数模发展史
数学建模知识

数学建模介绍1 建模竞赛的由来从1938年以来由美国数学协会(Mathematical Association of America, MAA)每年举行一次大学生数学竞赛(即普特南数学竞赛),该竞赛由各大学自愿组队(每队三人)参加,属于纯粹数学竞赛,没有应用,不能使用任何资料和设备。
四十多年以后,该竞赛出现了一些实际问题:纯粹的数学竞赛限制了非数学系学生,影响了积极性;大多数学生对数学的实际应用问题感兴趣;竞赛不使用计算机等。
自1983年就有人提出应该搞一个普特南应用数学竞赛,经过多方论证,终于在1985年由美国应用数学学会(the Consortium for Mathematics and Its Applications, COMAP)、工业与应用数学学会(Society for Industrial and Applied Mathematics, SIAM)和运筹学学会(The Operations Research Society of America, ORSA)联合举办了第一届数学模型竞赛,这就是现在的美国MCM(Mathematical Contest in Modeling)。
第一届仅有美国国内的70所大学90个队参加,后来逐步发展为国际型的竞赛。
1988年北京理工大学的叶其孝教授访美时,同当时美国MCM的负责人B.A.Fusaro教授商定了中国大学生组队参赛的有关事宜,并于1989年北京、上海、西安等地的几所重点院校首次参加了美国的MCM,取得了好成绩。
1990年和1991年上海率先举行了“上海市大学生数学模型竞赛”,1992年4月西安市也举办了“第一届大学生数学模型竞赛”,1992年11月和1993年11月由中国工业与应用数学学会(China Society for Industrial and Applied Mathematics, CSIAM)组织举办了“全国大学生数学模型联赛”。
三维建模发展史范文

三维建模发展史范文三维建模是将真实世界或虚拟世界的物体或场景通过计算机生成三维模型的过程。
它在许多领域里都有广泛的应用,如电影、游戏、建筑、工程等。
三维建模的发展史可以追溯到20世纪60年代末,当时计算机图形学刚刚起步。
下面将分为四个阶段来介绍三维建模的发展历程。
第一阶段:线框模型阶段(1968-1984)第二阶段:表面细节阶段(1985-1999)在这个阶段,三维建模技术得到了进一步的发展,能够更好地呈现物体的表面细节。
在建模技术方面,NURBS(非均匀有理B样条)成为表面建模的主要工具,它能够创建复杂的曲线和表面。
1991年,Alias公司发布了一个名为PowerAnimator的软件,它成为电影和游戏行业的标准工具,用于建模、动画和渲染。
1995年,Pixar公司推出了第一个能够渲染真实表面细节的渲染器,RenderMan Studio。
此外,1996年,Maya软件的第一个版本发布,它以其先进的建模、动画和渲染功能而受到广泛关注。
第三阶段:真实感阶段(2000-2024)在这个阶段,三维建模技术开始注重模拟真实世界物体和场景的真实感。
2000年,Pixar发布了一款名为Subdivision Surfaces的建模工具,这种新的建模技术基于网格和曲面细分,使得模型能够更好地呈现光滑的曲面。
此外,2003年,Pixar推出了名为PRMAN(Photo Realistic RenderMan)的渲染器,它能够实时渲染高质量的图像。
同时,2001年,ZBrush软件发布,该软件使用了一种名为“多边形绘图”(PolyPainting)的新技术,允许用户直接在三维模型上绘制纹理和细节。
第四阶段:物理模拟阶段(2024年至今)综上所述,三维建模技术经过了线框模型阶段、表面细节阶段、真实感阶段和物理模拟阶段的发展,从最早的简单几何形状到能够呈现真实世界物体和场景的细节和行为。
随着计算机技术的不断进步,三维建模在未来还将继续发展,并逐渐应用于更多的领域。
中国大学生数学建模竞赛发展史

