油藏数值模拟方法
油藏数值模拟方法的研究与应用
油藏数值模拟方法的研究与应用石油资源是当今社会最为珍贵且不可替代的能源之一，而油藏数值模拟技术则是石油勘探、开发和管理的重要手段之一。
油藏数值模拟方法的研究与应用，对于油田开发的智能化、精细化和高效化都具有重要的推动作用。
一、数值模拟方法的研究现状油藏数值模拟方法指的是基于数学模型及计算机模拟技术，对油藏内部流动、热输运、多相流、相变和化学反应等物理过程进行模拟，以提高油藏开发效率的一种方法。
目前，油藏数值模拟方法主要涉及的领域包括油藏地质建模、储层渗流模拟、油藏数值模型及优化策略等。
油藏地质建模是油藏数值模拟的前提和基础，主要包括储层建模和岩石物理实验等。
储层建模是基于建模软件和地震资料所进行的三维建模，目的是建立一个可自动进行各种模拟的储层，为储层渗流模拟等后续工作提供可靠依据。
而岩石物理实验则是通过物理试验手段获得相关岩石参数，有效地改进数值模拟精度。
储层渗流模拟方法又是油藏数值模拟的核心和关键，主要涉及到流体运动、物性变化、交界面的模拟等方面，是建立油藏模型的核心部分。
随着计算机技术的不断提高，储层渗流模拟算法也日益成熟，包括有限元法、有限差分法、有限体积法、边界元法等方法，各有特点和适用范围。
油藏数值模型及优化策略则是对储层渗流模拟模型进一步进行计算优化，包括流体组成、地层物性等参数的改变，以及生产方案和注采方案优化等内容。
这里的优化算法主要包括灰色预测模型、神经网络模型、智能优化模型等。
二、油藏数值模拟的应用与发展趋势油藏数值模拟技术在油田开发中的应用，包括识别储层、评估资源量、确定开发方案、指导油田管理和维护等方面。
具体地说，通过数值模拟可以有效地预测储层内油、气、水等多相流的运动情况，优化生产方案，降低开采成本，提高采收率，最大限度地提高油田开发效益。
当前，随着油藏数值模拟方法和技术的发展，越来越多的数据和算法被应用到油田开发中。
其中，人工智能技术得到了广泛的应用，包括机器学习、深度学习、自然语言处理等。
5.油藏数值模拟原理和方法
数 值 模 拟 方 法
数值模拟方法的应用步骤
二、基础资料准备
(二)生产动态资料
⒈完井与油层改造资料：射孔、补孔及其它完井方式资 料、压裂及酸化资料等。 ⒉油水井生产动态数据：产油(液)量、含水率、生产气 油比、注水量等。 ⒊油水井动态监测资料：油水井产液和吸水剖面、关井 测压资料或静液面、井底流压或油层动液面等。
水 （104m3）
2264.3 798.1 3233.2 2349 1313.9 367.1 10325.6
1：15
埕东西区馆下7砂组实际的地质储量为655×104吨，模拟地质储量为 658.18×104 吨，拟合误差为 0.45 ％。埕东西区馆下 52 砂组实际的地 质储量为 165×104吨，模拟地质储量为 165.89×104 吨，拟合误差为 0.54％。
数模 模型的建立 （一）
数模 模型的建立 （一）
顶部构造图
数模 模型的建立 （一） 砂体厚度分布图
有效厚度分布图
数模 模型的建立 （一） 孔隙度分布图
渗透率分布图
二、流 体 模 型
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 水相饱和度 krw kro
3） 根据历史拟合的结果，在地下含水低，但储 量 丰 度 大 的 部 位 新 钻 四 口 生 产 井 (c111,c222,c333,c444) ，生产压差控制在 3MPa 。 新井井位如图13所示。
结果分析 及 生产预 测 （二）
结果分析 及 生产预 测 （二）
如果按目前液量生产（即方案1），则到2005年底，埕东西区7 砂组综合含水将达93％，采出程度为8.8％。而按方案2及方案3 生产，则到2005年底，7砂组综合含水将分别为95％和92％，采 出程度分别为12.37％和10.04％。
油藏数值模拟和优化方法研究
油藏数值模拟和优化方法研究在石油勘探和生产过程中，数值模拟和优化方法一直是重要的研究方向。
油藏数值模拟是指通过计算机模拟地下油藏或天然气藏的形态、分布、物性等参数，预测油藏的开采效率和产量等信息。
油藏数值优化方法是指通过改变采油方案、调整地下注采参数等手段，以最大限度地提高油田采油效率和产量，降低采油成本。
油藏数值模拟和优化方法的研究历程可以追溯到上世纪60年代。
当时，Norwegian Computing Center等机构使用数值模拟方法预测了海上油田的开发效果，并为其提供了改善方案。
从此，油藏数值模拟和优化方法开始被广泛运用。
