenLiuYaLllgSunJiachangYaoJifbIlgPanFeng(Pomlfel∞"妒珏抚咖三06Dm幻阿,血st姑钍£eD,S妒伽。
他,C仡i佗eseAcnde仃l∥。
,Sc沈佗ces,Be巧打姆100080)AbstractThispaperreportssomeadvance8ofapetroleumreservoirsiInula七ion80ft—warein1argescaleparaLllelcomputing,anen.ecti、他andemcients01Verofnonlineare(1uation8,preconditioning,andindu8trial印plicationsonBeowulfsystems.ThreeindustrycasesareusedtotestperformanceofthisparaUelre8ervoirsiInula七oron8everalparaUelh盯dwarepla七fbrms,andthea|nalysi8andev砒uationofthere—portedrunningresult8aregiven.Thepaperalsointroducestherequirementsofleastcomputa七ioncostsof矗neryreservoirsimula七ion8,therequirement8ofparallelcomputerh村d/soRw盯esofareser、roir8iInulationsystem,computationmethodsandpreconditioningofthenonlinearproblemsolverofreservoirsimula七ion,thein—fluencesofparallelcomputationperformancee砌uationofthecomputerh盯dw壮esh帆rsthatthi8parallelcodebehaivessa土isfactory8calabilityinfrastructure,and木2004年12月31日收到.1)本课题得到国家重点基础研究发展规划课题“油藏模拟与波动问题及其反问题计算(G1999032803)”和中国2期曹建文等:大规模油藏数值模拟软件并行计算技术及在Beowulf系统上的应用进展87andcomputationalspeedupwithoutsacrificingtheresolutionofsolvingproblems.NumericalresultsdisplaythatthetotalcomputingcapabilityofsolverPRISOilaBeowulfsystemspeedsupto1600comparingwiththeresultsof1998,thetotalcomputingcapabilityspeedsupatleast10comparingwithDaQingimportedsim—ulationsystemin2000.andtheparallelscalabilitymayreachto128-256CPUs.TherelativevisualizationsystemofPR_ISisgivenoutattheendofthepaper.Keywords:HighPerformanceComputing,PetroleumReservoirSimulation,SolverofNonlinearEquations,Preconditioning,BeowulfSystem,Visualization§1.引言油藏数值模拟是通过求解大型非线性偏微分方程组来模拟油田开发史,进而描述地下流体的分布,以了解和控制油气田生产动态,为控制和选择优化的开发方案提供科学依据.它属于典型的多孔介质流体流动问题,是大规模非线性问题求解算法的极好的应用平台之一.正如美国ASCI计划的SCIDAC(ScientificDiscoveryThoughAdvancedComputing)一TOPS(TerascaleOptimalPDESimulations)项目指出的:多物理量耦合的非线性偏微分方程组针对多个应用领域(包括加速器设计、冶炼、燃烧、地下水流动、油藏模拟、气候等)提供了共同的数学表达形式,问题的规模目前普遍呈百万量级;随着大规模计算机的出现,对求解规模的需求增长乃至数千倍;传统的求解技术远不能作到计算复杂性的优化,从而在高性能计算的应用过程中不可避免地出现了瓶颈,限制了应用软件的可扩展性.美国LosAlamos国家实验室、AmocoProduction公司、CrayResearch公司联合研制高性能的油藏数值模拟并行软件FalcontlJ时指出,大规模线性方程组的并行求解效率成为影响油藏模拟并行软件整体性能的瓶颈.充分发挥大规模线性方程组的求解性能,可以极大地提升并行软件的求解能力.如何从大规模并行计算的角度改进线性方程组求解和预处理技术成为并行油藏数值模拟的关键.以1997年推出的Falcon为标志,美国几大石油公司先后形成了商业化的油藏数值模拟并行软件.深受用户欢迎并在市场上取得成功的软件如Halliburton—Landmark公司的ParallelVIP[引,Schlumberger—GeoQuest公司的ECLIPSEt刮等.90年代,许多石油公司和研究机构也形成了自己的并行软件[4-sJ.中科院软件所并行计算实验室自1992年以来,致力于并行算法与高性能软件的研究.在为国产高性能计算机进行正确性和性能测试过程中,与中国三大石油公司CNPC,SinoPEC,CNOOC在不同层面上展开合作,以80年代末引进的黑油模型串行软件为蓝本,进行了油藏模拟软件并行化、线性问题并行求解器、非线性问题高效求解技术、针对耦合PDE的自适应并行预处理技术等研究与开发.1999年针对并行油藏模拟器软件推出了基于分布式高性能计算机的并行求解器PRISV1.1,并在一系列国产高性能计算机上成功地模拟了大庆油田提供的百万网格点实际数据吵2001年以来,针对中国科学院陆续安装的万亿次科学计算平台,科研人员对大规模油藏模拟并行软件中的高效求解及预处理技术进行了深入研究,在此基础上,实现了基于64—256处理器规模的非线性问题并行求解器,并改进了并行模拟器的实现策略,形成了新版本的高效并行求解器PRISV2.1.