數(shù)值模擬簡介與培訓說明

1、數(shù)值模擬簡介與培訓說明油藏（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。油藏是地下儲油的地質(zhì)油藏是地下儲油的地質(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：動態(tài)變化開發(fā)以后：動態(tài)變化油藏數(shù)值模擬的基本概念油藏數(shù)值模擬的基本概念模擬：描述或?qū)崿F(xiàn)油藏開發(fā)的動態(tài)變化過程（仿真）。模擬：描述或?qū)崿F(xiàn)油藏開發(fā)的動態(tài)變化過程（仿真）。物理模擬：采油物理實體的辦法物理模擬：采油物理實體的辦法巖心試驗、單管模型、平板模型試驗等

2、數(shù)學模擬：采用數(shù)學描述的方法數(shù)學模擬：采用數(shù)學描述的方法數(shù)學模型、模型求解數(shù)值模擬（數(shù)值模擬（Numerical Simulation ）油藏數(shù)值模擬（油藏數(shù)值模擬（ Reservoir Numerical Simulation ）油藏數(shù)值模擬的基本概念油藏數(shù)值模擬的基本概念油藏數(shù)值模擬（油藏數(shù)值模擬（ Reservoir Numerical Simulation ）定義：用定義：用數(shù)值的方法數(shù)值的方法來求解來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)學模型數(shù)學模型。涉及學科涉及學科計算機計算機應用數(shù)學應用數(shù)學油藏工程油藏工程所謂數(shù)值方法是一種近似的解法，所謂數(shù)值方法是一種近似的解

3、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)，用計算機來求解。通成離散函數(shù)，用計算機來求解。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。而材料力學用有限用有限差分法。而材料力學用有限元法，天氣預報用譜分析方法。元法，天氣預報用譜分析方法。第一部分第一部分油藏數(shù)值模擬簡介油藏數(shù)值模擬簡介Introduction of reservoir Numerical Simulation第一節(jié)第一節(jié)油藏數(shù)值模擬在油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油田開發(fā)中的作用油田開發(fā)的任務油田開發(fā)的任務

4、油藏客觀實際的復雜性油藏客觀實際的復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數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用二、油田客觀實際的復雜性二、油田客觀實際的復雜性各油田的地質(zhì)條件不同各油田的地質(zhì)條件不同油藏在整個開發(fā)過程中是動態(tài)變化的油藏在整個開發(fā)過程中是動態(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)及其物性變化的復雜油藏流體性質(zhì)及其物性變化的復雜油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(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（直接觀察法（Observat

5、ion）模擬法（模擬法（Simulation）油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(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試直接測試（測井、井間地震、試井、（測井、井間地震、試井、 示蹤劑測試）示蹤劑測試）開辟生產(chǎn)試驗區(qū)開辟生產(chǎn)試驗區(qū)優(yōu)點：直觀，準確優(yōu)點：直觀，準確缺點：缺點：1. 有一定的局限性有一定的局限性 2. 成本高、周期長成本高、周期長 3. 不能重復進行不能重復進行油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(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，研究機理） 定量物理模擬數(shù)學模擬（數(shù)模）數(shù)學模擬（數(shù)模） 電解和

6、電網(wǎng)模型 解析模型 數(shù)值模型（數(shù)值模擬、油藏數(shù)值模擬）油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用雙模的關系雙模的關系物理模擬物理模擬能保持原型的物理本質(zhì)，多用于機理研究，對應滲流機理不清楚的問題十分重要。物理模擬為數(shù)學模擬提供必要的參數(shù)，并提出新的數(shù)學模型，因此物理模擬是數(shù)學模擬的基礎。數(shù)學模擬數(shù)學模擬可考慮各種復雜因素的實際問題。雙模雙模是相輔相成的，在油田開發(fā)設計和動態(tài)分析中是必不可少的工作。油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用模擬法的優(yōu)缺點模擬法的優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點 能重復進行，即“ 多次開發(fā)” 時間短，成本低 可以模擬各種非均質(zhì)情況 缺點缺點 模型

