基于FastCAE的油气藏模拟黑油模型仿真分析应用

在油藏数值模拟领域,黑油模型是最为成熟和广泛应用的模型,成熟地掌握黑油模型的求解、仿真模拟技术对于油气田开发生产具有极强的现实意义.为了加强对石油渗流规律的认识,本文首先通过Python语言实现了黑油模型,并通过Bendiksen、W&G、MAE三种算法进行对比;其次,使用Pyinstaller封装技术将Python语言模型转换成.exe格式的黑油模型数值求解器;最后,将.exe格式的黑油模型求解器引入到FastCAE开源平台中,实现油田场景下可使用的黑油模型的模块化开发.

区域分解法解黑油数值模拟问题的并行计算

区域分解方法是适应并行计算机的工作原理应运而生的偏微分方程数值算法，将它应用于解决三维实际问题且行之有效的并行软件并不多见．本文基于共享内存多处理机并行系统解决一类三维黑油油藏数值模拟问题，分别给出了子结构类型ＤＤＭ和Ｓｃｈｗａｒｚ类型ＤＤＭ两种区域分解方法的并行算法，并进行了比较。

黑油模型和压裂设计软件相结合预测水平井分段压裂产能

克服单纯应用黑油模型模拟水平井水力压裂裂缝计算油井产能方法繁琐的弊端,将压裂设计软件与黑油模型相结合进行水平井分段压裂产能预测,首先应用压裂数据软件进行水平井分段压裂设计,模拟水力压裂裂缝各个参数,然后生成数据文件输入到黑油模型中进行处理,通过黑油模型进行油藏基质、裂缝周围的网格细化,准确捕捉裂缝形态及在其各个不同位置处的流动参数,模拟多层、多相流流体流入裂缝和从裂缝流入井筒的流动,分析裂缝几何形态、导流能力、裂缝位置、间距、裂缝夹角、基质渗透率等参数对产能的影响,模型中考虑了压裂液返排过程,这对低渗油气藏水平井压裂产能预测尤为重要。

用常规黑油模型模拟煤层气开采过程

流体在煤层中的传输机理由两部分组成 ,气体在煤内表面解吸 ,并通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中。若岩块表面甲烷气体的释放速度比气、水相在煤层割理中的流动速度快得多 ,那么在模拟煤层气开采过程时 ,解吸动能可以不考虑。根据这个假设可认为 :在给定压力下煤层吸附的甲烷气体量类似于相应压力下溶解在原油中的气体量 ;煤层中的朗格缪尔等温曲线可视为常规黑油油藏中的溶解气油比曲线。若将煤层表面的吸附气作为不流动油中溶解气来处理 ,那么可用常规黑油模型描述煤层气 ,而不需要对模型源码做任何修改。基于上述思路 ,用黑油模型模拟煤层气开采过程 ,并与用煤层气模拟软件 (COMETPC)的计算结果进行了比较 。

共享环境下黑油模型的并行化

并行油藏数值模拟技术是应建立大型油田开发方案及提高采收率的要求而产生，是随计算机硬件系统的发展而发展的技术。目前我国东部油区各主力油田相继进入油田开发高含水的后期，井越来越密，为了确定剩余油的分布，油藏模拟网格也必须加密。这样，问题的规模就变得越来越大。如何在保证精度的前提下，高效地进行大型油藏模拟成为当前迫切需要解决的问题。随着计算机硬件的发展和成熟，大幅度地提高单ＣＰＵ速度已变得越来越困难，巨型计算机的发展主流方向已经转向研制并行计算机系统。而利用新的并行计算机，开发并行油藏数模软件势在必行。在国内各油田得到广泛应用的ＩＢＯ全隐式三维三相黑油模型软件的基础上，在有６个ＣＰＵ的ＰｏｗｅｒＣｈａｌｅｎｇｅ上对该串行软件实现了全面的并行化，利用若干实际油藏算例对其进行了测试。本文给出了在共享内存并行机上进行油藏模拟软件并行化的思路及方法，及对并行软件的测试结果。按本文方法研制的并行黑油模型软件ＳＰＩＢＯ，计算规模可达４７万网格，运行速度可提高４倍，为油藏工程师进行大规模精细数值模拟工作提供了有效的工具。