在利用Beowulf系统进行数数值计算与计算机应用2006焦能方面取得了突破性的进展.文章首先介绍精细油藏模拟对时效性的需求,讨论油藏模拟系统对计算机软硬件的要求,并给出本文使用的并行计算环境和工业应用实例.随后章节给出了非线性问题求解器的算法和预处理实现技术.第四节对计算机硬件配置给并行计算性能评估带来的波动进行分析.第五节给出Beowulf机群上的数值实验结果和性能统计,用实际生产数据展示PRISV2.1对大规模油藏模拟计算的求解效果和计算效率.文章的最后介绍并行模拟器的配套可视化显示系统.§2.计算环境与应用实例精细油藏模拟对于研究剩余油分布,促进我国相当部分已进入高含水后期老油田的高产、稳产具有重要意义.它的计算规模实际需要达封百万一千万量级,历史拟合时间一般超过20年.为了解决这样一个具有重大现实意义的问题,国际上~致认为,油藏数值模拟系统应当拥有高性能计算机和高效的数值模拟应用软件.具有工业应用价值的油藏数值模拟系统对时效性有着苛刻的要求.为了精确描述地下剩余油的分布,油藏工程师需要通过对生产过程的历史拟合,使用回归分析手段来寻找油藏特性参数(渗透率、空隙度、压缩率、边界条件等)的最佳逼近.一次成功的回归分析平均需要30次相同规模的油藏数值模拟计算吼石油界的多名技术专家指出,一次数值模拟计算耗时三天以上是不能容忍的,夕发朝至(16小时以内)的数值模拟基本可以满足需求,朝发夕至(8小时以内)的模拟计算才真正具有工业应用价值.明显地,我们需要从高性能计算机、高效率并行软件两个方面着手去提高油藏数值模拟计算的效率.在计算机系统组成部件出现标准化、商品化趋势的情况下,拥有高性能计算机的门槛大大降低了,这集中表现为Beowulf系统的出现.它将大量商品化硬件和开放源码软件组装成“个人超级计算机”,最大特点是廉价和FLOPS密集.高性价比Beowulf系统一Linux机群的推出,为解决我国石油开采中的大规模数值模拟问题提供了条件.文章中使用的Beowulf系统,包括了安装在中科院数学与系统科学研究院的深腾1800机群,安装在中科院计算机网络信息中心的深腾6800机群,以及软件所自行组装的RDCPS微机机群.深腾1800万亿次机群系统包括256个计算结点和两个i/o结点,每个计算结点拥有两个Intel2GHzXeon处理器和1GB内存,双精度浮点运算峰值性能为4Gflops,同时配备了快速以太网和Myrinet2000,其中Myrinet2000的单向传输带宽达2Gbps,短消息延迟低于10微秒.编译器是GNUC和IntelFortran;并行编程环境为MPICH-GM1.2.5.10.深腾6800为5万亿次超级计算机系统,包括用于计算的256个四路结点机,1024个Itanium21.3Ghz处理芯片,内存总容量2.6TB.高速连接网络为QsNet,点对点通信带宽大于每秒300MB,延迟时间小于7微秒.编译器是GNUC和IntelFortran,并行编程环境为MPICH1.2.4一QsNET.RDCPS机群采用PentumIII500MHz,局部内存256MB,采用100Mb/s的Ethernet网卡和IBM8275—324100M交换机.编译器为GNUC和977.并行编程环境为MPICH】.2.】.2期曹建文等:大规模油藏数值模拟软件并行计算技术及在Beawulf系统上的应用进展89文章主要使用了三套实际应用数据.实例l源于国外某油田【15J,属于混相驱双孔介质模型,网格剖分为130x123X10=159900,包含377口井,5种岩石类型,10个数据区块,历史拟合31.5年.实例2为国内大庆油田某块油区的1/6,属于黑油模型,网格剖分为199X87X67=1159971,涉及291口井,6种岩石类型,历史拟合31.5年【ltiJ.该实例的特点是,生产制度变化平稳,模拟过程的平均时间步长可以达到90天.实例3为国内胜利油田孤东七区西区块,属于黑油模型,网格点规模为320x640X27=5529600,分布有326口井,生产历史14年.该实例生产制度变化剧烈,非线性问题求解困难,对预处理的要求高,数值模拟的平均时间步长为3l天.§3.非线性问题并行求解器油藏数值模拟需要求解的三方程耦合在一起的偏微分方程组,展现出椭圆、双曲、抛物型交织在一起的混合性质….进一步的研究表明,压力物理量主要表现出椭圆型的性质,油饱和度主要呈现输运方程的一阶双曲特性,气饱和度则呈现明显的对流扩散性质.偏微分方程组离散化之后,得到一个基于有限差分的非线性方程组.在非线性问题求解中,带有阻尼和回溯功能的不精确牛顿方法仍是日常使用的主流方法.拟牛顿方法可以提高求解性能,但是必须有牛顿方法的协助,需要以双倍的程序编写复杂度来换取求解效率的提高【11J.本文的求解器采用了不精确牛顿方法,其初值选取,在离精确解偏离较大时采用了BFGS的拟牛顿方法来解决.牛顿法的重点在于如何高效地求解线性代数方程组.考虑到油藏模拟偏微分方程的特性,LU分解或其它的单一预处理无法起到明显的、稳定的、正的加速作用.特殊预条件子的构造成为必然.通过对Krylov子空间算法和预条件子组合进行比较M,我们选取了FGMRES(m)和inner—outer双重迭代模式作为线性方程组求解算法.数值实验表明,尽管迭代预条件FGMRES不属于Krylov子空间迭代法,从计算的稳定性、计算效率的角度看,它实际上优于子空间迭代意义上的GMRES.在非线性问题求解中,与油藏模拟领域关联最紧密的是预处理.预条件子加速效果的好坏与偏微分方程的特性密不可分.我们针对偏微分方程的耦合特点,采用了解耦合的预处理选项.针对不同物理量的行为差异,采用了约束剩余预处理选项.考虑到大规模并行处理的特点,利用区域分解的思想,将求解区域剖分为若干子区域,从而采用了区域分解类的预处理选项一加法Scllwarz.每个子区域内部充分利用局部性质,采用纯代数结构的预处理不完全LU分解,子区域之间采用粗网格校正.与油藏模拟物理背景相关的预处理和与代数结构、并行处理相关的预处理之间,采用多步法的处理手段(类似于区域分解中的乘法Sch嗡rz,迭代算法中的Gau88一Seidel迭代),将它们有机联系起来,使得它们之间相互配合,优势互补,对整体的预处理系统而言,呈现出叠加效果,从而形成一个整体的预条件子“系统”【13J.§4.硬件配置对计算性能的影响以深腾1800为代表的Beowulf并行计算系统,一个典型的特点是,每个计算节点上配置了双路处理器.这种硬件配置模式往往会给并行程序的性能评估带来波动,从而造成测试人员感觉上的困惑.在这种计算平台上考虑并行计算性能,需要区分“单节点单进程”和数值计算与计算机应用2006年“单节点双进程”(在每个计算节点上同时运行两个进程)两种模式.事实上,这两种并行配置模式会给并行计算绝对性能的评估带来显著的影响.我们利用PRISV2.1对实例1进行数值模拟,它需要内存量仅为512MB,读写文件的频率较低,单进程的读文件总量小于40MB,写文件总量小于60MB.明显地,它不会出现内存swap,I/O操作瓶颈,I/0比重大等干扰因素.计算结果见表1.处理器节点数目1进程/处理器节点2进程/处理器节点117.3018.27211.998。