7、有一定的假設條件，與真實情況有差別 模擬需要依賴于油藏的靜、動態(tài)參數(shù) 受計算機計算能力的限制油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用油藏數(shù)值模擬在油田開發(fā)中的作用四、油藏數(shù)模在油田開發(fā)各階段中的作用四、油藏數(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)油藏數(shù)值模擬的油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟主要內(nèi)容和步驟 油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容油藏數(shù)值模擬的步驟油藏數(shù)值模擬的步驟 數(shù)學模型（數(shù)學模型（Mat

8、hematical Model） 數(shù)值模型（數(shù)值模型（Numerical Model） 計算機模型（計算機模型（Computer Model）一、主要內(nèi)容一、主要內(nèi)容油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟 通過離散化，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)學模型2. 建立數(shù)值模型油藏數(shù)

9、值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟3. 建立計算機模型 將資料（靜、動態(tài)）的輸入，系數(shù)矩陣和常數(shù)項的形成，多種解法和結(jié)果的輸出等，編制成計算機程序。 數(shù)值模擬的關鍵是計算的精度和速度。由于計算的精度取決于離散的程度，但離散的程度又決定了計算的速度。這是一對矛盾，要根據(jù)解決問題的需要而選擇離散化程度和計算速度。油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(shù)值模擬油藏數(shù)值模擬操作操作示意圖示意圖輸入資料模擬器計算結(jié)果實測資料歷史擬合動態(tài)預測結(jié)束相符相符修正參數(shù)不符油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(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)格模型建立Flogri

10、d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 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）項目管理數(shù)據(jù)編輯生成報告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（靈敏度試驗（Sensitive Test） 歷史擬合（歷史擬合（History

11、 Match）動態(tài)預測（動態(tài)預測（Performance Prediction）二、主要步驟二、主要步驟油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(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)油藏的實際情況根據(jù)油藏的實際情況 根據(jù)所要解決的問題的要求根據(jù)所要解決的問題的要求油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(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)儲量地質(zhì)靜態(tài)、流體高壓物性、特殊巖心分析、地質(zhì)儲量） 動態(tài)資料動態(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)）3. 靈敏度試驗（靈

12、敏度試驗（Sensitive Test） 目的目的 方法方法油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(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 反問題的多解性反問題的多解性5. 動態(tài)預測（動態(tài)預測（Performance Prediction） 已知日產(chǎn)液，預測壓力、飽和度已知日產(chǎn)液，預測壓力、飽和度 已知井底流壓，預測產(chǎn)量、壓力、飽和度已知井底流壓，預測產(chǎn)量、壓力、飽和度模型與實際油藏的聯(lián)系模型與實際油藏的聯(lián)系 o 模型與實際油藏不完全一樣模型與實際油藏不完全一樣o 進行近似處理進行近似處理o 驗證數(shù)據(jù)的有效性驗證數(shù)據(jù)的有效性o 數(shù)據(jù)

13、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、可行的油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟油藏數(shù)值模擬的主要內(nèi)容和步驟第三節(jié)第三節(jié)油藏數(shù)值模擬的油藏數(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 油藏數(shù)值模擬的發(fā)展概況油藏數(shù)值模擬的發(fā)展概況 目前幾個通用的數(shù)值模擬軟件簡介目前幾個通用的數(shù)值模擬軟件簡介 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)展概況簡介一、發(fā)展概況簡介油藏數(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1.1.國外發(fā)展概況國外發(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年美國年美國等人發(fā)表了等人發(fā)表了“孔隙介質(zhì)

14、中不穩(wěn)定氣體滲孔隙介質(zhì)中不穩(wěn)定氣體滲流的計算流的計算”。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、水三相和各種化學物質(zhì)組分，質(zhì)量守恒化學反應油、氣、水三相和各種化學物質(zhì)組分，質(zhì)量守恒化學反應80年代年代 工業(yè)性應用，向綜合性多功能模型發(fā)展工業(yè)性應用，向綜合性多功能模型發(fā)展90年代年代 工作站數(shù)值模擬工作站數(shù)值模擬

15、90年代末至今年代末至今 微機數(shù)值模擬微機數(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. Chappelear et 2. H.G.Weinstein