2000网易杯全国大学生数学建模竞赛举行,27省(市、自治区)517所院校的3210队参加,其中608队参加大专组竞赛,香港城市大学有1个队首次参赛
2000.12.6~8
2000年各赛区负责人工作会议暨颁奖仪式在中山大学珠海校区举行,119队获一等奖(其中大专组23队),245队获二等奖(其中大专组55队)。
1998年全国大学生数学建模竞赛举行,26省(市、自治区)400所院校的2103队参加。
1998.12.10~13
1998年各赛区负责人工作会议暨颁奖仪式在上海华东理工大学举行,79队获一等奖,153队获二等奖。
1999.2.6~8
1999年美国大学生数学建模竞赛举行,我国参赛院校43个,占总数的19%,参赛队155个,占总数的32%,浙江大学获一项特等奖。从1999年起增加交叉学科建模竞赛(作为C题)。
2003.2
2003年美国大学生数学建模竞赛(MCM)和交叉学科竞赛(ICM)举行,我国共参加300队,占总数的47%,浙江大学、北京大学、东南大学、东华大学各一队获特等奖。
2003.9.22~25
2003高教社杯全国大学生数学建模竞赛举行,30省(市、自治区)637所院校的5406队参加。
2003.12.6~7
2003年各赛区工作会议暨颁奖仪式在厦门举行,厦门大学承办,608队获全国奖,其中本科组一等奖151队,二等奖306队,大专组一等奖48队,二等奖103队。
2004.2
2004年美国大学生数学建模竞赛(MCM)和交叉学科竞赛(ICM)举行,我国共参加398队,占总数的54%,成都电子科技大学一队获特等奖。
数学建模发展史
1992.11.27~29
1992年部分城市大学生数学模型联赛举行,这是全国性的首届竞赛,10省(市)79所院校的314队参加。
油藏数值模拟全面解释

前言:油藏数值模拟是随着计算机的发展,而在石油行业中逐步成为一门成熟的技术。
追溯油藏数值模拟的发展史,从30年代开始研究渗流力学到50年代在石油工业方面得以应用,到70年代进入商品化阶段,而80年代油藏数值模拟又向完善、配套、大型多功能一体化综合性软件飞跃发展。
近十年油藏数值模拟已成为油田开发研究,解决油田开发决策问题的有力工具。
在衡量油田开发好坏、预测投资、对比油田开发方案、评价提高采收率方法等方面应用都极为广泛。
油藏数值模拟就是应用数学模型再现实际油田生产动态。
具体通过渗流力学方程借用大型计算机,结合地震、地质、测井、油藏工程学等方法在建立的三维地层属性参数场中,对数学方程进行求解,实现再现油田生产历史,解决油田实际问题。
油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术,涉及油田地质、油层物理、油藏工程、采油工程、测井、数学、计算机及系统等学科。
而油藏数值模拟工作又以其繁重的前期准备和上机历史拟合运算工作让人望而生畏。
那么如何做好前期资料准备工作和尽快掌握模拟技巧?使得今后的油藏数值模拟工作在作业区顺利开展,便是出此书的目的所在。
本书结合以往工作中的实际经验教训,成功与失败,参考诸多资料从前期数据准备工作开始到模拟技巧做了较为的详细介绍,以舐读者。
有不妥之处,请予指证。
同时,今后不定期的将更新的模拟技术及方法推荐给大家。
目录一、数值模拟发展概况二、数值模拟的基本原理二、选择适当的数值模型及相类三、数据录取准备工作(一)建立油藏地质模型(二)网格选择(三)数据录入准备四、历史拟合方法及技巧(一)确定模型参数的可调范围(二)对模型参数全面检查(四)历史拟合附件1:关于实测压力的皮斯曼校正附件2:关于烃类有效孔隙体积的计算一、数值模拟发展概况30年代人们开始研究地下流体渗流规律并将理论用于石油开发;50年代在模似计算的方法方面,取得较大进展;60年代起步,人们开始用计算机解决油田开发上的一些较为简单间题,由于当时计算机的速度只有每秒几万到几十万次,实际上只能做些简单的科学运算;70 年后主要体现于计算机的快速升级带动了油藏数模的迅猛发展,大型标量机计算速度达到100--500万次,内存也高增主约16兆字节。
数学建模概念的发展研究