精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势

精细油藏数值模拟研究现状及发展趋势教师:***学生:扎紫拉学号:**********中国石油大学(北京)前言油藏数值模拟是一门工程应用学科。
它立足于流体在多孔介质中的渗硫理论,利用数值物理方法,通过编制计算机软件来求解油藏流体渗硫问题。
油藏数值模拟技术自20世纪50年诞生至今,随计算机应用数学和油藏工程的发展而不断发展,目前已成为油田开发方案设计,动态分析和油藏开发中后期方案调整的有效工具,在各油田开发生产中得到了广泛应用。
油藏数值模拟是油藏管理环节中必不可少的部分。
油藏管理的根本是在一个良好开发的油田中决定采用什么样的油气开采方式来获得最大的经济效益。
要想达到油藏管理的基本目标,油藏数值模拟是最精密复杂的可行方法。
开展数值模拟研究有许多原因。
从商业的角度考虑,可能最重要的一点是油藏模拟可以进行大概的现金流动预测。
数值模拟从产量的方面预测经济效益。
将产量和价格结合起来就可以估计将来的现金流动。
表1.数值模拟的原因油气藏是在单一圈闭中具有同一个压力系统的油气聚集单元。
在原始条件下,油气藏处于平衡状态 ; 当受到干扰(如打井,生产)时,原来的平衡状态被打破,油气藏处于动态变化中。
油气藏从投入开发到最后废弃就是一个不断变化的动态过程。
描述或实现油气藏动态变化的过程称为模拟(或仿真)。
要描述或实现这一动态变化,可以有两种方法:(1)采用物理实体的方法,称为物理模拟;简称双模(2)采用数学描述的方法,称为数学模拟;物理模拟是指根据同类现象或相似现象的一致性,利用某种模型来观察和研究其原型或原现象的规律性。
物理模型包括相似模型和单元模型两种。
数学模拟是指用数学模型来进行研究,即通过求解某一物理过程的数学方程组来研究这个物理过程变化规律的方法。
数学模型的核心问题是把地层流体在孔隙介质中的渗流机制描述清楚,并施加一定的初始,边界条件,则可以相应的求出地下流体的压力,饱和度等参数,从而认识地下流体运动的规律。
数学模型有3类:水电相似模型,解析模型,数值模型。
新一代油藏数值模拟软件研制成功
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h i n a中国C P I a n t设备E n g in e e r in g工程新一代油藏数值模拟软件研制成功【本刊讯】近日,从中国石油天然气 集团公司获悉,由中国石油自主研发的新一 代油藏数值模拟软件HiSimV3.0研制成功,打破了油藏数值模拟领域被国外技术软件 长期垄断的局面,填补了国内同类软件产品 空白,可替代国外同类产品。
通过理论技术攻关,项目组创新建立 了以“断层隔挡、多边界约束、随机干扰插 值”为代表的多条件约束地质建模技术,实 现对复杂沉积油藏储层特征的精细刻画和 储层属性的预测;创新建立非线性多模态渗 流数学理论模型,解决了我国高含水油藏大 孔道模拟、低渗透油藏动态裂缝模拟等变属 性油藏数值模拟难题;创新形成精细复合化 学驱油藏数值模拟理论模型,深入揭示了水驱开发后化学驱提高采收率的关键机理,有效解决水驱开发后化学 驱大幅度提高采收率的开发模拟问题;创新发展了以“一体化架构、高精度时空离散、多阶段预处理求解技术”等为代表的大规模精细 高效油藏数值模拟求解技术(HiSolver),大幅提升复杂油气藏的模 拟规模和运算速度,单机模拟速度提高了5倍以上,模拟规模突破千万节点;集成多项创新成果,成功研制了集复杂地质建模、大规 模水驱模拟、精细化学驱模拟为一体的新一代油藏数值模拟软件系 统 HiSimV3.0。
验收委员会一致认为,该软件具备丰富完善的地质建模及油藏 数值模拟功能,具备高含水及低渗透油气藏多模态渗流、精细复合 化学驱等特色模拟功能;软件综合性能优异,具有运算速度快、模 拟规模大、稳定性强、符合率高等多项优势,总体达到国际先进水平。
截至目前,HiSimV3.0软件系统拥有国家发明专利1项,已在 国内三大石油公司16个油气田公司百余个区块,以及国外油田区块开发中应用,取得显著的经济社会效益。
(张扬)陕钢汉钢设备管理中心修旧利废见成效【本刊讯】今年以来,面对钢铁行业产 能转型、绿色发展的常态化运行状况,陕钢 汉钢设备管理中心将设备修旧利废作为追赶 超越的突破口,坚持“能修不换新,节约就 是创效,浪费观念要不得”的理念,在公司 内部积极开展修旧利废活动,颇见成效。
石油工程中的油藏数值模拟与增产技术研究

石油工程中的油藏数值模拟与增产技术研究石油工程是一门综合性的学科,涉及到石油勘探、油藏开发、油井工程等多个方面。
其中,油藏数值模拟和增产技术研究是石油工程中最为重要和核心的内容之一。
本文将从理论与实践两个方面,探讨石油工程中油藏数值模拟和增产技术研究的现状和未来发展方向。
首先,油藏数值模拟是石油工程中非常关键的一项技术。
通过数值模拟,可以对油藏进行全面的评估和预测,为油藏开发提供科学依据。
油藏数值模拟包括岩石物性参数模拟、油藏流动模拟和压力预测等多个方面。
岩石物性参数模拟可以通过实验室测试和模型建立,用于确定岩石的渗透率、孔隙度等参数,进而影响油藏流体的流动行为。
油藏流动模拟则是通过数学模型对油藏中的多相流动进行模拟和预测,包括油水两相流动、油气两相流动等。
最后,压力预测是指通过数学模型对油藏压力进行模拟和预测,以了解油藏中流体的分布和运移规律。
其次,增产技术研究是石油工程中的另一个重要领域。
在油藏开发的过程中,常常会遇到产能不足、油井堵塞等问题,需要通过增产技术来解决。
增产技术包括开采技术和改造技术两个方面。
开采技术主要包括水驱、气驱、聚合物驱等,通过改变油藏中的流体性质和流动规律来提高采收率。
