提高模型收斂性(lesson5)

提高模型收斂性方法講課人：張世明勝利油田地科院，2008.7第一部分收斂報告介紹典型的收斂報告收斂問題都具有一些典型征兆收斂報告有助于發(fā)現(xiàn)不收斂的原因收斂問題幾乎總是由于以下原因造成的：數(shù)據(jù)錯誤書寫錯誤模型設(shè)計其它原因控制收斂報告的關(guān)鍵字：RPTSCHED—‘SUMMARY’’NEWTON’控制收斂報告的關(guān)鍵字：DEBUG—如果item1>1，則DEBUG文件中將屏幕終端的報告信息寫入DEBUG文件中。（練習(xí)）IT—表示非線性迭代的進程，如1，2，3….等。CNV—表示每一相的收斂誤差，規(guī)格化為飽和度的誤差。該值是整個油藏的最大誤差值，其后括號內(nèi)為對應(yīng)的網(wǎng)格塊位置。MATBAL—表示每一相的物質(zhì)平衡誤差，表示為總油藏孔隙體積的分?jǐn)?shù)。DPRESS—表示最大收斂誤差網(wǎng)格在時間步內(nèi)的壓力變化。DSWAT—表示最大收斂誤差網(wǎng)格在時間步內(nèi)的水相飽和度變化。DSGAS—表示最大收斂誤差網(wǎng)格在時間步內(nèi)的氣相飽和度變化。在模型運算過程中，只要沒有達(dá)到由TUNING關(guān)鍵字設(shè)定的收斂誤差和物質(zhì)平衡誤差目標(biāo)界限，程序?qū)⒗^續(xù)運行。因此，為了提高收斂性，而過于放大物質(zhì)平衡誤差及收斂誤差的目標(biāo)界限，結(jié)果往往也并不可取。（如運行時間增長或結(jié)果奇異）LINIT—表示當(dāng)前非線性迭代中線性迭代的次數(shù)。NSCHP—表示為抑制可能的振蕩而改變飽和度變化的次數(shù)。NCHOP—表示為增強穩(wěn)定性而使P、RS、RV降低的變化次數(shù)。NSCHP和NCHOP中任何不為0的情況都將影響非線性迭代的最終物質(zhì)平衡誤差大小。NSTAT1，2，3—表示不同狀態(tài)的網(wǎng)格塊數(shù)，其中1表示不存在液相烴，氣相中的油氣比是變量；2表示存在液、氣兩相烴，氣飽和度是變量；3表示不存在氣相烴，液相中的氣油比是變量。NTRAN—表示相態(tài)發(fā)生變化的網(wǎng)格數(shù)。第二部分關(guān)于收斂性的相關(guān)概念2007年院油藏數(shù)值模擬培訓(xùn)幾個基本概念報告步：報告步是用戶設(shè)置的輸出運行報告的時間間隔。運行報告一般包括產(chǎn)量報告和動態(tài)場（重啟）報告，其內(nèi)容由用戶通過相關(guān)關(guān)鍵字指定。報告步的長短不限，可以為每個月、每季度或每年等等，也可以根據(jù)需要設(shè)置成不等時間間隔的變報告步長?？梢钥闯?，相同的歷史（或預(yù)測）實踐，報告步長越短，則報告步數(shù)越多。由于每一個報告步結(jié)束時要紀(jì)錄用戶指定的大量相關(guān)信息，因而報告步數(shù)的多少在一定程度上會影響到模型的運行時間。幾個基本概念如：限制下一時間步長為0.1天，且隨后的時間步長以10天為上限TUNING0.110.0/ / /時間步：一個報告步包括多個時間步，而時間步是軟件自動設(shè)置（VIP需要用戶設(shè)置），即通過多個時間步的計算來達(dá)到下一個報告步。以ECLIPSE為例，假如報告步為一個月，在缺省條件下，ECLISPE第一個時間步取一天，然后以三倍增加，即第二個時間步取三天，然后取九天，下一個時間步是17天來達(dá)到30天的報告步，然后會以每30天的時間步來計算。時間步可以通過TUNING關(guān)鍵字來修改，該值的設(shè)置應(yīng)根據(jù)模型情況綜合確定，其合理性對于模型運算收斂性的影響是明顯的。幾個基本概念TUNING/ /12 /非線形迭代：一個時間步包括多次非線形迭代。在缺省情況下，如果通過12次的非線形迭代沒有收斂，ECLIPSE將對時間步自動減小10倍。比如下一個時間步應(yīng)該是30天，如果通過12次的迭代計算不能達(dá)到收斂，ECLIPSE將把時間步縮短為3天。3天的時間步如果達(dá)到收斂條件，則下一個時間步將以1.25倍增長，即3.75天，4.68天，……，如果在計算過程中經(jīng)常發(fā)生時間步的截斷，即出現(xiàn)計算的不收斂，則模型計算將很慢。當(dāng)然，一個時間步所允許的最大非線性迭代次數(shù)（如12）是可以通過相關(guān)關(guān)鍵字（如ECLIPSE中的TUNING）來修改的，這樣可以改善模型的收斂性。幾個基本概念TUNING/ /2*25 /線性迭代：一個非線形迭代包括多次線形迭代，線性迭代是用于求解矩陣方程。在缺省情況下，ECLIPSE允許一個非線性迭代內(nèi)部最多可以進行25次的線性迭代，否則視為不收斂。該值也可以通過相關(guān)關(guān)鍵字（如ECLIPSE中的TUNING）來修改的，這樣可以改善模型的收斂性。數(shù)模計算收斂性問題解決方案對于一個確定的模擬模型，其模擬計算的時間在很大程度上取決于時間步的大小。如果模型沒有發(fā)生時間步的截斷而且能保持長的時間步，那表明該模型沒有收斂性問題，反之如果經(jīng)常發(fā)生時間步截斷，那模型收斂性差，計算將很慢。而時間步的大小又主要取決于非線形迭代次數(shù)。如果模型只用一次非線形迭代計算就可以收斂，那表明模型很容易收斂，如果需要2到3次，模型較易收斂，如果需要4到9次，那模型不易收斂，大于10次的話模型可能有問題，如果大于12次，時間步將截斷。因此，如何避免時間步的截斷，是提高模型收斂性的關(guān)鍵問題。在PRT文件中如果看到以下信息：