数学建模概念的发展研究数学建模是数学的一个重要应用领域,它在科学、工程、经济、社会等诸多领域发挥着重要作用。
数学建模的概念和方法在近代发展迅速,越来越多地成为解决实际问题和预测未来发展的工具。
本文将探讨数学建模概念的发展研究,分析其在不同领域的应用和未来的发展趋势。
一、数学建模概念的起源和发展历程数学建模的概念最早可以追溯到古希腊时期,数学家们开始使用几何图形来描述自然现象,并尝试建立数学模型来解释和预测这些现象。
在17世纪科学革命的推动下,数学建模开始成为一种重要的研究方法。
牛顿和莱布尼茨的微积分理论为描述物理现象提供了强大的工具,为数学建模的进一步发展奠定了基础。
20世纪初,随着现代科学技术的迅速发展,数学建模得到了极大的推动。
从数理统计到优化理论,从微分方程到概率论,数学家们不断地创造和发展各种建模方法,使得数学建模逐渐成为一种独立的学科。
在这个过程中,包括费曼、范德波尔、冯·诺伊曼、乔治·波尔和曼哈顿计划的其他成员等一批杰出的科学家和工程师为数学建模的发展做出了重要的贡献。
二、数学建模在不同领域的应用1. 自然科学领域数学建模在自然科学领域有着广泛的应用。
物理学家使用微分方程和偏微分方程模拟天体运动、热传导、流体力学等自然现象;生物学家使用随机过程和动力系统模型研究生物种群的动态变化和进化规律;地球科学家使用地形图像处理和地质力学模型研究地球内部结构和自然灾害机理。
2. 工程技术领域在工程技术领域,数学建模是一种强大的设计和分析工具。
工程师们可以使用计算流体动力学(CFD)模拟飞机的气动性能、汽车的优化设计等;使用有限元分析(FEA)模拟材料的力学性能、机械结构的强度等;使用控制理论和系统动力学模型设计自动控制系统。
3. 经济金融领域数学建模在经济金融领域有着重要的应用价值。
经济学家使用微观经济模型和宏观经济模型研究经济增长、市场供求关系、货币政策等;金融学家使用期权定价模型、风险管理模型等进行投资决策和金融衍生品定价。
数学建模竞赛历史、现状

CUMCM
数学:既是科学,也是技术
E. E. David Jr.: (曾任尼克松总统的科学顾问 ) ……现今被如此称颂的“高技术”本质上是数学技术。
Notices of AMS, v31, n2, 1984, P142
―进一步繁荣美国数学的报告 ”(1990):
高科技的出现把我们的社会推进到数学工程技术的新时 代。
CUMCM
大趋势:科学和工程领域的数学化
• 美国科学基金会把数学科学列为2002-2006该基金 会五大创新项目之首(另四个为: 环境中的生物复杂性,
信息技术研究, 纳米科学和工程, 21世纪的劳动力)
• 该基金会数学部主任Eisenstein评述说: ―该重大创新项目背后的推动力就是一切科学和工 程领域的数学化(Mathematization).‖
MCM -- Mathematical Contest in Modeling
• 1985年开始举办,每年一次(2月);“国际竞赛” • 1999年起又同时推出交叉学科竞赛 (Interdisciplinary Contest in Modeling – ICM) • 我国(清华等校) 1989年开始每年参加,英文答卷 • MCM-2008有约10国(地区)1164队参赛,其中我国 占73%; ICM-2008有380队参赛,其中我国占93% • 每年赛题和优秀答卷刊登于同年 UMAP杂志 • 网址:
CUMCM
竞赛的反响(一例)
IBM 中国研究中心- 招聘条件
Position title: Business Optimization(BJ) 1.Background in industrial engineering, operations research, mathematics, Artificial Intelligence, management science etc. 2. Knowledge in network design, job scheduling, data analysis, simulation and optimization 3.Award in mathematical contest in modeling is a plus 4. Experience in industry is a plus 5. Experience in eclipse or programming model / architecture design is a plus