油藏数值模拟主要包括各种物理模型、数值解法和岩石物理参数计算等方面的内容。
在各个方面的研究中，不断发现并解决的新问题也促进了这一领域的发展。
这些问题包括：非线性的多孔介质流动、复杂油藏形态和油藏缺陷等。
为解决这些问题，研究者们逐渐推出了更为高效、准确、可靠的油藏数值模拟方法。
油藏数值优化方法的研究主要围绕着三个方面： 1)掌握地质条件和油藏结构，形成符合实际情况的模拟模型； 2)基于模型评价采油技术及效果，寻找可行的优化方案； 3)利用优化方案，不断调整、改进勘探开发方案，最终实现最高效的油田开发。
油藏数值模拟和优化的研究、开发和应用成果在油气勘探、开发和生产领域取得了重大进展。
对油藏结构的准确解析和油藏中石油分布规律的研究，为科学合理地选取生产剖面提供了依据。
同时，研究者们也在通过模拟分析实验和实际工程探测得出的数据进行比较和验证，进一步完善自己的油藏数值模拟理论及工程应用技术。
虽然油藏数值模拟和优化方法已经取得了众多成果，但实际上还存在着许多问题。
首先，尽管计算机技术正在飞速发展，但油藏数值模拟也同样面临着计算速度和运算效率等问题。
其次，在地质环境和工程采油的复杂性方面，模拟和优化方法需要更加科学合理的提出方案，才能实现油气勘探、开发和生产的最高效率。
除此之外，在处理数据、评估勘探工作计划和采油方案等方面也有待完善。
《有限体积—有限元方法在油藏数值模拟中的原理和应用》范文
《有限体积—有限元方法在油藏数值模拟中的原理和应用》篇一一、引言油藏数值模拟作为石油工程和地球物理研究的关键工具，是利用复杂的数值方法和计算机技术来模拟地下油藏的流体流动行为。
其中，有限体积法和有限元法是两种常用的数值方法。
本文将详细探讨这两种方法在油藏数值模拟中的原理和应用。
二、有限体积法的原理及应用1. 原理有限体积法是一种基于流体控制体积的离散化数值模拟方法。
它将计算区域划分为一系列不重复的控制体积，通过积分守恒形式的流体流动方程（如质量守恒方程和动量守恒方程），从而得出离散化方程组。
这些方程组在每一步的时间和空间离散中均能满足质量、能量和动量的守恒性。
2. 应用在油藏数值模拟中，有限体积法主要用于模拟流体在多孔介质中的流动过程。
其优势在于能够很好地处理复杂的几何形状和边界条件，同时能够有效地处理流体流动过程中的非线性问题。
此外，由于该方法在空间上具有明确的物理意义，因此能够更好地反映流体的实际流动情况。
三、有限元法的原理及应用1. 原理有限元法是一种基于变分原理和分片插值为基础的数值方法。
它将求解域划分为一系列小区域（即有限元），每个有限元内假设一个近似解，然后根据极值原理将问题转化为求解泛函极值问题。
通过这种方法，可以得到一系列线性方程组，从而求得问题的解。
2. 应用在油藏数值模拟中，有限元法主要用于解决复杂的工程问题和物理问题。
例如，它可以用于模拟复杂的地下结构、地应力分布以及多相流体的流动等。
其优点在于能够灵活地处理复杂的几何形状和材料属性，同时也能够处理多相流体的复杂相互作用。
四、有限体积与有限元方法的结合应用在油藏数值模拟中，有限体积法和有限元法常常被结合使用。
例如，在处理复杂的流体流动问题时，可以先用有限体积法进行初步的流体流动模拟，然后再用有限元法进行更精细的物理分析和工程计算。
这种结合使用的方法可以充分发挥两种方法的优势，提高模拟的准确性和效率。
五、结论综上所述，有限体积法和有限元法是油藏数值模拟中常用的两种数值方法。
石油勘探中的油藏数值模拟技术
石油勘探中的油藏数值模拟技术石油勘探是一项复杂而关键的活动，通过应用先进的油藏数值模拟技术，可以准确评估石油资源的分布、开发潜力和产量预测。
本文将探讨石油勘探中的油藏数值模拟技术，以及其在石油行业中的重要性。
一、油藏数值模拟技术的概述油藏数值模拟技术是一种基于物理原理和数学模型的计算方法，通过模拟石油藏内部的流体流动和储层特性，来预测油气开采过程中的生产动态和储量变化。
该技术主要包括以下几个方面的内容：1. 采集和整理数据：首先，需要采集地质、地球物理和岩心数据，包括沉积岩性、储层含油气性质、孔隙度和渗透率等关键参数，以及石油藏的地下结构和构造等信息。
2. 建立数学模型：基于收集到的数据，构建数学模型，并运用流体力学、热力学和质量守恒等物理原理，描述储层中流体的运移和热传导过程。
3. 数值计算方法：选取适当的数值计算方法，如有限差分法或有限元法等，以离散化的方式将模型中的方程组转化为代数方程组，并利用计算机进行求解。
