油藏?cái)?shù)值模擬習(xí)題1

1、油藏?cái)?shù)值一、解釋概念1. 模擬: 模擬是利用模型來模擬物理過程。2. 油藏模擬 : 是用油藏模型來研究油藏的各種物理性質(zhì)和流體在其中的流動(dòng)規(guī)律， 以便更好 地認(rèn)識(shí)油層，作出正確的評(píng)價(jià)，確定合理的開發(fā)方案和提高采收率的措施。3. 數(shù)學(xué)模型： 通過求解某一物理過程的數(shù)學(xué)方程組來研究這個(gè)物理過程變化規(guī)律的方法。4. 物理模型 ：根據(jù)相似原理，把自然界中的原型按比例縮小，制成物理模型。然后使原型 中的物理過程按一定的相似關(guān)系在模型中展現(xiàn)。5. 地質(zhì)模型： 詳細(xì)描述油藏地質(zhì)特征包括地層構(gòu)造、沉積相、儲(chǔ)層、油藏類型。6. 數(shù)值模型： 用離散化方法將偏微分方程組轉(zhuǎn)化為有限差分方程組，將其非線性系數(shù)線性 化，

2、得到線性方程組，然后求解。7. 計(jì)算機(jī)模型 ：將各種數(shù)學(xué)模型的計(jì)算方法編制成計(jì)算機(jī)程序，以便用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算得 到需要的各種結(jié)果。8. 離散空間： 離散空間就是把所研究的空間范圍套上某種類型的網(wǎng)格，將其劃分成一定數(shù) 量的單元。9. 離散時(shí)間： 離散時(shí)間就是在所研究的時(shí)間范圍內(nèi)離散成一定數(shù)量的時(shí)間段。10. 標(biāo)準(zhǔn)排列格式： 如果未知數(shù)按線 （行或列） 排列，稱為未知數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)排列格式或自然排 列格式。11. 動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)： 在歷史擬合的基礎(chǔ)上對(duì)未來的開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。12. 靈敏度試驗(yàn)： 將影響開發(fā)指標(biāo)的油層靜態(tài)資料輸入到計(jì)算機(jī)中并人為地加以改變，觀 察它們對(duì)開發(fā)指標(biāo)的影響，從中找出其影響比較大的參數(shù)

3、。13. 半隱式方法： 屬于聯(lián)立求解方法的一種， 聯(lián)立求解油相方程和水相方程， 同時(shí)求出壓力 和飽和度。14. 適定問題： 一個(gè)問題的解存在，唯一且穩(wěn)定時(shí)就稱該問題為適定問題。15. 體積系數(shù)： 流體何種系數(shù) =流體在油層條件下體積 VR 流體在地面條件下的體積 VS。16. 不適定問題： 一個(gè)問題的解存在、唯一且穩(wěn)定， 其中有一個(gè)條件不滿足，則稱該問題為 不適定問題。17. 單相流模型： 描述只有一相流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。18. 兩相流模型： 描述有兩相流體同時(shí)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。19. 三相流模型： 描述有三相流體同時(shí)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。20. 零維模型： 描述均質(zhì)巖石、 均質(zhì)流體性質(zhì)的油藏系統(tǒng)、

4、而且系統(tǒng)內(nèi)的飽和度分布和壓力 分布是連續(xù)的， 油藏內(nèi)任意處的壓力發(fā)生變化時(shí)， 整個(gè)油藏系統(tǒng)內(nèi)的壓力都隨著同時(shí)發(fā)生變 化的一類數(shù)學(xué)模型。21. 一維模型： 描述油藏流體沿一個(gè)方向上發(fā)生流動(dòng)， 而其他兩個(gè)方向上則沒有任何變化的 數(shù)學(xué)模型。22. 二維模型： 描述油藏流體沿二個(gè)方向上同時(shí)發(fā)生流動(dòng)， 而其第三個(gè)方向上沒有任何變化 的數(shù)學(xué)模型。23. 三維模型： 描述油藏流體沿三個(gè)方向上同時(shí)發(fā)生流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。24. 氣藏模型： 描述天然氣氣藏的數(shù)學(xué)模型。 有的氣藏只有天然氣存在， 而有的氣藏不僅有 天然氣存在還有水存在。25. 適用范圍分析： 使用范圍分析是根據(jù)所建立的方程中各個(gè)物理量的大小， 檢查數(shù)