改造技术主要包括压裂、酸化等,通过改变油井地下构造和渗透性来提高油井的产能。
增产技术的研究目标是实现更高的油藏采收率和油井产能,使油田能够持续产出更多的石油资源。
当前,石油工程中的油藏数值模拟和增产技术研究正面临着一些挑战和问题。
首先,油藏的复杂性和不确定性使得数值模拟的精度和可信度有限,需要进一步完善模型和算法。
其次,增产技术的效果受到油藏储量和地质条件等因素的限制,如何在不同条件下选取合适的增产技术仍然是一个难题。
此外,环境保护和能源可持续发展的要求,也对油藏数值模拟和增产技术研究提出了新的挑战,需要寻找更环保和高效的技术解决方案。
然而,随着科学技术的不断进步和工程实践的不断积累,石油工程中的油藏数值模拟和增产技术研究也呈现出一些新的发展趋势和机遇。
油藏数值模拟技术现状与发展趋势
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油藏数值模拟技术现状与发展趋势摘要:介绍了当前国内外油藏数值模拟的现状,简述了并行算法、网格技术、粗化技术、数值解法、动态油藏模型建立、动态跟踪模拟及三维显示等技术,指出了数值模拟的发展趋势。
关键词:并行算法;网格技术;网格粗化;分阶段模拟;动态跟踪模拟;数值解法引言近年来,随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展,油藏数值模拟方法得到不断的改进和广泛应用。
通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布;研究合理的开发方案,选择最佳的开采参数,以最少的投资,最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益[1]。
经过几十年的发展,该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 国内外现状1.1 并行算法并行算法是一些可同时执行的诸进程的集合这些进程互相作用和协调动作从而达到给定问题的求解[2]。
并行算法首先需合理地划分模块,其次要保证对各模块的正确计算,再次为各模块间通讯安排合理的结构,最后保证各模块计算的综合效果并行机及并行软件的开发和应用将极大地提高运算速度,以满足网格节点不断增多的油藏数值模型。
在并行计算机上使用并行数值解法是提高求解偏微分方程的计算速度,缩短计算时间的一个重要途径[3,4]。
在共享内存的并行机上把一个按向量处理的通用油藏模拟器改写成并行处理是容易的,但硬件扩充难;分布内存并行机编程较共享式并行机困难,但硬件扩充容易,关键是搞好超大型线形代数方程组求解的并行化。
并行部分包括输入输出、节点物性、构造矩阵、节点流动及井筒等。
1.2 网格技术为了模拟各种复杂的油藏、砂体边界或断层渗透率在垂向或水平方向的各向异性,以及近井地区的高速、高压力梯度的渗流状态,近年来在国外普遍发展了各种类型的局部网格加密及灵巧的网格技术。
这种系统大体可以分为二类:一类称控制体积有限元网格(CVFE),这是将油藏按一定规则剖分为若干个三角形以后,把三角形的中心和各边的中点连接起来所形成的网格。
油藏数值模拟进展
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80年代 90年代
工业性应用,向综合性多功能模型发展。 工作站数值模拟。
2、国内
1) 发展历史 60 ˜ 70年代 处于停顿状态。 81 ˜ 85年 起步阶段,引进国外软件。 86 ˜ 90年 将油藏数值模拟软件研制列为国家 “ 七五”攻关项目。 91 ˜ 95年 推广使用,并继续引进国外先进软件。 96 ˜ 成立软件中心,发展我国自己的软件。
四、网格多样精确化 80年代 矩形网格; 90年代 多样精确化网格。 • 动态局部网格加密 • 杂交网格 • 非正常连接 • 变通网格技术 • 角点网格 • 中垂线网格
五、数值解法标准化 80年代 预处理共轭梯度法用于五点 差分格式和矩阵网格的标准排列。 90年代 预处理共轭梯度法用于九点 差分格式和复杂网格系统。
• 堵水
•选择性堵水
•非选择性堵水
•防止底水锥进的隔板
3)化学驱对油水运动规律的影响
•活性剂驱 •聚合物驱 •碱驱 •混相驱
四、 国内外油藏数值模拟发展概况
1.国外
1) 发展历史 50年代 数值模拟起步 1953年美国G.H.Bruce等人发表了“孔隙介质中不稳定气体渗 流的计算”。 60年代 黑油模型 油、气、水三相和三组分,质量守恒。 70年代初 热采模型 蒸汽驱和火烧油层,质量守恒+能量守恒。 70年代末 •组分模型 油、气、水三相和多组分,质量守恒+相态软件 •化学驱模型 油、气、水三相和各种化学物质组分,质量守恒+化学反应
• 切割
• 多维显示
八、水平井模拟技术
• 井筒模型 • 油藏模型 井筒周围 柱坐标 油藏 直角坐标 水平井端部 球形坐标 把井筒水力学与油藏渗流结合起来。
九、三元复合驱模拟技术
• 对流、扩散引起的组分质量守恒方程 • 物化参数确定 •聚合物粘度
油藏数值模拟技术的研究与应用
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油藏数值模拟技术的研究与应用随着石油资源的日益短缺和对环境保护的不断提高,油藏数值模拟技术在石油勘探开发中扮演着越来越重要的角色。
本篇文章将从研究方法和应用方面探讨油藏数值模拟技术的现状和发展趋势。
一、研究方法1. 建立油藏数值模型油藏数值模拟技术需要先建立一个逼真的油藏数值模型,该模型要能够准确的反映出油藏内的各种物理、化学和地质特性。
在建立数值模型时,需要考虑到各种因素的影响,如地质构造、岩石孔隙度、渗透率、水饱和度等。
只有建立出逼真的油藏数值模型,才能进行后续的数值模拟。
2. 数值模拟方法目前主流的油藏数值模拟方法有有限差分法、有限元法、有限体积法、连续介质法等。
这些方法各自有其优势和不足,在具体应用中需根据实际情况选用。
不过,无论使用哪种方法,都需要考虑到数值稳定性和计算效率等问题。
3. 模型验证和优化建立数值模型和进行模拟计算之后,需要进行模型验证和优化。
通过与实际生产数据进行比对,验证模拟结果的准确性和可靠性,同时对数值模型进行优化,以提高模拟精度和计算效率。
二、应用方向1. 油藏开发优化油藏数值模拟技术可以帮助开发人员模拟不同开发方案的效果,以优化开发方式。