4. 模型验证和参数优化：通过对已知的实地开发数据进行模拟和验证，不断调整和优化模型中的参数，以提高模型的准确性和可靠性。
二、油藏数值模拟技术的应用领域油藏数值模拟技术在石油勘探和生产中具有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：1. 资源评估：通过油藏数值模拟，可以预测石油储量、产能和开采程度等参数，有助于评估石油资源的丰度和可开采潜力。
2. 油藏开发优化：通过模拟不同的开采方案和工艺参数，可以评估其对油藏开采效果的影响，并优化开采方案，提高开采效率和采收率。
3. 勘探与开发决策：油藏数值模拟可以帮助决策者了解石油储藏的地质特征、物理性质和开采难度，从而制定更具针对性的勘探和开发策略。
4. 提高采收率：通过研究油藏数值模型，可以优化注采比、水驱方案和增产措施等，提高采收率，最大程度地利用石油资源。
三、油藏数值模拟技术的挑战和发展趋势油藏数值模拟技术面临着一些挑战，例如地质复杂性、参数不确定性和计算量巨大等。
油藏数值模拟方法流程
开展油藏描述工作，对油藏的地质、油层非均质特征，沉积相的详细描述和研究，根据油藏 沉积相研究建立该油藏特征的沉积模式。 油藏描述分析的目的是综合所有的测井、岩心和生产测试等资料来得出一个与全油田一致的 储集层模型。对各种未知的基本参数例如：对顶面深度、砂厚、孔、渗、饱等空间分布的评 价中最大限度地发挥现有测井资料的作用，同时将这些参数结合所需储集层的几何特性参量 进行计算，并结合地质沉积相分析提供出更为精细、完善的油田地质模型。 确定一个油藏地质模型所需的许多参数，在油藏勘探试采阶段或初期刚投入开发阶段用有限 几口井的资料进行计算、解释及建模其精度是不高的，这些参数初始误差越大，则通过历史 拟合达到令人满意的油藏特征描述所需的时间越长。所以，无论在对老区或新区进行数值模 拟时，应对所选区块选用所有的井（特别是“关键井”）开展油藏描述工作，进行全面的分 析研究。
?组分模型用于凝析气藏,轻质油和挥发油藏的开发设计和混相驱的研究； ?热采模型用于稠(重)油油藏蒸气吞吐,蒸汽驱和就地燃烧的设计； ?化学驱模型用于在注入水中添加聚合物,表面活性剂,碱等各种化学剂进行三次采油提高采 收率的计算和设计。 油藏数值模拟方法的新突破 随着计算机运算速度的提高,向量算法的出现和应用是软件设计上一个划时代的发展。预处 理共轭梯度法更快速,有效地解各种更为复杂和困难的大型稀疏线性方程组。网格化方面不 局限于静态和动态的局部网格加密技术,不规则网格、PEBI 网格的出现更好的解决了在边界、 断层插值计算以及面与面垂直正交的新型数模计算方法，更快速收敛。此外多重网格法、混 合有限元法、流线法等都在逐步完善和发展。同时，并行处理技术给大中型油田数模工作带 来了生机。
4）.潜力评价和提高采收率的方向 诸如：? 确定井位、加密井的位置； ? 确定油田开发最大产液量、产量对采收率的影响； ? 确定地面和井的设备。 5）．专题和机理问题的研究 诸如：? 对比注水、注气和天然枯竭开采动态； ? 研究各种注水方式的效果； ? 研究井距、井网对油藏动态的影响； ? 研究不同开发层系对油藏动态的影响； ? 研究注水速度对产油量和采收率的影响； ? 研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态的影响； ? 验证油藏的面积和地质储量； ? 校验油藏数据； ? 为谈判和开发提供必要的数据。 注意 无论是对油藏进行初期开发方案、已开发油田历史模拟，还是动态预测的数值模拟工作，都 要求油藏工程师要有针对性的拟定出能解决油田开发实际问题的数值模拟工作详细计划，及 其开展此项工作的目的和应达到的目标是什么？
石油行业中油藏数值模拟技术的使用教程
石油行业中油藏数值模拟技术的使用教程石油行业是全球经济中一个重要的支柱产业，而油藏数值模拟技术的广泛应用对于优化油田开发、提高采收率、降低开发成本具有重要意义。
本文将介绍石油行业中油藏数值模拟技术的基本原理和使用教程，帮助读者了解并掌握这一关键技术。
一、油藏数值模拟技术的基本原理1. 什么是油藏数值模拟技术？油藏数值模拟技术是指利用计算机模拟地下油气储层中流体流动、质量传递和能量传递过程的方法，并根据模拟结果进行油田开发方案的优化。
2. 油藏数值模拟技术的基本原理是什么？油藏数值模拟技术基于流体力学、热力学和质量守恒等基本原理。
通过建立数学模型和数值求解方法，模拟地下油气的流动过程。
其中，数学模型包括流体流动方程、质量守恒方程和能量守恒方程等。