模型及其演变过程
模型及其演变过程引言:在计算机科学领域,模型是对现实世界或某个问题的抽象表示。
模型的设计和演变过程是计算机科学发展的重要组成部分,经历了多个阶段和不断的改进。
本文将介绍模型及其演变过程,并探讨其在不同领域的应用。
一、模型的定义和作用模型是对事物或问题的一种抽象描述,它可以帮助我们理解和解决现实世界中的复杂问题。
模型可以是数学公式、图形表示、计算机程序等形式,通过对事物进行抽象和简化,使得问题更易于理解和分析。
二、经典模型的演变过程1. 图灵机模型图灵机是由英国数学家阿兰·图灵提出的一种抽象计算设备,它由一个无限长的纸带和一个读写头组成。
图灵机模型最早用于描述计算机运算的过程,它具有能模拟任何其他计算设备的能力,成为计算机科学的基石。
2. 冯·诺依曼模型冯·诺依曼模型是由美国计算机科学家冯·诺依曼提出的,它是一种以存储程序为基础的计算机结构。
冯·诺依曼模型将计算机的程序和数据存储在同一块存储器中,使得程序可以被操作和修改,从而实现了计算机的灵活性和通用性。
3. 层次模型层次模型是一种将系统或问题划分为多个层次的模型,每个层次都有特定的功能和职责。
层次模型的设计思想最早应用于计算机网络领域,如ISO的七层模型和TCP/IP的五层模型。
后来,这种思想被广泛应用于其他领域,如软件工程中的分层设计和人工智能中的神经网络模型。
三、模型的应用领域1. 经济学领域经济学家常常使用模型来描述和分析经济现象,如供求模型、产出模型和消费模型等。
这些模型可以帮助经济学家预测市场走势、制定经济政策和解决实际问题。
2. 物理学领域物理学家使用模型来研究和解释自然界的规律,如牛顿的经典力学模型、爱因斯坦的相对论模型和量子力学模型等。
这些模型可以帮助物理学家理解和预测物质和能量的行为。
3. 生物学领域生物学家使用模型来研究生物体的结构和功能,如DNA双螺旋模型、细胞膜模型和神经网络模型等。
数模竞赛历史
·数模竞赛历史1、美国(MCM / ICM)竞赛1983年起,美国一些专家开始探讨组织一项应用数学方面的竞赛的可能性。
经过论证和争取资助,终于在1985年开始有了美国的第一届大学生数学建模竞赛,简称MCM(1987年前称Mathematical Competition in Modeling, 之后更名为Mathematical Contest in Modeling)。
竞赛由美国工业与应用数学学会和美国运筹学会联合主办。
从1985年起,每年举行一届,在每年二月的某个星期五到星期日举行。
到2004年已举行了20届。
MCM官方网站:Mathematical Contest in Modeling (MCM), challenges teams of students to clarify, analyze, and propose solutions to open-ended problems. The contest attracts diverse students and faculty advisors from over 500 institutions around the world.The Interdisciplinary Contest in Modeling (ICM), an international contest for high school students and college undergraduates. ICM is an extension of the Mathematical Contest in Modeling (MCM). It is designed to develop and advance interdisciplinary problem-solving skills as well as competence in written communication.2、全国大学生数学建模竞赛受到美国先进教育的影响,早在1983年,我校数学系就首先开设了数学建模课程,当时仅面向数学系同学,用的是美国的教材。