例如,通过模拟不同采油率、注水方案等,可以确定最优开发方案,提高油藏开发效益。
2. 产能预测油藏数值模拟技术可以根据油藏数值模型和生产数据预测油藏产能,从而帮助开发人员制定生产计划和采油策略,提高产量。
3. 数值井测技术油藏数值模拟技术可以模拟电测井、声波测井等数值井测技术,以更加准确的方式获取油层内部的地质和物理信息。
这些信息可以帮助开发人员优化生产策略,提高采油效率。
4. 油藏改造油藏数值模拟技术可以模拟油藏内流体的运动和物质交换,从而帮助开发人员制定油藏改造策略。
比如,模拟水驱油、气驱油等技术,以提高油藏采收率。
三、发展趋势随着计算机技术和数值模拟技术的发展,油藏数值模拟技术将越来越精确和高效。
未来,应用人工智能等新技术,将可使油藏数值模拟技术更加高效可靠。
胜利油田油藏数值模拟技术新进展及发展方向
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胜利油田油藏数值模拟技术新进展及发展方向1. 胜利油田油藏数值模拟技术概述随着油气资源的日益减少和环境保护要求的不断提高,胜利油田面临着严重的资源约束和环境压力。
为了更好地开发利用石油资源,保护生态环境,提高油田的开发效率和经济效益,胜利油田对油藏数值模拟技术进行了深入研究和应用。
油藏数值模拟技术是一种基于数学模型和计算机技术的油气储层分析方法,通过对油藏地质、物理、化学等多学科信息的综合处理,实现对油藏储层结构、渗透率、流动状态等方面的高精度预测和优化调控。
胜利油田在油藏数值模拟技术研究方面取得了显著进展,主要表现在以下几个方面:一是提高了油藏数值模拟的精度和稳定性,为油气藏开发提供了更加科学、合理的决策依据;二是拓展了油藏数值模拟的应用领域,如油藏动态监测、产能评价、压裂方案设计等;三是加强了与国内外相关领域的交流与合作,引进了先进的技术和理念,促进了油藏数值模拟技术的创新与发展。
胜利油田将继续加大油藏数值模拟技术研究力度,重点关注以下几个方面的发展方向:一是进一步提高油藏数值模拟的精度和稳定性,满足油气藏开发的需求;二是拓展油藏数值模拟的应用领域,实现与油气田开发的全过程融合;三是加强与其他相关领域的交叉融合,推动油藏数值模拟技术与人工智能、大数据等新兴技术的深度融合;四是加强国际合作与交流,引进国外先进技术和理念,提升我国油藏数值模拟技术的整体水平。
1.1 数值模拟技术的定义与意义数值模拟技术是一种通过计算机对复杂物理现象进行建模、求解和预测的方法。
它将实际问题抽象为数学模型,然后利用计算机对模型进行求解,从而得到问题的解答。
在胜利油田油藏数值模拟中,数值模拟技术发挥着至关重要的作用。
数值模拟技术可以帮助我们更准确地描述油藏的物理特性,通过对油藏进行数值模拟,我们可以研究油藏的压力、流速、物性等参数随时间、空间的变化规律,从而揭示油藏的内部结构和行为特征。
这对于优化油藏开发方案、提高采收率具有重要意义。
油藏数值模拟介绍
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一、关于“油藏数值模拟技术”(一)基本概念及作用(二)数据准备(三)模型初始化(四)生产史拟合(五)生产动态预测二、油藏数值模拟的主流软件系统简介三、油藏数值模拟技术的进展及发展方向(一)进展(二)发展方向一、关于“油藏数值模拟技术”油藏数值模拟技术是一门将油田开发重大决策纳入严格科学轨道的关键技术。
从油田投产开始,无论是单井动态,还是整个油田动态,都要进行监测与控制。
油藏数值模拟是油田开发最优决策的有效工具。
油藏数值模拟技术从20世纪50年代开始研究至今,已发展成为一项较为成熟的技术,在油气藏特征研究、油气田开发方案的编制和确定、油气田开采中生产措施的调整和优化以及提高油气藏采收率方面,已逐渐成为一种不可欠缺的主要研究手段。
油藏数值模拟技术经过几十年的研究有了大的改进,越来越接近油气田开发和生产的实际情况。
油藏数值模拟技术随着在油气田开发和生产中的不断应用,并根据油藏工程研究和油藏工程师的需求,不断向高层次和多学科结合发展,将得到不断的发展和完善。
(一)基本概念及作用(1)基本概念油藏数值模拟:从地下流体渗流过程中的本质特征出发,建立描述渗流过程基本物理现象、并能描述油藏边界条件和原始状况的数学模型,借助计算机计算求解渗流数学模型,结合油藏地质学、油藏工程学重现油田开发的实际过程,用来解决实际问题。
油藏数学模型的分类,一般有四种方法:1)按流体中相的数目,划分为:单相流模型、两相流模型、三相流模型。
2)按空间维数,划分为:零维模型、一维模型、二维模型、三维模型。
3)按油藏特性类型,划分为:气藏模型、黑油模型、组分模型。
气藏模型按其组分的贫富,可以用黑油数值模型模拟,也可以用组分类型的数值模拟模型模拟。
所以,气藏模型也可以划进黑油或组分模型。
故数学模型一般分为黑油型和组分型两类模型。
4)按油藏结构特点、开采过程特征,分类为:裂缝模型、热采模型、化学驱模型、混相驱模型、聚合物驱模型等。
其中:数学模型:通过一组方程组,在一定假设条件下,描述油藏真实的物理过程。
浅谈精细油藏数值模拟的研究现状及发展趋势
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在石油工业快速发展的今天,一般的油藏模拟技术早已不能满足油田开发需要,精细油藏数值模拟的概念也由此被提出。
早在20世纪80年代,世界范围内关于精细油藏数值模拟的研究便大量展开,但这一时期人们对“精细”并没有进行严格的标准划分,这就使得精细油藏数值模拟的精细程度在很长一段时间难以把握。
在学界中,J.W. Watts提出的精细油藏数值模拟概念受认同程度较高,即非均质性严重的油藏,当平面上网格步长小于5m,纵向上的网格步长小于50cm的数值模拟可称之为精细模拟,而结合这一精细油藏数值模拟的概念笔者发现,我国乃至世界上很多油田开发研究中的油藏数值模拟都不能满足这一概念的要求,不过考虑到计算机硬件限制与“精细化”本身属于相对概念,本文就精细油藏数值模拟的研究现状及发展趋势展开的研究将主要围绕油藏地质模型描述、流体运动描述、模拟模型求解的精细程度展开。
1 精细油藏描述方法与成果的应用在精细油藏数值模拟的发展中,由于地质模型的精度直接关系着这一模拟能否较高质量展开,这就使得精细油藏描述方法与成果在精细油藏数值模拟中实现了较好的应用,这主要得益于该应用所实现的精准地质模型的提供,精细油藏数值模拟的最终结果可信度由此也能够实现较好提升。