5、學(xué)模型 的適用范圍。26. 對(duì)角排列格式： 這種排列格式是按對(duì)角線逐次編號(hào)， 并由網(wǎng)格的左下解向其右上角編號(hào)， 順次每個(gè)對(duì)角線上依次增多，然后依次減少。27. 點(diǎn)交替排列格式： 這種格式實(shí)際上是將網(wǎng)格單元分為兩組的辦法進(jìn)行周期排列， 其單元 編號(hào)要使相鄰的單元不連續(xù)編號(hào)，這時(shí)個(gè)號(hào)與其鄰號(hào)中間至少還隔著一個(gè)單元。28. 交替對(duì)角排列的格式： 這種排列格式實(shí)際上為交替排列和對(duì)角排列格式的組合。29. 順序求解： 求解兩相流差分方程組中的四個(gè)未知數(shù)時(shí)， 先求得壓力項(xiàng)， 然后再求餉度的 解法。30. 聯(lián)立求解： 求解兩相流差分方程組中的四個(gè)未知數(shù)時(shí)， 同時(shí)求解壓力項(xiàng)和飽和度項(xiàng)的解 法。31. 動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

6、：在歷史擬合的基礎(chǔ)上對(duì)未來的開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。32. 靈敏度試驗(yàn)：將影響開發(fā)指標(biāo)的油層靜態(tài)資料輸入到計(jì)算機(jī)中并人為地加以改變，觀察它們對(duì)開發(fā)指標(biāo)的影響，從中找出其影響比較大的參數(shù)。二、填空題1 認(rèn)識(shí)油田的主要方法有直接觀察法和 模擬法 兩種。2 物理模型可分為定性 模型和 定量 模型兩種；前者主要是為了了解油層中發(fā)生的各種現(xiàn)象，后者主要是為了得到油田開發(fā)過程中的有關(guān)定量指標(biāo) 。3 數(shù)值模擬就是 求解數(shù)學(xué)方程組。4 物理模擬 和數(shù)值模擬 簡(jiǎn)稱為雙模，5 求微分方程數(shù)值解、變分法、有限元法等。6 值模擬輸入的數(shù)據(jù)包括油藏的靜態(tài)數(shù)據(jù) 和生產(chǎn)井/注入井的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。7二階微分方程三種基本類型為：拋物型

7、、 橢圓型 和 雙曲型 。&雙孔隙油藏模型中存在高儲(chǔ)存能力和低流動(dòng)能力的基質(zhì)介質(zhì)以及具有高流動(dòng)能力和低儲(chǔ)存能力的裂縫 9 差分方程組的系數(shù)有顯示、半隱式 和 隱式的處理方法。10.通過電場(chǎng)和滲流場(chǎng)中數(shù)學(xué)方程式相似的特點(diǎn), 中滲流場(chǎng)的規(guī)律。11 .油藏模擬的基礎(chǔ)在于油藏描述和生產(chǎn)動(dòng)態(tài), 的誤差?？梢岳幂^易實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)規(guī)律來研究油層若油層參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致模擬12二維問題離散化后為一組差分方程，其矩陣A的形式取決于 網(wǎng)格排列 格式。13對(duì)于一個(gè)線性代數(shù)方程組得稀疏，系數(shù)未知數(shù) 編號(hào)和排列方法 ，會(huì)明顯地影響到直接求解法的計(jì)算量與儲(chǔ)存量。14. 模型輸入資料的準(zhǔn)備 和模型的合理選擇