数学建模及数学建模比赛简介
数学建模及数学建模比赛简介一、数学建模知识简介数学建模简而言之就是应用数学模型来解决各种实际问题的过程,也就是通过对实际问题的抽象、简化、确定变量和参数,并应用某些规律建立变量与参数间的关系的数学问题(或称一个数学模型),再借用计算机求解该数学问题,并解释、检验、评价所得的解,从而确定能否将其用于解决实际问题的多次循环、不断深化的过程。
而这种成功的方法和技术反映在培养专门人才的大学教学活动中,就是数学建模教学和竞赛。
二、数学建模比赛1、数学建模比赛的历史数学建模竞赛由美国于1985年开始举办,而我国自1992年举办首届全国大学生数学建模竞赛以来,一年一度的全国大学生数学建模竞赛和国际大学生数学建模竞赛,已经成为全国大学生科技竞赛的重要项目之一,是面向全国大学生的群众性科技活动。
2、数学建模竞赛的作用多年来,一年一度的全国大学生数学建模竞赛和国际大学生数学建模竞赛,给传统的高等数学教育改革带来了新的思路和评价标准,《数学建模》课也从仅仅为参赛队员培训,扩展为一门比较普及的选修课,同时,《数学试验》作为一门新的课程也应运而生。
数学建模与数学试验教学的重点是高等与现代数学的深层应用和面向问题的设计,而不是经典理论的深入研讨和系统论证。
数学建模问题绝大部分来自一些具体的科研课题或实际工程问题,而不同于普通的数学习题或竞赛题。
数学建模问题的特点是:面向现实生活的应用,有相关的科研背景,综合性强,涉及面广,因素关系复杂,缺乏足够的规范性,难以套用传统成熟的解决手段,数据量庞大,可采取的算法也比较复杂,结果具有一定的弹性空间,需要一定的伴随条件,许多问题得到的只能是近似解。
另一方面,建模问题不同于理论研究,它重在对实际问题的处理,而不是深层次纯粹数学理论或者世界难题。
所以,求解建模问题大都借助各种辅助工具或手段,尤其是计算机软件的应用,大大地提高了解题效率和质量。
总之,《数学建模》是一门技术应用的课程,而不是基础教育课程,它强调的是如何更好更快地解决问题,如何充分利用各种科技手段作为技术支持,因而计算机的应用已经成为其不可或缺的一项基本组成。
大学生数学建模竞赛简介
大学生数学建模竞赛简介1、数模竞赛的起源与历史数模竞赛是由美国工业与应用数学学会在1985年发起的一项大学生竞赛活动,目的在于激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,开拓知识面,培养创精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革。
我国大学生数学建模竞赛是由教育部高教司和中国工业与数学学会主办、面向全国高等院校的、每年一届的通讯竞赛。
其宗旨是:创新意识、团队精神、重在参与、公平竞争。
1992载在中国创办,自从创办以来,得到了教育部高教司和中国工业与应用数学协会的得力支持和关心,呈现出迅速的发展发展势头,就2003年来说,报名阶段须然受到“非典”影响,但是全国30个省(市、自治区)及香港的637所院校就有5406队参赛,在职业技术学院增加更快,参赛高校由2002年的1067所上升到了2003年的1410所。
可以说:数学建模已经成为全国高校规模最大课外科技活动。
2、什么是数学建模数学建模(Mathematical Modelling)是一种数学的思考方法,是“对现实的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的表示。
”从科学,工程,经济,管理等角度看数学建模就是用数学的语言和方法,通过抽象,简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学工具。