二、油藏数值模拟技术的使用教程1. 建立数学模型建立数学模型是油藏数值模拟的第一步，需要考虑油藏的结构、物理性质和生产条件等因素。
具体步骤如下：（1）确定模拟范围和边界条件：包括模型的尺寸、边界条件和井网网格。
（2）建立流体流动方程：根据油气储层的物理性质、流体的状态方程和流动规律等，建立流体流动方程。
（3）建立质量守恒方程：考虑油气的产生、消耗和运移过程，建立质量守恒方程。
（4）建立能量守恒方程：考虑地热、生产操作和流体流动的能量交换等因素，建立能量守恒方程。
2. 数值求解方法数值求解方法是油藏数值模拟的核心，是将连续的物理模型转换为离散的数值计算问题。
常用的数值求解方法有有限差分法、有限元法和有限体积法等。
（1）有限差分法：将连续的方程转换为离散的方程，通过差分近似来求解。
（2）有限元法：将模型划分为多个小单元，通过对每个小单元的方程进行离散化，再通过单元之间的拼接得到整个模型的解。
（3）有限体积法：将模型划分为多个小体元，通过对每个小体元的方程进行离散化，再通过边界条件来求解。
3. 模型参数的确定模型参数的确定对于模拟结果的准确性至关重要。
模型参数包括渗透率、孔隙度、饱和度等。
高含水期油藏数值模拟技术和方法
高含水期油藏数值模拟技术和方法高含水期油藏数值模拟技术和方法，是在采油勘探和生产工艺中，特别是针对特定的高含水期油藏，通过采用数学模拟等方法来研究和分析其特性的一种技术和方法。
一、基本原理高含水油藏数值模拟技术主要是通过模拟曲线拟合来研究和分析油藏的三维特性、渗流特性及压力组分特性的一种技术和方法。
其基本原理是：通过模拟曲线拟合，可以准确地了解油藏矿化率、分布等参数，以预测油藏对产量及配流情况，进而对后续油藏开发作出决策。
二、技术原理1、体积相容性分析：根据观测到的采收率、含水率和气体比率，采用模拟技术获取油藏体积相容性参数，从而确定油藏的体积比。
2、测绘分析：油藏的大小、形状、构造都会影响其对渗流的的模拟，为保证模拟的准确性，必须对油藏的构造进行准确的测绘分析。
3、流体状态分析：根据油藏的体积相容性参数、压力变化规律以及测绘分析等，可以确定油藏内部流体的变化，并进行流体参数的模拟和计算。
4、弹性状态分析：根据油藏的体积变化，可以确定油藏内部的地层变形，并根据综合的体积变化、压力及弹性参数等，进行模拟分析和综合计算。
三、应用技术1、模拟自动博弈：基于模拟的分析，运用多种软件程序，可以进行油藏的模拟自动博弈，以确定不同策略下，油藏对产出量及压力分布的影响。
2、多个变量联合预测：可以通过多个变量联合的方式，包括渗流率、层间孔隙率、地层厚度和井口压力等参数的实验测试，将模拟技术和软件工具有机的融合在一起，以预测油藏的流动特性。
3、夹层断层分析：采用夹层断层分析技术，可以快速可靠地识别出油藏内夹层断层的位置及对渗流应力的影响，从而进行油藏开发决策。
四、关键技术1、物理场模拟：依据油藏地质结构参数，利用物理场模拟技术，以计算油藏的流动特性及其对产量的影响，以及沉淀水下部位种类及其特殊性，最终为油藏的开发提供经济可行的参考。
2、渗流方程模拟：采用渗流方程模拟可以模拟地层正特性、反特性及油藏应力场等，从而精确模拟出油藏内部流动，有效掌握油藏的渗流规律，有助于确定油藏的开发策略。
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第一章油藏数值模拟方法分析1.1油藏数值模拟1.1.1油藏数值模拟简述油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。
其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。
其基础理论是基于达西渗流定律。
油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。
基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。
其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。
充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。
这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。
油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。