关于精细油藏描述方法与成果的应用,近年来国内外学者就其展开了大量尝试,高分辨率层序地层学、储层随机模拟、流动单元约束等都属于这一研究中采用的精细地质方法与相关成果。
1.1 流动单元约束的精细油藏数值模拟在流动单元约束这一精细地质方法下的精细油藏数值模拟中,这一精细地质方法的应用主要是利用不同流动单元物性与流动特性的不同,而由此精细油藏数值模拟的精度就能够在选取相应的相对渗透率曲线支持下实现提升。
值得注意的是,在这一流动单元约束精细地质方法应用中,垂向上有无细分流动单元必须着重考虑,一般来说层内无夹层、单层厚度小于5m时就无需进行细分,这样就能够较好避免剩余油精细研究无法展开的问题出现。
油藏数值模拟实验报告
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油藏数值模拟实验报告
实验目的:
了解油藏的数值模拟方法,并通过模拟实验探讨油藏开发方案和产量预测。
实验原理:
实验设备与材料:
计算机、数值模拟软件、油藏地质数据
实验步骤与方法:
1.收集油藏地质数据,包括储集层厚度、孔隙度、渗透率等。
2.建立油藏地质模型,包括确定油藏边界、储集层属性等。
3.建立流体流动模型,包括确定相对渗透曲线、饱和度计算方法等。
4.设定井网格和井工作方式,包括井距、井距法、生产压力等。
5.运行数值模拟软件,进行数值模拟计算。
6.分析结果并评估不同开发方案的影响。
实验结果与讨论:
通过数值模拟实验,我们可以得到以下结论:
1.油藏地质模型对油藏的开发方案影响较大。
地质模型中的储集层属性和边界情况对油藏流体分布和产量分布有显著影响。
3.生产压力对产量也有很大的影响。
合理控制生产压力可以有效提高产量。
4.不同开发方案对比分析,可以评估投资回收期、产量变化趋势等,为油田开发决策提供依据。
结论:
油藏数值模拟实验是一种有效的油藏开发方案评估工具,可以通过建立地质和流体模型,模拟油藏开发过程,评估不同开发方案的效果,并优化开发方案。
通过数值模拟实验可以预测油藏产量、分析油藏开发情况,对油田的合理开发和管理提供了参考依据。
油藏数值模型现状及发展趋势
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油藏数值模型现状及发展趋势吴晰一、前言随着计算机工程、数学模型和油藏工程等学科的不断发展以及融合,油藏数值模拟技术得到不断的发展和广泛的应用并日趋成熟完善。
通过油藏数值模拟可以掌握油藏的整体规律;研究合理的开发方案,选择最佳的开采参数,以最少的投资、最科学的开采方式而获得最高采收率及最大的经济效益。
试井分析方法随着测试手段的提高,经历了常规试井分析方法和现代试井分析方法的发展和完善,成为油藏精细描述和油藏开发动态调整的重要工具。
二、油藏数值模拟技术现状及发展趋势2.1 渗流模型综述渗流模型有以下几种分类:A.按渗流性质分为黑油模型、组分模型、混相驱模型、热采模型及化学驱模型等B.按油藏类型分为砂岩油藏模型、裂缝性油藏模型、气藏模型、凝析气藏模型及复杂断块模型等C.按模型解法的隐式程度分为IMPES方法、半隐式、交替隐式、全隐式及自适应隐式等D.按线性方程组得解法分为各种节点排序方法、各种直接法及各种迭代法等E.按井的处理方法分为常规处理方法和隐式井底压力方法,并可对井、区块或油田给定各种边界条件。
总结各种模型的共同点就是先进行微元体分析用积分或微分方法导出系统的质量守恒方程,然后将运动方程和状态方程代入,在此基础上,根据实际问题的需要进行各种必要的简化和处理。
2.2 数值求解方法从大的方面而言,离散求解方法主要有四类:有限差分法、有限元法、边界元法及有限体积法。
他们各有优缺点,有限差分法最为成熟,占主导地位,但是在处理网格方向、复杂边界及稳定性方面有局限性。
有限元法可克服这些问题,但是它不太适用于点源和点汇问题。
边界元法是最新兴起的一种解法,它的优点是使问题的维数降低一维,从而使数据准备工作量大为减少,但是求解复杂的边界积分方程及方程推导比较复杂。
2004年刘青山、段永刚等用边界元法处理复杂油藏边界及分析油藏不稳定渗流问题。
在网格离散后形成大型的代数方程组得解法上主要有直接法,迭代法和预处理共轭梯度法。
油藏数值模拟技术发展方向研究
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近年来油藏数值模拟技术在各方面 都得到不断完善和 发展, 目前 国内 油藏数值模拟技术应用十分广泛 ,许 多大型软件 已经有相 当的应用规模 , 模拟技术水平精确度不断提高 [3 2。 2 1并行算法 . 并行算法, 就是在并行机上用很 多个 处理器联合求解 问题 的方法和步 骤, 并行算法是一些可同时执 行多个进程 的集合, 这些进程互相 作用, 从而 达到给定 问题求解的 目的。 在并行计算机上使用并行数值解法是提高求解 偏微分方程的计 算速度 、 缩短计算 时间的一个重要途径 。目前 已实现并行 部分包括输入输 出、 点物性 、 节 构造矩 阵、 点流动及井筒等 。 节
【 关键词】 油藏
数值模拟
应 用现状
发展方 向
差分法 的一 大发展就是全 隐式、 自适应隐式方法 。全 隐式方法对所有 方 程系数进 行 隐式处理 , 以稳 定性相对 较好 , 所 隐式程 度高 , 适应范 围更 广, 解决 了油 、 、 气 水三 相渗流 、 注气 、 水气 锥进等强非线性渗流 问题 但是 全 隐式模型 的求解 需要采用 牛顿 迭代 法, 工作量和存储 量就比较 大。 以, 所 2 O世纪 8 O年代初 期美 国的托马斯 等人为 了解决 方程 隐式程 度高低和 计 算量大 小之间的矛盾 , 出了 自适应隐 式方 法 , 提 其特 点是对不 同的网格节 点和 不同的时间步 长采取 不同的隐式程 度来处理 , 以便在 具有 同样稳定性 的前 提 下 减 小计 算 量 、 快 计 算速 递 。 加 差分法 的又一个重大 发展 是多重 网格法和 预处理共轭梯度法 。 两者的 共 同点都在于加速数值解法 的收敛 。 多重 网格法实质上是外推与内插技术 的创造性应用 。 