顾名思义,modelling一词在英文中有“塑造艺术”的意思,从而可以理解从不同的侧面,角度去考察问题就会有不尽的数学模型,从而数学建模的创造又带有一定的艺术的特点。
而数学建模最重要的特点是要接受实践的检验,多次修改模型渐趋完善的过程。
3、竞赛的内容竞赛题目一般来源于工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识,只需要学过普通高校的数学课程。
题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造能力。
参赛者应根据题目要求,完成一篇包括模型假设、建立和求解、计算方法的设计和计算机实现、结果的分析和检验、模型的改进等方面的论文(即答卷)。
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1. 数值模拟技术开始于1954年.由Aronofsky和Jenkins应用于分析一维一相气体非稳态径向流.第一个商业数值模拟软件诞生于1966年, 由D.R.McCord联合公司研发.2. 岩芯实验公司稍后推出了自己的数值模拟软件.3. 1968年成立的INTERCOMP及科学软件公司主导了70年代数值模拟软件市场, Kaneb 服务公司于1977年收购了INTERCOMP公司并于1983年售于科学软件公司,两家公司合并为后来的SSI公司,现被贝克休斯收购.其开发的数值模拟软件为Simbest2.4. Ian cheshire博士于70年代在英国原子能源部率领小组开发PORES数值模拟软件,于1981年10月同John Appleyard和Jon Holmes成立ECL公司,开始研发后来主导数值模拟软件市场的ECLIPSE软件.ECLIPSE是"ECL's Implicit Program for Simulation Engineering"的缩写.1983年11月发布第一个版本.该版本创下几个世界第一.是第一个全隐式模拟全油田的数值模拟软件.是第一个采用嵌套因式分解法的数值模拟软件.首创角点网格.首次采用优化内存管理,模拟双孔双渗而且首次可以运行在不同的硬件平台.1986年INTERA收购ECL公司.1995年斯仑贝谢GeoQuest收购INTERA公司软件部.5. CMG公司1977年成立于加拿大卡尔加里,其开发的数值模拟软件为STAR,IMEX及GEM.STAR应用于热采研究,IMEX应用于黑油模型,GEM应用于组分模型.CMG公司目前在中国,美国,英国,委内瑞拉建立了办事处.6. J.S.Nolen联合公司成立于1979年,其公司创设人为J.S.Nolen.该公司于1985年被西方阿特拉斯收购.1996年兰德马克公司收购了西方阿特拉斯数模业务.兰德马克于1996年7月被哈里伯顿公司宣布收购,成为其下子公司. 其开发的数值模拟软件为VIP.VIP为Vectorized Implicit Program的缩写.1991年开始研发并行算法.7. SimTech成立于1982年,1996年5月16日被Intera收购.Intera为Duke工程服务公司的子公司,主要做环境及水资源评价.8. 数值模拟研究公司(RSRC)成立于1982年,1996年被Smedvig收购.1999年Smedvig 技术公司与多流体ASA合并组成新的Roxar公司.其模拟软件为MORE. MORE为Modular Oil Reservoir Evaluation的缩写.9. Hot (Heinemann Oil Technology and Engineering)公司1986年成立于奥地利Leoben.其模拟软件为SURE,包括SUREGrid, SURESim,SUREPlot,SUREPVT,SUREFrac. SURE的主要特色是采用PEBI网格.1999年12月RC2收购HOT公司SURE软件,2001年2月Viritas DGC公司收购RC2和SURE.2003年9月地震微技术公司(SMT)收购RC2和SURE.10.其他数值模拟软件有:IFP的Athos. ConocoPhilipse的SENSOR,壳牌的MORES.油藏数值模拟未来10年发展预测进入二十一世纪,伴随着计算机的飞速发展以及互连网的普及应用,科技以令人难以想象的速度在突飞猛进。