具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。
油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。
现在进入另外一个发展周期。
近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。
在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。
油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。
图1 油藏数值模拟流程图1.1.2油藏数值模拟的类型油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。
以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型；以开采过程来划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。
以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型和组分模型。
（1）黑油模型，是常规油田开发应用的油藏数值模型，用于开采过程中，对油藏流体组分变化不敏感的情况，是最完善、最成熟的。
黑油模型假设质量转移完全取决于压力变化，适应于油质比较重的油藏类型，在这些模型中，流体性质B o、B g、R s决定PVT 的变化，如普通稠油及中质油的油气藏。
（2）组分模型，应用于开采过程中对组分变化敏感的情况。
这些情况包括：挥发性油藏和凝析气藏的一次衰竭采油阶段，以及压力保持阶段。
同时，多次接触混相过程通常也采用组分模型进行模拟。
在组分模型中，适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏，使用三次状态方程表示PVT变化，如轻质油或凝析气藏。
（3）根据一些特殊开采方式的需要而形成的其他类型的数值模型，如热采模型、注聚合物驱油模型、化学驱油模型、裂缝模型等。
其中：热采模型使用了物质平衡方程和能量守恒方程，也用到了组分模型的方法；化学驱油模型与黑油模型有所不同，其附加的守恒方程是用来表示驱油工程中的某种化学用剂的变化。
这些模型都是以黑油模型或组分模型为基础演变而来的，采用了最灵活的假设条件和计算方法，只不过在编程过程中加入了一些与特殊开采相应的方程。
（4）按照研究的需要和地质模型的维数来区分，一般油藏数值模拟模型可分为一维的平面和垂直模型，二维的平面{x,y}和剖面{x,z}模型、柱坐标{y,z}中二维2D的锥进模型，直角坐标系{X,Y,Z}中的三维3D模型。
一维模型可用于有关实验室岩心驱替的模型，二维的平面模型主要研究平面上油水运动规律，不考虑层间的影响；二维的剖面模型主要用来研究层间非均质的影响；二维的锥进模型主要用来研究油井不同射开井段、不同开采强度对气、水锥进的影响；三维模型主要研究一个井组、一个区块甚至整个油藏的开发动态和开发指标。
1.2油藏数值模拟方法油藏数值模拟方法是利用计算机技术模拟地下油气藏开采、驱替的过程，是石油地质人员科学认识、评价油藏的重要技术手段。
例如，中石油公司进行的前处理的地质建模工作、清华大学核研院研发的油藏数值模拟管理平台（PNSMP ）、大庆油田有限责任公司勘探开发研究院研发的VIP 和Simbest 格式数据文件相互转换的程序等。
油、气、水三相流广泛存在于石油工业中，对于三相流的测量具有重要的意义。
现在，油藏数值模拟方法已可用于解决大量的复杂油藏工程问题。
如砂岩油藏中考虑油层中各种非均质变化以及重力、毛管力、弹性力等各种作用力的三维三相多井系统的渗流问题，考虑多相、多组分间相平衡关系和传质现象的多相、多组分三维渗流问题等。
油藏数值模拟方法不仅在理论上用于探讨各种复杂渗流问题的规律和机理，而且普遍用于开发设计、动态预测、油层参数识别、工程技术问题的优化设计以及重大开发技术政策的研究等。
油藏数值模拟方法已经普遍应用于各种油气藏开发过程，成为油气田开发不可或缺的方法和工具，被称作“现代油藏工程”。
跟其它油藏研究方法相比，有着不可替代的优势。
油藏数值模拟方法的局限性主要在于：①模拟误差，②结果不唯一。
误差主要来自两方面，一是模型本身有误差，二是油气藏资料不全或不准。
油藏数值模拟理论是利用计算机模拟地下油气水的流动，给出某一时刻油气水分布，预测油藏动态。