一种适于黑油模型并行的快速新解法——改进的GMRES算法

本文应用区域分解算法进行油藏模拟的并行计算研究,寻求可高效并行求解三维三相数值模拟问题的最优算法。在对流行的预处理共轭梯度算法及GMRES算法进行对比研究的基础上,提出了改进的GMRES算法,这种算法具有迭代参数不需优化、收敛快、可得到较精确解等优点。应用该解法对三维三相黑油模型软件进行并行化改造。通过模型及实际油藏计算,比软件原算法及GMRES算法的计算速度得到大幅度提高。并行效率较高,并行化后的模拟软件可以有效地解决大型整装构造油藏的数值模拟问题。

黑油模型的预处理正交极小化解法

数值模拟最终都要归结到大型线性方程组的求解,一个好的数值模拟软件应具备适用范围广、收敛速度快的优点。用IMPES(隐压显饱)法求解黑油模型,引入井底压力为未知数时,压力方程的系数矩阵变成了加边的七对角阵。选择适合求解大型不对称稀疏矩阵的MILU-ORTHOMIN(预处理正交极小化)方法,是预处理共轭梯度法的一种,是MILU(修正不完全因子分解)法和ORTHOMIN(正交极小化)法的有机组合;该方法中MILU法保持了原有稀疏矩阵的稀疏性,节省了存储空间,ORTHOMIN法则大大提高了迭代收敛速度。根据该思想编制了水平井单井模拟器软件,使用IMPES法并隐式处理水平井,取相同的迭代精度,在求解同一个问题时,其迭代收敛速度是Gauss-Seidel(异步迭代)法的100多倍。

单井三维三相黑油模型的建立及自动历史拟合的实现

建立了一个柱坐标系下的三维三相单井黑油模型.通过隐式压力隐式饱和度(IMPlMS)方法对模型进行求解.获得了稳定的压力和饱和度计算结果.在此基础上.建立一个带约束条件的非线性目标函数.运用最优化方法使目标函数达到最小.实现自动历史拟合.从而反求得各地层参数值.另外还对大港油田三口测试井的测试资料进行了自动历史拟合.求得了各自的地层参数值.同时将本文求得的地层参数值与美国SSI软件解释结果及电测解释结果进行了对比.证实了本模型求解结果的可靠性.

黑油模型在凝析油气多相集输管流工艺计算中的应用

采用黑油模型计算凝析油气的热物性参数,并采用经验或半经验关系式计算集输管路的压力、温度,计算精度能够满足要求。在输送压力高于凝析油气露点压力的情况下,首先应考虑采用黑油模型进行工艺计算。

三维三相黑油模型的MILU－CG方法及数值结果比较

本文以参考文献［１］中ＳＰＥ考题设计的三维三相黑油模型的地层参数、ＰＶＴ表及生产方式为模拟的依据，利用ＬＳＯＲ、ＳＳＯＲ－ＣＧ、ＩＬＵ－ＣＧ及ＭＩＬＵ－ＣＧ方法进行模拟，结果表明ＭＩＬＵ－ＣＧ方法较ＬＳＯＲ快１０倍，较ＩＬＵ－ＣＧ也快约１倍。随着问题规模的增加，ＭＩＬＵ－ＣＧ显得更有效，因此是油藏数值模拟中值得重视和推广的好算法。

全隐式黑油模型数值试井理论

针对由于地层有效厚度平面分布可能存在很大差异,导致井显式处理的数值试井软件在应用中遇到困难。提出耦合井储的全隐式黑油模型,采用全隐式离散线性化方法,给出变泡点的数值计算格式。利用UST数值试井软件,研究了三相流试井曲线特征。研究表明,当气组分全溶于油相中时,试井曲线特征与单相类似;当发生变泡点时,压力降落趋势缓,压力导数有一个明显的抖动;对油气水三相,压力导数的径向流段明显变长。