8、是正確應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。三、簡(jiǎn)答題1 油藏模擬的優(yōu)缺優(yōu)點(diǎn)？ 答：優(yōu)點(diǎn)： 能夠重復(fù)進(jìn)行可以進(jìn)行所謂“多次開發(fā)”：可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行“開發(fā)”，成本相對(duì)較低； 可以模擬各種非均質(zhì)的情況，因此避免了直接 觀察法的缺點(diǎn)。缺點(diǎn)：若油層參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致模擬的誤差。模型本身有一定 的假設(shè)條件。2.油田的復(fù)雜性包括那些？ 答： 油田的復(fù)雜性； 油層靜態(tài)描述的復(fù)雜性； 油田開 發(fā)動(dòng)態(tài)描述的復(fù)雜性；油田開發(fā)技術(shù)的多樣性。3 油藏?cái)?shù)值模擬的主要用途有哪些？答：油田開發(fā)方案編制過程中的動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)；用于加密調(diào)整，層系調(diào)整、注采系統(tǒng)調(diào)整方案的編制；壓裂、堵水、調(diào)剖等增產(chǎn)工藝措施 的評(píng)價(jià)；注水量、注入

9、壓力、油井產(chǎn)液、流壓調(diào)整；提高采收率技術(shù)評(píng)價(jià)；驅(qū)油機(jī)理 研究。4油藏?cái)?shù)值模擬的主要步驟是什么？答： 油藏動(dòng)、靜態(tài)狀況分析；選擇模型；資料輸入；靈敏度試驗(yàn)；歷史擬合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。5 數(shù)值模擬的準(zhǔn)確程度取決于什么？答： 模型的選擇是否合適； 油層參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確程度；歷史擬合的精度及模擬人員的水平。6建立油藏的數(shù)學(xué)模型要滿足什么條件？答:有描述該油層內(nèi)流體流動(dòng)規(guī)律的偏微分方程（或微分方程組），以及描述流體物理化學(xué)性質(zhì)的狀態(tài)方程；給出定解條件，一般包括初始條件和邊界條件。7 .寫出二維單相流的假設(shè)條件？答：在模型的建立過程中，假定：油藏內(nèi)存在單相流體滲流；油藏等厚； 油藏流體是微可壓縮的；油藏流體滲流

10、符合達(dá)西定律； 考慮巖石各向異性和非均質(zhì)性；不考慮巖石的壓縮性； 不考慮重力的影響。8建立油藏滲流基本微分方程的步驟有那些？答： 在油層內(nèi)取一微元和一段時(shí)間丸； 分析.t時(shí)間內(nèi)流入流出單元體的流體質(zhì)量；分析.t時(shí)間內(nèi)單元體內(nèi)的質(zhì)量增量；根據(jù)質(zhì)量守恒原理，-t時(shí)間內(nèi)質(zhì)量流入流出代數(shù)和應(yīng)恒等于M時(shí)間內(nèi)單元體內(nèi)的質(zhì)量增量，從而建立一個(gè)恒等式； 等式兩邊同除以微單元體的體積與 .t的乘積，并令微元體積趨于 零，.t >0 ;取極限，得到連續(xù)性方程；將達(dá)西定律的速度表達(dá)式代入連續(xù)性方程即得基本微分方程。9.離散化的特點(diǎn)是什么？ 答:離散化的核心就是把整體分割成若干個(gè)小單元，而每個(gè)單元的形狀是規(guī)則的

11、，并可認(rèn)為是均質(zhì)的，從而把形狀不規(guī)則的非均質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為容易計(jì)算的， 形狀規(guī)則的均質(zhì)問題。 不管地層的形狀及非均質(zhì)程度如何，都可以用這個(gè)方法計(jì)算，而 且整個(gè)運(yùn)算是由重復(fù)的簡(jiǎn)單的運(yùn)算構(gòu)成的。這個(gè)方法能夠控制精度。10離散化方法解數(shù)學(xué)模型的主要步驟有哪些？答： 將滲流區(qū)域剖分成單元，然后將單元按一定順序排列； 用網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的壓力（或飽和度）等代替壓力函數(shù)（或飽和度函數(shù)）； 從微分方程出發(fā)，建立起每個(gè)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的壓力 （或飽和度）與其周圍網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的壓力 （或 飽和度）之間的關(guān)系式，將其線性化得到線性關(guān)系式；把每個(gè)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上所建立的方程和在一起，再利用定解條件，使之成為存在唯一解的方程組。解這個(gè)方程組，得到