1.3常用求解方法数学模型建立后，线性方程组的求解是油藏数值模拟方法中最核心的步骤之一，而对模型进行数值求解的第一步是偏微分方程离散化，使之产生线性的或非线性的代数方程组，方程组的线性或非线性是由问题本身的性质以及有限差分近似的性质（系数的显式或隐式处理），以便进行数值计算。
其方法有：有限差分法和有限单元法。
求解线性代数方程组所用的方法有直接法和迭代法两大类，直接法常用的有高斯消元法、高斯-约当降阶法、Crout 分解法、主元素法、D4 方法等；迭代法常用的有交替方向隐式方法、超松弛方法、强隐式方法等。
线性的偏微分方程式或者方程组可以直接求解。
但油藏模拟中的多相渗流方程组常常是非线性的，即使通过有限差分近似法得到的是个非线性方程组，也可以通过线性化方法来将其转化为线性形式，或者还可以用某种迭代的方法进行求解。
在油藏数值模拟中，常用的线性化方法有显式方法、半隐式方法、全隐式方法等。
当前最常用的两种求解方法是IMPES方法和Newton-Raphson 方法。
在Newton-Raph-son 方法中，流动方程的有限差分形式中的各项展开成当前迭代级的各项之和，再加上一项在迭代过程中与初始未知变量有关的各项的变化量。
为了计算这些变化量，必须计算方程中各项的导数——数值解或解析解。
这些导数存储在加速矩阵或Jacobian 矩阵中。
第二章油藏数值模拟技术发展趋势2.1油藏数值模拟发展现状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。
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。
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。
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。
另一类则称垂直等分线排比网格( PEBI) , 其剖分方法是将油藏分成若干三角形后, 使三角形各边的垂直等分线相交而形成网格。
这些方法在处理复杂几何形状油藏及进行局部网格加密时简单而一致。
在多相流情况下, 参照某一给定的几何准则时该方法是单调的, 这保证了其稳定性和收敛性。
这两种方法都能以直观的控制体积的概念出发并且采用一致的上游权而推导得出。
这些方法对网格的方向不敏感, 在某些情况下比九点差分格式的效果好。
③计算机辅助历史拟合技术斯伦贝谢公司的Eclipse 数模软件最新推出计算机辅助历史拟合模块( Simopt) 。
运用均方差、海赛( Hessian) 矩阵、相关性矩阵、协方差矩阵对结果进行分析以确定敏感参数; 引入梯度带分析技术对地质模型进行优化; 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) , 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。
④网格粗化技术对于一些油藏参数( 如孔隙度、深度、饱和度等) , 采用体积加权平均法; 对于与流体有关的参数( 如渗透率等) 就不能用简单的加权平均计算得出,而要基于流动计算再进行粗化。
流动算法相对精确, 首先解出沿压力降方向的总流量, 然后再解相同的流动方程, 从而解出等效渗透率。
在垂向分层合并计算中, 把相同性质的油砂体( 按相同的物性、储量类型) 的网格单元合并在一起,使油藏的数值模拟的网格系统反映出地质沉积特点。
网格合并可以按不同井组、区块进行合并计算, 为井组模型和分区模拟提供数据模型。
模拟还可以按不均匀网格, 考虑水平方向非均质性及储量分布程度因素等进行内插计算, 提供不均匀网格模型。
⑤动态地质建模动态地质建模是壳牌公司的Kortekass 概括了当前世界上关于油藏地质建模的经验, 提出的建立动态、集成化油藏模型的新概念和技术方法。
其强调把动态资料以至数值模拟技术等应用于油藏建模, 从而使所建立的地质模型更加符合油藏的实际情况, 并且要随着油田开发中资料的增多和新资料的获得而不断更新。
这种新方法包括一系列获得和运用各种所需资料的技术和方法, 包括地质、地质统计、地震、测井、岩心和流体分析、试井、驱替特征以及网格的细分和粗化, 拟函数的应用等, 但关键是使所建立的地质模型更加符合油藏的实际情况, 而且还可以加快建模的过程。
⑥分阶段模拟对开发历史较长、地下储层物性和原油物性发生较大变化的油藏, 把随开发时间变化的地质静态模型划分为多个不同开发阶段的地质模型。