16、 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 Project: Gas Cycling of Retrograde

17、 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 Injection Simulators” JPT 1987 Dec

18、. 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 Firoozabadi ,et “ Sixth SPE Compar

19、ative 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 Horizontal Wells Reservoir Simu

20、lationModeling Horizontal Wells Reservoir Simulation” SPE 21221 ,1991. SPE 21221 ,1991.2、國內(nèi)發(fā)展概況、國內(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，引進國外軟件。 86 90年 將油藏數(shù)值模擬軟件研制列為國家“ 七五”攻關項目。 91 95年 推廣使用，并繼續(xù)引進國外先進軟件。 96 至今 成立軟件中心，發(fā)展我國自己的軟件。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2) 取得的主要成果取得的主要成果具備一批國內(nèi)、外先進軟件具備一批國內(nèi)、外先進軟件

21、 黑油模型黑油模型 VIP （Western Atlas); WorkBench (SSI) 熱采模型熱采模型 STARTS (CMG) 化學驅(qū)化學驅(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 自適應隱式自適應隱式 隱式井底壓力隱式井底壓力 預處理共軛梯度法預處理共軛梯度法 前后處理前后處理 動態(tài)存儲分配動態(tài)存儲分配 多模型一體化多模型一體化油藏數(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 二二. .八十年代油藏數(shù)值模擬進展八十年代油藏數(shù)值模擬進展 八十年代，油藏數(shù)值模擬已經(jīng)進入工業(yè)化應用階段，隨著工業(yè)化進程，八十年代，油

22、藏數(shù)值模擬已經(jīng)進入工業(yè)化應用階段，隨著工業(yè)化進程，即應用的拓寬和計算機的發(fā)展，則必然在模型、解法及前后處理等方面有較即應用的拓寬和計算機的發(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。歸納起來有十個方面進展。大的發(fā)展。歸納起來有十個方面進展。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)與地下的滲流力學問題有機地結(jié)合起來。數(shù)值模擬將烴類組分的相態(tài)與地下的滲流力學問題有機地結(jié)合起來。 該模型可

23、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 熱采模型熱采模型 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

24、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) 燃燒動力學燃燒動力學 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 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低聚合物溶液引起的滲透率降低 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)展方向模型

25、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)省時間和內(nèi)存，但穩(wěn)定性差；全隱式方法節(jié)省時間和內(nèi)存，但穩(wěn)定性差；全隱式方法穩(wěn)定性最好，但增加了計算工作量；半隱式方法居中。方法穩(wěn)定性最好，但增加了計算工作量；半隱式方法居中。 自適應隱式方法自適應隱式方法 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。既要計方法各自的優(yōu)點。既要計 算穩(wěn)定，又要節(jié)省計算工作量，產(chǎn)生了自適應隱式方法，算穩(wěn)定，又要節(jié)省計算工作量，產(chǎn)生了自適應隱式方法，即可以根據(jù)

26、每個節(jié)點和每個時間步的具體需要來選擇其即可以根據(jù)每個節(jié)點和每個時間步的具體需要來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)項引起的，并主要由飽和度引起，因此可根據(jù)一個時間步內(nèi)的飽和度主要由飽和度引起，因此可根據(jù)一個時間步內(nèi)的飽和度變化來確定每一個節(jié)點的隱式程度變化來確定每一個節(jié)點的隱式程度. 局部網(wǎng)格的加密技術局部網(wǎng)格的加密技術 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：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

27、劑段塞油藏數(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 線性代數(shù)方程組的解法線性代數(shù)方程組的解法預處理共軛梯度法預處理共軛梯度法 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，采用預處理共軛梯度法年代，采用預處理共軛梯度法 直接解法占用內(nèi)存多，但計算速度快；迭代解法占直接解法占用內(nèi)存多，但計算速度快；迭代解法占用內(nèi)存少，但由于迭代次數(shù)多，而降低計算速度。用內(nèi)存少，但由于迭代次數(shù)多，而降低計算速度。 預處理共軛梯度法適用于解大型稀疏矩陣。預處理預處理共軛梯度法適用于解大型稀疏矩陣。預處理是將稀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