黑油模型井筒控制的全隐式数值处理方法研究

在实际油藏数值模拟中,黑油模型是应用最广泛且被普遍接受的模型。从数学的角度,黑油模型是由一组非线性抛物型偏微分方程、辅助方程以及给定的初边值条件所构成的定解问题。由于井筒附近的非线性程度非常高,因此井筒处理是油藏数值模拟中的重要环节。采用强耦合的全隐式井模型进行求解,在合理处理水头项中的混合流体密度的前提下,对每口井引入三个新的未知变量,在不同的井控条件下,相应的三个未知变量均可以较完整地描述井筒中流体流动,尤其针对比较特殊的交叉流现象,这种强耦合井模型体现了自身的优越性。为了验证该方法的准确性,运用Matlab软件编写程序实现本文算法。最后,针对多个油藏实例,分别在块中心网格和角点网格系统下进行数值计算,并将结果与商业软件Eclipse的运行结果进行比较。吻合效果较好,验证了本文的处理方法科学、准确。

区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术.最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题,但发现存在计算量大、收敛较慢等问题.为此运用整体预处理技术对原方法进行改进,降低了计算复杂性,算法收敛速度有较大提高.当收敛条件较宽时,整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比.实验结果表明,改进算法的模拟计算取得较高加速比.

黑油山井区克拉玛依组油藏螺杆泵冷采适应性分析

螺杆泵冷采是针对非胶结稠油油藏,在开采过程中利用螺杆泵将油和砂同时采出。克拉玛依有着丰富的稠油资源,螺杆泵冷采前景广阔,主要根据螺杆泵冷采的特点对黑油山井区克拉玛依组油藏进行冷采适应性分析。

锦州黑油水化物生成条件及降凝剂抑制影响

利用本研究室具有国际先进水平的气体水化物实验测定装置对锦州凝析气田黑油在乙二醇抑制剂存在下水化物生成规律进行了初步实验研究，分析了在现场工况下已筛选出的降凝剂对乙二醇抑制水化物生成作用的影响规律。

酸性黑油咪唑啉的合成

以酸性黑油为原料合成咪唑啉。考察了物料配比、温度、反应时间等因素对合成的影响，通过正交试验得出了优化工艺条件。对其在旋转挂片腐蚀试验仪内进行了水处理剂缓蚀性能测试。

基于黑油模型的时移地震正演模拟

时移地震的正演模拟是时移地震油藏监测可行性研究的主要手段 ,它将油藏数值模拟通过岩石物理参数属性转换和地震正演模拟联系起来 ,具有重要的理论意义和实用价值。时移地震正演模拟的整个过程为建立油藏初始模型、油藏数值模拟 (建立油藏时间模型 )、岩石物理计算 (流体置换方程 )、地震正演模拟 。

高分辨率层序地层学在地层划分对比中的应用——以黑油山油田克拉玛依组为例

运用高分辨率层序地层学的基准面旋回原理,以钻井、测井资料的综合研究为基础,对黑油山油田克拉玛依组进行高分辨率层序地层学分析,将其划分为超短期、短期和中期3个级次的基准面旋回层序。综合运用标准层对比法、沉积旋回对比法、厚度对比法等多种方法对黑油山油田三叠系克拉玛依组进行地层划分对比,为黑油山油田的油藏精细描述提供了相关数据。

储层建模技术在油藏描述中的应用——以黑油山油田西区为例

针对黑油山油田开发难度大、储层非均质性强的特点,以黑油山油田西区为例,阐述了储层建模技术在油藏描述中的应用。根据地质、地震、测井解释、岩心分析等资料,应用地质统计学随机模拟技术,分析和研究黑油山油田西区的构造特点、沉积相体系和储层物性参数。最后运用建模软件,建立了黑油山油田西区储层构造模型、沉积微相模型和物性参数模型,为油藏数值模拟提供了精确的数据体,为准确评价油气田储层性质及井网加密调整,挖掘剩余油潜力提供了可靠依据。

复杂断块油田黑油模拟所需参数及其处理方法

说明了及时、准确地收集模拟所需参数资料对油藏数值模拟研究的重要性；详细介绍了复杂断块油田进行及油模拟所需的各类参数；对各参数的来源及其确定方法做了具体的阐述，指出了复杂断块油田黑油模拟所需参数在模型中不同于整装油田的材殊反映，及特殊处理方法；最后对数值模拟历史拟合计算中参数的修正方法，提出了针对性的意见。