我们今天刚刚想到的,可能早已经被别人所实现,而我们从来没想过的,别人可能已经投入研究多年。
在这样一个时代,要对未来技术发展做出长期预测几乎是不可能的。
本文将对未来10年数模技术的发展做大胆预测,由于本人从事数模工作多年,并且一直在追随数模技术的进展,相信大部分预测都会成为现实。
1。
在将来十年,基于UNIX操作系统的工作站将彻底退出数值模拟计算平台。
数值模拟的前后处理都将在PC机上进行,数值模拟串行和并行作业大部分将在基于Linux操作系统平台上的PC机群上运行,小模型将直接在PC机上运行。
能够进行作业队列管理的软件(比如LSF)将被逐渐普遍使用。
2。
现在流行的所以商业软件都将推出基于C++的新一代数值模拟软件,新一代软件在计算速度,内存管理,并行优化,并行负载平衡,处理超大模型等方面将有重大进展。
但这些进展主要表现在软件方面,在数值模拟数值解法方面不会有大的突破。
3。
受益与摩根定律CPU计算能力每18个月翻一倍,计算机的计算能力将越来越强,64位操作系统的推出将使每个作业能够占用更大内存,这样都保证了更大模型的模拟工作。
相信十年内数模网格将会到达千万数量级。
这样的化,由地质模型到数模模型的网格合并将不再需要,从而排除了由孔隙度和渗透率合并计算带来的误差。
不过另一方面由于计算机能力的增强,地质模型也可能变得更大,对于大型油气田,仍然需要合并工作。
4。
PEBI网格将越来越多的被采用,相信十年内有30%左右的数模模型将会采用PEBI网格。
5。
辅助历史拟合和自动历史拟合将不会有大的进展,历史拟合仍然将取决于油藏工程师的经验,也就是说,十年内历史拟合仍然是门艺术。
6。
传统的数值模拟工作流不会有变化,将会继续被大量应用。
但新的工作流将会出现而且逐渐被投入实际应用,那就是概率工作流,概率工作流将定量分析模型参数的不确定性,计算结果也将不会象传统工作流那样提供唯一结果,而会象天气预报一样提供得到某一结果的概率。
7。
勘探与开发人员将在共同的软件平台上工作,勘探与开发一体化将不再只是一个概念。
大部分油公司开发人员将可以直接应用勘探人员的成果,不再需要繁琐的数据输入,输出,格式整理等工作。
8。
数值模拟将不会只对油藏的模拟,数值模拟将模拟从油藏到井筒,地面设备,地面管网,一直到炼油厂的油气分离处理设备。
油藏模型,井筒流动模型,地面管网模型,油气处理模型将完整耦合在一起进行模拟。
数值模拟技术发展史数值模拟技术诞生于1953年.Bruce,G.H和Peaceman ,D.W模拟了一唯气相不稳定径向和线形流。
受当时计算机能力及解法限制,数值模拟技术只是初步应用于解一维一相问题.两相流动模拟诞生于1954年,West,W,J和Garvin,W.W模拟了油藏不稳定两相流。
1955年Peaceman与Rachford研发的交替隐式解法(ADI)是数值模拟技术的重大突破.该解法非常稳定,而且速度快,所以迅速在包括石油,核物理,热传导等领域得到广泛应用.1958年Douglas,Jim和Blair,P.M第一次进行了考虑毛管压力效果的水驱模拟。
1959年Douglas,Jim 和Peaceman,D.W第一次进行了两唯两相模拟,这标志着现代数值模拟技术的开始。
在他们的模拟器里全面考虑了相对渗透率,粘度,密度,重力及毛管压力的影响。
60年代数值模拟技术的发展主要在数值解法,第一个有效的数值模拟解法器是1968年Stone推出的SIP(Strong Implicit Procedure).该解法可以很好地用来模拟非均质油藏和形状不规则油藏。
另一个突破是时间隐式法,该方法可以用来有效的解高流速问题,比如锥进问题。
60年代其他方面的发展还有1967年Coats,K.H和Nielsen,R.L首次进行了三唯两相模拟,而且提出了垂直平衡和拟相对渗透率及毛管压力方法。
1968年Breitenbach,E.A发表了三唯三相模拟解法。