28、極小分解成近似陣，然后用正交極小化使迭代過程沿著最快的方向收斂?；沟^程沿著最快的方向收斂。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)展方向向量化 70年代年代 標量計算，又稱串行運算，即一個時刻內(nèi)只進行一對數(shù)據(jù)標量計算，又稱串行運算，即一個時刻內(nèi)只進行一對數(shù)據(jù)計算。計算。 80年代年代 可以用向量計算機進行向量計算，即一個時刻內(nèi)可使兩個可以用向量計算機進行向量計算，即一個時刻內(nèi)可使兩個數(shù)組內(nèi)各因素同時進行計算，也可以是一個數(shù)和一個數(shù)組內(nèi)的各因素同數(shù)組內(nèi)各因素同時進行計算，也可以是一個數(shù)和一個數(shù)組內(nèi)的各因素同時計算。時計算。 工作站前后處理 前處理：井點靜態(tài)參數(shù)輸入；前處理

29、：井點靜態(tài)參數(shù)輸入； 網(wǎng)格自動剖分、增減；網(wǎng)格自動剖分、增減； 網(wǎng)格數(shù)據(jù)自動形成；網(wǎng)格數(shù)據(jù)自動形成； 等值圖件繪制。等值圖件繪制。 后處理：后處理： 三維參數(shù)場的繪制；三維參數(shù)場的繪制； 儲量豐度圖形化；儲量豐度圖形化； 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)展方向三三. .九十年代油藏數(shù)值模擬進展九十年代油藏數(shù)值模擬進展 九十年代，油藏數(shù)值模擬技術的發(fā)展經(jīng)歷了一次技術革命，即由傳統(tǒng)計算機轉(zhuǎn)變到工作站上來。工作站的發(fā)展不僅促進了數(shù)值模擬的發(fā)展，而且也促進了石油工業(yè)其它使用計算機學科（地震、測井、油藏描述）的進步。石油領域不同學科對

30、工作站的應用反過來促進了跨學科對工作站應用的聯(lián)合。 歸納起來有十個方面的進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程序出現(xiàn)的。它們與主模型之間的聯(lián)系僅以文件的形式出現(xiàn)。 90年代推出一體化軟件，使前后處理程序與主模型組合在一個軟件中，使用公共內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)調(diào)用方便。 如Western Atlas有六個前后處理支持模塊： Prcore 初始化預處理模塊 Prexec 主模型預處理模塊 Gridgenr 網(wǎng)格節(jié)點生成模塊 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

31、向 石油大學自行研制的油藏數(shù)值仿真系統(tǒng)是將油藏靜、動態(tài)參數(shù)處理、油藏井筒一體化數(shù)值模擬軟件、油藏靜動態(tài)圖象分析、油藏開發(fā)經(jīng)濟評價有機組合起來能方便迅速地處理生成油藏模擬要求的各種數(shù)據(jù)，進行油氣田開發(fā)動態(tài)過程的模擬，并對各種參數(shù)場進行實時動態(tài)圖像分析的綜合系統(tǒng)。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)展方向模塊化和集成化80年代軟件大多是以單個軟件形式出現(xiàn)90年代多種軟件統(tǒng)一在一個系統(tǒng)中，如Western Atlas的DESKTOPVIP系統(tǒng)，包括： VIPEncore 黑油模型 VIPComp 組分模型 VIPTherm 熱采模型 VIPDual 裂縫模型 VIPPolyme

32、r 聚合物模型油藏數(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)展方向橫向整合 將地震解釋、測井分析、油藏工程、油將地震解釋、測井分析、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：OASIIS OASIIS 地震解釋地震解釋QUIKWE

33、LL QUIKWELL 測井分析測井分析SIGMAVIEW SIGMAVIEW 油藏描述油藏描述DESKTOPDESKTOPVIP VIP 油藏數(shù)值模擬油藏數(shù)值模擬3DKI 3DKI 三維可視化三維可視化油藏數(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Production Data Analysis Producti