12、各網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的未知壓力和飽和度。11 歷史擬合的原則是什么？答：主要原則有： 首先檢查使用的數(shù)學(xué)模型是否符合油藏的實(shí)際情況； 選用的數(shù)值方法是否合適；對(duì)油藏地質(zhì)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和多項(xiàng)輸入資料要準(zhǔn)確；要掌握油層物性參數(shù)對(duì)所要擬合的動(dòng)態(tài)參數(shù)的敏感程度，擬合時(shí)盡可能挑選較為敏感的油層物性參數(shù)進(jìn)行修正；應(yīng)盡可能挑選不確定性較大的物性參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，比較可靠的物性參數(shù)盡可能不調(diào)或少調(diào)；對(duì)于一些不輕易改動(dòng)的數(shù)據(jù)在擬合時(shí)要采取慎重的態(tài)度。12 歷史擬合的對(duì)象是什么？ 答：擬合對(duì)象是：油層平均壓力和單井壓力；見水時(shí)間和 含水變化；油氣比的變化。13. 歷史擬合的調(diào)整參數(shù)是什么？答：調(diào)整參數(shù)是：在壓力擬合時(shí)，主要調(diào)整孔隙

13、度、飽 和度、油層綜合壓縮系數(shù)、滲透率及相對(duì)滲透率等；在含水?dāng)M合時(shí)，主要是相對(duì)滲透率曲線的修改。 對(duì)含水率和油氣比的影響因素還有油水界面、油氣界面的位置，如不準(zhǔn)確， 也可適當(dāng)調(diào)整。14. 簡(jiǎn)述什么是歷史擬合？ 答：用已知的地質(zhì)、液體性質(zhì)和特殊巖心分析資料和實(shí)測(cè)的生產(chǎn) 歷史（產(chǎn)量或井底壓力和綜合含水率等）相比較。若發(fā)現(xiàn)兩者之間有相當(dāng)大的差異，則說明我們用的資料與實(shí)際油田資料差異很大，可根據(jù)靈敏度試驗(yàn)結(jié)果逐步修改輸入數(shù)據(jù)，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果一致，這就是歷史擬合。15. 油藏?cái)?shù)值模擬動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)要解決油田開發(fā)中的哪些問題？答：油田開發(fā)方案編制過程中 的動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)；用于加密調(diào)整，層系調(diào)整、注采系統(tǒng)調(diào)整

14、方案的編制；壓裂、堵水、 調(diào)剖等增產(chǎn)工藝措施的評(píng)價(jià)；注水量、注入壓力、油井產(chǎn)液、流壓調(diào)整提高采收率技術(shù) 評(píng)價(jià)；16. 在選擇網(wǎng)格方向時(shí)應(yīng)考慮哪幾個(gè)準(zhǔn)則？答:由于在模型中通常假設(shè)無流動(dòng)邊界，因此網(wǎng)格界限應(yīng)與油藏天然無流動(dòng)邊界（如尖滅、封閉斷層等）相一致。所以在確定最佳重迭之 前，先嘗試圍繞其中心軸做某些旋轉(zhuǎn)；使所選擇的網(wǎng)格能包含全部實(shí)際井位，對(duì)于預(yù)計(jì)要鉆加密井的油藏，則應(yīng)把這些加密井的井位也考慮進(jìn)去；必須考慮流體流動(dòng)和油藏內(nèi)天然勢(shì)梯度的主要方向；應(yīng)考慮油層性質(zhì)變化的方向性，即網(wǎng)格方向應(yīng)與滲透率主軸平行。17. 在選擇網(wǎng)格尺寸時(shí)要考慮哪些因素？答:研究成本；網(wǎng)格間距；最大飽和度變化。18. 為什么