Stone在70年代发表了三相相对渗透率模型,由油水和油气两相相对渗透率计算油,气,水三相流动时的相对渗透率,该技术现在还广为应用。
70年代另一项主要成就是Peaceman 提出的从网格压力来确定井底流压的校正方法,及现在通用的Peaceman方程。
在解法方面的发展是采用了正交加速的近似分解法。
70年代在组分和热采模拟方面也取得很大进展,1973年Nolen,J.S描述了考虑油气中间组分分布的组分模拟,Cook提出变黑油模拟来进行组分模拟。
Shutler在1970年发表了对两唯三相模型的蒸气注入模拟。
70年代在EOR方面也取得了极大进展。
80年代最大的成就是Appleyyard,J,R和Cheshire,I.M发表了嵌套因式分解法,该解法非常稳定而且速度快,是目前最为广泛应用的解法。
正是基于该解法,Cheshire,I.M于1981年同John Appleyard和Jon Holmes成立ECL公司,开始研发后来主导数值模拟软件市场的ECLIPSE软件。
80年代见证的另一个主要发展是组分模型,虽然组分模型在60年代就已经推出,但很不稳定。
80年代提出的体积平衡和Yong-Stephenson方程解决了组分模型稳定问题。
使组分模型可以广为应用。
Ponting,D.K提出了角点网格来模拟模型,这样可以真实地描述油藏。
90年代数值模拟的进展主要在粗化技术,并行计算,PEBI网格等方面。
Zoltan E.Heinemann提出了PEBI网格,PEBI网格结合了正交网格和角点网格的优点,现在正逐渐成为主流数值模拟网格体系。
VIP于1994年推出并行算法,ECLIPSE于1996年推出并行算法。
CMG于2001年推出并行算法。
粗化技术的难点在于渗透率的粗化,基于流动计算进行的渗透率粗化可以较真实的符合地质模型,现在新的粗化技术还在发展。
21世纪数值模拟技术发展体现在两方面,一方面是一体化模拟技术,数值模拟将不只是对油藏的模拟,数值模拟将对油藏,井筒,地面设备,管网以及油气处理厂进行一体化模拟,从而最优化管理油田。
另一方面是定量进行属性不确定性分析,定量分析属性不确定性对计算结果的影响。
附录:ADI历史:Peaceman与Rachford都毕业于麻省理工学院化学工程专业,毕业后加入Humber石油开发研究部(后并入Exxon公司).当时数值模型只是采用隐式法计算一维问题.这对研究如何经济有效开发油气田是远远不够的.于是他们开始新方法的研究以解决两维和三维问题.他们的工具是组装的计算器,每秒只能进行五次浮点计算,内存只有56字节.Peaceman非常清楚的记得ADI解法诞生于1953年12月30号,是在准备新年晚会的前夜.1955年Peaceman与Rachford在工业及应用数学协会杂志(Vol 3, 28-41页)发表了他们著名的论文: 关于抛物线及椭圆型差分方程的数值解.在该论文中系统地阐述了ADI解法.ADI 解法的成功之处在于它将复杂的多维问题简化为一系列的简单一维问题.传统的显式解法要求时间步要非常小以获得精确解,数值分析证明空间网格计算精度每增加一倍,时间步就需缩小1/4. 而传统隐式解法可以解大时间步,但要进行大量的计算,这是Peaceman与Rachford时代计算机能力不能承受的.ADI方法提出在空间一个方向上采用隐式解法,在另一个方向采用显式解法,下一个时间步进行隐式解法与显式解法交替,这样每解完一对时间步,所有网格节点都完成了隐式解,从而保持了全隐式解法允许大时间步的优势.ADI解法比当时的全隐式解法要快7倍,比当时的显式解法要快25倍.(另,今年是ADI解发提出50周年,Rice大学将举办一系列纪念活动).参考文献:1. J.W.Watts: Reservoir Simulation: Past,Present,and Future. SPE 384412. J.G.Richardson,H.L.Stone: A Quarter Century of Progress in Application of Reservoir Engineering.SPE 4697。