34、on 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 我國自行研制的石油滾動勘探開發(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井分析儲層評價繪圖系統(tǒng)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。 動態(tài)局部網(wǎng)格加密動態(tài)局部網(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)

35、格技術變通網(wǎng)格技術 角點網(wǎng)格角點網(wǎng)格 中垂線網(wǎng)格中垂線網(wǎng)格油藏數(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)展方向數(shù)值解法標準化數(shù)值解法標準化 8080年代年代 預處理共軛梯度法用于五點預處理共軛梯度法用于五點 差分格式和矩陣網(wǎng)格的標準排列差分格式和矩陣網(wǎng)格的標準排列 9090年代年代 預處理共軛梯度法用于九點預處理共軛梯度法用于九點 差分格式和復雜網(wǎng)格系統(tǒng)差分格式和復雜網(wǎng)格系統(tǒng)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)展方向并行計算技術并行計算技術1. 并行算法并行算法區(qū)域分解法區(qū)域分解法負載平衡解法負載平衡解法2. 三個級別實現(xiàn)三個級別實現(xiàn)處理器級：提高處理器（處理

36、器級：提高處理器（CPUCPU）的計算速度的計算速度。多處理器計算機系統(tǒng)：若干個處理器與一個多處理器計算機系統(tǒng)：若干個處理器與一個 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。多計算機系統(tǒng)：由若干個計算機結(jié)點和一個多計算機系統(tǒng)：由若干個計算機結(jié)點和一個 專用的結(jié)點間進行通訊聯(lián)系。專用的結(jié)點間進行通訊聯(lián)系。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水平井模擬技術井筒模型井筒模型油藏模型油藏模型井筒周圍井筒周圍 柱坐標柱坐標油藏油藏 直角坐標直角坐標水平井端部水平井端部 球形坐標

37、球形坐標把井筒水力學與油藏滲流結(jié)合起來把井筒水力學與油藏滲流結(jié)合起來三元復合驅(qū)模擬技術三元復合驅(qū)模擬技術聚合物粘度聚合物粘度多相的相對滲透率和毛管壓力多相的相對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散系數(shù)各組分的擴散系數(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流、擴散引起的組分質(zhì)量守恒方程對流、擴散引起的組分質(zhì)量守恒方程物化參數(shù)確定物化參數(shù)確定解法解法微機化的數(shù)值模擬技術 隨著計算機技術的發(fā)展，在九十年代后期，計算

38、機的內(nèi)存、CPU、硬盤和相應的操作系統(tǒng)均可與工作站相比。因此大部分軟件和中等規(guī)模（10萬節(jié)點）的油藏均可在微機上實現(xiàn)，因此數(shù)模又逐漸向微機方向發(fā)展。四四. .目前比較通用的數(shù)模軟件簡介目前比較通用的數(shù)模軟件簡介 a a、用戶界面好、用戶界面好 b b、計算穩(wěn)定性強、計算穩(wěn)定性強 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 b、網(wǎng)格系統(tǒng)（可沿斷層、邊界分布網(wǎng)格） c、斜井和水平井處理 d、任意切剖技術 e、并行算法 3、WorkBench: USA Simbest a、計算穩(wěn)定 b、圖形編輯功能強 4、C

39、MG: Canada a、熱采、水平井模擬技術五、技術水平五、技術水平1.1.系統(tǒng)功能強系統(tǒng)功能強 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，還可對干氣藏、水平井、裂縫、聚合物、示蹤劑、表面活性劑對干氣藏、水平井、裂縫、聚合物、示蹤劑、表面活性劑、熱采等進行有效地模擬。同時網(wǎng)格系統(tǒng)、局部網(wǎng)格加密、熱采等進行有效地模擬。同時網(wǎng)格系統(tǒng)、局部網(wǎng)格加密、斷層處理技術十分先進。這對于油藏類型多、構(gòu)造復雜、斷層處理技術十分先進。這對于油藏類型多、構(gòu)造復雜等特點十分有用。等特點十分有用。 2.2.一體化技術一體化技術 近幾年數(shù)值模擬的發(fā)展不斷與其它學科相銜接，如