15、有時(shí)要采用局部加密網(wǎng)格或雜交網(wǎng)格？ 答:在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)， 當(dāng)影響因素多而 且影響嚴(yán)重時(shí)，若采用的網(wǎng)格步長(zhǎng)比較大， 則必然會(huì)使計(jì)算值的誤差增大， 為了減少這種誤 差，應(yīng)該用更密的網(wǎng)格來進(jìn)行計(jì)算， 但是網(wǎng)格過密又會(huì)大幅度增加計(jì)算時(shí)間， 所以在井的周 圍應(yīng)用局部加密網(wǎng)格或雜交網(wǎng)格。19. 進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，當(dāng)計(jì)算的含水率高于實(shí)測(cè)值時(shí)，應(yīng)怎樣調(diào)整水相的相對(duì)滲透率曲線,反之又怎樣調(diào)整？ 答：應(yīng)把水的相對(duì)滲透率曲線下移，反之則上移。20. 簡(jiǎn)述氣藏模型的功能及特點(diǎn)？答:描述天然氣氣藏的數(shù)學(xué)模型。 有的氣藏只有天然氣存 在，而有的氣藏不僅有天然氣存在還有水存在。21. 目前階段眾在油藏?cái)?shù)值模擬研究方面追求的

16、目標(biāo)是什么？答:模型基本功能齊全； 方便用戶使用；多種計(jì)算公式選擇； 多種求解方法；井模型的正確處理； 程序優(yōu)化； 模型的統(tǒng)一化。液體性質(zhì)資料：壓力與流體粘度、體積系數(shù)、壓縮系數(shù)之間的關(guān)系； 特殊巖心分析資料:22.油權(quán)威性數(shù)值模擬中需要輸入的油藏靜態(tài)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)井/流入井的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括哪些內(nèi)容？答:油藏靜態(tài)數(shù)據(jù)包括：地質(zhì)靜態(tài)描述資料： 油藏構(gòu)造、原始地層壓力、油藏厚度等；飽和度與相對(duì)滲透率、毛管壓力之間的關(guān)系。生產(chǎn)井/注入井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括：產(chǎn)量、注入量或井底流動(dòng)壓力等。23. 維模型和二維平面模型各自的適用對(duì)象是什么?答：一維模型適用于巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)及 其他線性單一方向流動(dòng)的數(shù)值模擬；二維平面模型

17、一般用于相對(duì)較薄的油層的數(shù)值模擬研 究。24. 簡(jiǎn)述二維兩相流模型的假設(shè)條件？答:油藏中存在油水兩相流體滲流；油層厚度均勻，且與面積相比較??；油藏中巖石和流體均可壓縮；油藏流體滲流符合達(dá)西定律； 油藏巖石具有各向異性和非均質(zhì)性；考慮毛管壓力的影響；不考慮重力的影響。25維徑向流數(shù)值模擬時(shí)，為什么必須采用不均勻網(wǎng)格？答：由于在一維徑向流情況下，靠近井底附近的壓力梯度大，而遠(yuǎn)離井底附近的壓力梯度小，因此，若取均勻網(wǎng)格，則對(duì)于 井底附近來說，由于網(wǎng)格較大不能求得其壓力變化，而遠(yuǎn)離井底地區(qū)，由于壓力變化不大， 相對(duì)來說網(wǎng)格就顯得小了一些。因此，我們必須采用不均勻網(wǎng)格，即靠近井底附近網(wǎng)格取密一些，而沿徑

18、向向外逐漸稀疏。26. 簡(jiǎn)述一維徑向單相流模型的假設(shè)條件？ 油藏中存在單相流體一維徑向滲流； 油藏巖 石和流體是均質(zhì)的;定律； 油藏流體是微可壓縮的； 不考慮重 力的影響；不考慮巖石的壓縮性。27. 簡(jiǎn)述交替方向隱式非迭代法的思路？答:交替方向隱式非迭代法可以歸納為：將油層整個(gè)開發(fā)時(shí)間劃分為一系列時(shí)間步，其每一步又分為兩個(gè)相等的部分。在其頭半步內(nèi)網(wǎng)格沿X方向（即按行）“展開”。而后半步內(nèi)沿 Y方向（按列）“展開”，對(duì)每一時(shí)間步，這樣分兩個(gè)半步重復(fù)計(jì)算，也就是說它將每一時(shí)間步長(zhǎng)分成兩半，在上半步長(zhǎng)對(duì) X方向逐行掃描，并隱式地對(duì)壓力求解。在下半步長(zhǎng)再對(duì)Y方向逐列掃描。28. 簡(jiǎn)述動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的內(nèi)容？ 答:動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)是在歷史擬合的基礎(chǔ)上對(duì)未來的開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，