预处理共 轭梯度法克服 了油藏数值模拟中 由于局部网格加 密 、 合 网 格 嵌 套 、 式 井 底 压 力 处 理 、 断层 大 断 裂 处 理 , 节 点 处 理 以 混 隐 大 死 及 自适应 隐式方法等产生 的不规 则系数 矩阵的求解 问题 , 在油藏数值 模拟 中获得 了相 当成功 的运用 。 2 6模拟结果 的应用 . 目前油藏数值模拟 的计算结果 已被广泛 应用于油气藏早期评价 、 开发 方案编制、 油气藏管理 、 油气藏调整方案编制及 提高采收率技术研 究中, 油 藏数值模拟 的最终模型是油 田未来管理 的有效工具 。 3 油藏数值模拟技术发展 目标 、 任何一项技术进步 的背后都存在社会或商 业需求的 巨大推动 , 油藏数 值模拟技术 同样存在商业利益和社会利益对其 发展的驱动力, 这些也是油 藏数值模拟技术发展的 目标 [] 3。 3 1 高 模拟 速 度 .提 时间就是效益, 研究模型运行的速度越快越好 。 3 2提高模拟精度 . 这是油藏模拟研究和发展的传统需求。 从地质模型产生 的网格和更加 复杂的油井几何条件对此提出了新的挑战。
油藏数值模拟技术现状与发展趋势
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1631 国内外研究现状在油气藏的开发过程中,数值模拟主要被用来研究地层中各项流体的渗流规律、原油的复杂驱油机理以及剩余油分布,为后期开发方案的制定以及油气藏精细划分等提供合理的参考,以达到获得油田最大采收率以及经济效益的目的,运行的算法步骤如表1所示[1]。
表1 油藏数值模拟运算流程算法流程特点并行算法并行算法是指能同时执行诸多进程的集合,这些进程通过相互作用求解给定问题。
在计算时,需要合理的划分出模块并安排合理的运算结构,达到满足符合油藏数值模型。
网格技术1控制体积有限元,是指将模型划分为许多三角形,再将三角形的中间点及边长中点连接起来形成的网格。
2垂直等分线,是指使划分出的三角形各边的垂直等分线相交而形成的网格。
历史拟合Eclipse数模软件中通过线性预测分析,实现计算机辅助调整参数,减少模拟次数。
地质建模根据已知点的参数,应用计算机模拟技术,建立多个可选择的等概率储层空间分布模型。
分段模拟随着油田的开发,静态参数会发生变化,这时将静态模型划分成不同开发时间段的地质模型。
动态跟踪模拟一般情况下,在开采初期采用小步长,进入稳定期后采用大步长,并且将油井的分析周期改为以月或天统计。
对改进后方案的的效果进行跟踪监测,并提出新的改进方案。
三维显示三维再现油藏的开发历史及剩余油的空间分布,并可任意平移、旋转、缩放、透视和透明处理。
2 发展趋势当前数据库系统和数据格式的种类各异、开发的应用软件之间互不相通以及用户界面等存在许多问题,阻碍了多学科之间的协同工作。
借助多井试井数据、数值模拟和优化技术,反演油藏中某些非均质参数分布,这样能有效地解释测试井的径向平面渗透率的变化情况。
同时,有利于突破目前建立在单层、单相和均质储层等基本假设条件下的局限性[2]。
这些技术的发展大大加深了人们对油藏剩余油分布状况和储层非均质特征的认识。
但是,由于当前数据库系统和数据格式的种类各异、开发的应用软件之间互不相通以及不同风格的用户界面等许多问题,这些问题严重阻碍了多学科之间的协同工作、数据资源及研究成果的共享。
油藏数值模拟技术现状与发展趋势
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油藏数值模拟技术现状与发展趋势潘举玲1) 黄尚军1) 祝 杨2) 宋志强2)1)胜利油田有限公司物探研究院;2)胜利油田有限公司孤岛采油厂摘要:介绍了当前国内外油藏数值模拟的现状,简述了并行算法、网格技术、粗化技术、数值解法、动态油藏模型建立、动态跟踪模拟及三维显示等技术,指出了数值模拟的发展趋势。
关键词:并行算法;网格技术;网格粗化;分阶段模拟;动态跟踪模拟;数值解法中图分类号:TE319文献标识码:B文章编号:1009-9603(2002)04-0069-03引言近年来,随着计算机、应用数学和油藏工程学科的不断发展,油藏数值模拟方法得到不断的改进和广泛应用。
通过数值模拟可以搞清油藏中流体的流动规律、驱油机理及剩余油的空间分布;研究合理的开发方案,选择最佳的开采参数,以最少的投资,最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益[1]。
经过几十年的发展,该技术不断成熟和完善并呈现出一些新的特点。
1 国内外现状1.1 并行算法并行算法是一些可同时执行的诸进程的集合,这些进程互相作用和协调动作从而达到给定问题的求解[2]。
并行算法首先需合理地划分模块,其次要保证对各模块的正确计算,再次为各模块间通讯安排合理的结构,最后保证各模块计算的综合效果。
并行机及并行软件的开发和应用将极大地提高运算速度,以满足网格节点不断增多的油藏数值模型。
在并行计算机上使用并行数值解法是提高求解偏微分方程的计算速度,缩短计算时间的一个重要途径[3,4]。
在共享内存的并行机上把一个按向量处理的通用油藏模拟器改写成并行处理是容易的,但硬件扩充难;分布内存并行机编程较共享式并行机困难,但硬件扩充容易,关键是搞好超大型线形代数方程组求解的并行化。
并行部分包括输入输出、节点物性、构造矩阵、节点流动及井筒等。
1.2 网格技术为了模拟各种复杂的油藏、砂体边界或断层,渗透率在垂向或水平方向的各向异性,以及近井地区的高速、高压力梯度的渗流状态,近年来在国外普遍发展了各种类型的局部网格加密及灵巧的网格技术。
油藏数值模拟技术研究
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油藏数值模拟技术研究油藏数值模拟技术在石油钻探和生产中扮演了至关重要的角色。
通过这种技术,人们可以分析在不同条件下石油和天然气的产生、储存、流动和采集情况,从而为石油探测和生产提供了重要的辅助手段。
本文将深入探讨油藏数值模拟技术的研究现状及其未来发展方向。
一、油藏数值模拟技术的研究现状油藏数值模拟技术可以分为两个主要方面:地质模型和流体模型。
地质模型是指对油藏地质属性的研究和建模;流体模型是指对油藏流体流动特性的研究和建模。
1. 地质模型地质模型是建立油藏数值模拟模型的重要前提和基础。
它通过收集石油勘探开发区的地质数据,包括地层、构造、矿物、孔隙度、渗透率等,建立油藏的三维地质模型。
目前,构建地质模型主要采用的方法有地质统计法、地震反演法、地质空间分析法等。
地质统计法是通过对探测区内的地质样本进行统计学分析,预测区域内的地质特征。
地震反演法则是以声波技术为基础,对地下介质进行探寻、获取和分析,从而得出阻抗、速度、位移等参数,进而反演出地下结构和特征。
地质空间分析法是对空间中的地质特征进行分析和处理,建立三维地质模型。
2. 流体模型流体模型研究的是油藏的流动特性。
主要通过对油藏的物理特性和运动规律研究,建立数学模型,以预测油藏的物质运移规律。
流体模型包括多相流动模型和流体机理模型两个方面。
多相流动模型主要研究油、水和气等油藏流体的流动特性和单位面积渗透率;流体机理模型则是研究流体运动的规律和特性,包括其他一些因素,比如孔隙压力、温度和扰动等。
二、油藏数值模拟技术的未来发展方向油藏数值模拟技术在石油勘探开发中向来扮演着不可或缺的角色。
近些年来,随着石油工业的深入发展,不断涌现出更多的石油地质和物理的难题,这也要求油藏数值模拟技术得到更深入的探索和发展。
1. 前沿技术的应用众所周知,现在包括云计算、大数据和人工智能在内的科技领域不断取得突破性进展。
油藏数值模拟技术可以全面利用先进技术,以此来提高模拟效率和模拟精度。
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x xLx
P
0
y
y0
P
y
yL y
0
t0
t 0
2) 内边界 •定产
Qv Qv x , y
式中—点源函数 =0 网格块中无井 =1 网格块中有井
•定流压
Pwf或Piwf 可求以下问题:
1. 定压外边界条件下 1) 内边界定产,求不同时间的油藏内压力分布和井底流压。 2)内边界定流压,求不同时间的油藏内压力分布和产量。
n1
n1
n1
n1
k ,k1 k1
k ,kNX kNX
k ,k k
k ,k1 k1
k ,kNX kNX
k
(6)
(6)式可写为 Ap b
式中 A— 五对角系数矩阵,
带宽W 2NX 1
三、不同内外边界条件下的压力线性代数方程组
kx
B
i1, j
2
P P i1, j
i, j
0.5 xi xi1
xi
kx
B
i1, j
2
P P i, j
i1, j
0.5 xi xi1
(2)
2. 对(1)式左端第二项进行二阶差商 同(2)式可得
akk
(T x
i
1 2
Txi
1 2
Ty
j
1 2
Tyj-12
VPijC ) t
a , T k kNX
yj 1
2
a , T k kNX
y j
1 2
bk
(QV
VPijC t
Pi
n j
)
则(5)式可写为
a P a P a P a P a P b n1
xi1
xi
xi1
令
Gx
kx
B
P x
则 G G i1, j Nhomakorabeai1, j
G x
2
2
x
xi
Gi1, j 2
kx
B
i1, j
2
P x
i1, j
2
Gi1, j 2
kx
B
i1, j
2
P x
i1, j
2
P x
i
1
,
j
2
P x
i1,
j
2
P P i1, j
i, j
0.5 xi xi1
P P i, j
i1, j
0.5 xi xi1
x
kx
B
P x
Pi, j
xi 1
x i 1
yj 1
y j 1
n1 i, j
Bt 2
2
2
2
2
2
T P T P Q V C P xi1 Bt 2
n1 i1, j
yj 1 2
n1 i, j1
Pi, j
n
v
i, j
(5)
若采用行标准排列
k+Nx
i, j 1
k-1 k k+1
i 1, j i, j i 1, j
k-Nx
i, j 1
i, j k i 1, j k 1 i 1, j k 1 i, j 1 k NX i, j 1 k NX
其中Nx为x方向的网格数
令
a T k,k1
x
i
1 2
a T k,k1
x i
1 2
2. 质量守恒方程
由三维单相质量守恒方程逐步简化到上述假设条件。
1) 三维单相非均质油藏可压缩流体和岩石
k
P
gD
q
t
2) 二维(x,y)单相非均质油藏各向异性,可压缩流体和岩石
x
kx
P x
y
ky
C P C
P P n1
n
i, j
i, j
B t B i, j t
则差分方程组为
(2)+(3)+qv=(4)
(4)
两端乘以 xi , y j , h 令 Vpij ijxi y j h
Qvij qv xi y j h
Tx
i
1 2
(
kx
B
y
ky
B
P y
ky
B
i, j1
2
P P i, j1
i, j
0.5 y j y j1
yj
ky
B
i, j1
2
P P i, j
i, j1
0.5 y j y j1
(3)
3. 对(1)式右端进行一阶差商
P y
q
t
3) 二维(x,y)单相非均质油藏各向异性,岩石不可压缩,流体
微可压缩
x
kx
B
P x
y
ky
B
P y
qv
C
B
P t
(1)
式中
qv
q
sc
而 sc
B
假设矩形或正方形边界的油藏中有一口或若干口 井生产或注入,求油藏中的压力分布。 3. 初始条件和边界条件
Ly
y
0
x
I.C Px, y,0 Pi
Lx
0 x Lx 0 y Ly
B.C 1) 外边界
•定压
P0, y,t Pe
PLx
,
y,t
Pe
Px,0,t Pe
Px, Ly ,t Pe
•封闭
P
x
x0
0
P
0
第四章 二维油藏的数值模拟方法
• 二维单相流的数值模拟方法 • 二维油水两相流的数值模拟方法
第一节 二维单相流的数值模拟方法
一 、数学模型 1. 假设条件 1) 符合达西渗流定律 2) 等温渗流 3) 单相流体流动 4) 二维(x,y)平面流动 5) 岩石不可压缩,流体微可压缩 6) 油藏非均质和各向异性 7) 不考虑重力
2. 封闭外边界条件下 1) 内边界定产,求不同时间的油藏内压力分布和井底流压。 2) 内边界定流压,求不同时间的油藏内压力分布和产量。
二、差分方程组的建立
1. 对(1)式左端第一项进行二阶差商,取不等距网格
xi1
xi
xi1
xi xi1
xi xi1
2
2
i-1
i
i+1
)
i
1 2
,
j
y
j
h
0.5(xi xi1 )
Ty
j
1 2
(
Ky
B
)
i
,
j
1 2
xi
h
0.5(y j y j1 )
得隐式差分方程组为
T P T P T T T T V C P xi1
n1 i1, j
y j 1
n1 i, j1