PROBLEM:ATTIME200DAYS((1-FEB-2009):NON-LINEAREQUATIONCONVERGENCEFAILUREITERATIONLIMITREACHED-TIMESTEPCHOPPEDFROM10STEP20TIME=200.00DAYS(+1.0DAYSCHOP5ITS)(1-FEB-2009)

那表明時間步發(fā)生了截斷。（注：另外如果你見到如下信息：

WARNINGATTIME0.0DAYS(1-MAR-2004):LINEAREQUATIONSNOTFULLYCONVERGED-RUNMAYGOFASTERIFYOUINCREASELITMX(=25-TUNINGKEYWORD)你可以不必管。這只是線形方程不收斂）除了REPT,CHOP外，在RPT文件中還常見以下信息來表明為什么選擇現(xiàn)在的時間步：

INIT:表明是初始時間步

TRNC:為滿足時間截斷誤差

MINS:最小時間步

MAXS:最大時間步

HALF:接近報告步時的時間步取半

DIFF:時間步截斷CHOP之后的增長（在ECLIPSE技術(shù)手冊的第125頁還會找到更多）如果模型中有很多CHOP,DIFF,MINS,那模型有嚴(yán)重的收斂性問題。數(shù)模計算收斂性問題解決方案第三部分模型收斂性原因分析2007年院油藏數(shù)值模擬培訓(xùn)所有用于數(shù)學(xué)方程迭代求解的相關(guān)參數(shù)如果滿足不了計算收斂性條件，都將影響到模型的收斂性。初始化數(shù)據(jù)：包括PVT表、飽和度函數(shù)表、VFP表以及初始化物性參數(shù)分布和流體參數(shù)分布等。模型設(shè)計：主要包括網(wǎng)格設(shè)計及模型計算控制等。PVT表數(shù)據(jù)：1、如果實驗的壓力及氣油比變化范圍太小，而模型運行的壓力(尤其是注水井井底壓力過高)及氣油比變化范圍超過數(shù)據(jù)表提供的區(qū)間大小，則會發(fā)生PVT參數(shù)的外插。在沒有進行人工合理控制的情況下，模型按照自己默認(rèn)的處理方式外插往往會產(chǎn)生沒有實際物力意義的屬性計算（如ECLIPSE軟件內(nèi)部把PVT數(shù)據(jù)存儲為1/B和1/Bμ，在外插過程中1/B和1/Bμ的微小變化會導(dǎo)致其倒數(shù)的巨大變化，從而產(chǎn)生不合理的插值結(jié)果），從而引起收斂性問題。2、PVT數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)光滑性問題，模型在計算求解過程中會對數(shù)據(jù)表在給定的數(shù)據(jù)之間進行線性內(nèi)插，任何一個數(shù)據(jù)點的梯度為無限值都會導(dǎo)致收斂上的困難。3、在沒有實驗數(shù)據(jù)的情況下，通過相關(guān)公式求取或者根據(jù)人為經(jīng)驗給定的PVT數(shù)據(jù)表，往往沒有考慮到油、氣之間的相互協(xié)調(diào)性，會出現(xiàn)不合理的PVT參數(shù)結(jié)果，從而在高壓物性的自檢過程中出現(xiàn)總壓縮系數(shù)為負(fù)值的情況，這顯然是不符合理論規(guī)律的，因而也會產(chǎn)生模型的不收斂性。飽和度表數(shù)據(jù)：飽和度表數(shù)據(jù)包括相對滲透率曲線數(shù)據(jù)和毛管壓力曲線表數(shù)據(jù)。與PVT數(shù)據(jù)表不同，這類數(shù)據(jù)一般不會因為數(shù)據(jù)表物理性質(zhì)的不合理而產(chǎn)生收斂性的問題，往往是由于給定的數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)光滑性及特異性造成的。主要表現(xiàn)在:1、飽和度和相對滲透率/毛管壓力數(shù)據(jù)的小數(shù)點位數(shù)過多；2、飽和度值相鄰太近，導(dǎo)致相滲/毛管壓力曲線的傾角變化太大；3、飽和度有很小的變化而相對滲透率發(fā)生很大的變化。以上現(xiàn)象歸結(jié)為是一類問題，即相對滲透率/毛管壓力曲線傾斜度太大，即曲線在很小飽和度范圍內(nèi)發(fā)生很大變化，從而導(dǎo)致收斂性問題。4、使用飽和度端點標(biāo)定功能后，可能產(chǎn)生標(biāo)定后的相滲曲線傾角太大，或標(biāo)定后的毛管壓力太大。其問題的實質(zhì)與以上相同。VFP表數(shù)據(jù)：1、所建立的VFP表沒有給定包含油藏預(yù)期可能的所有情況下的指標(biāo)（包括產(chǎn)量、壓力、持水率、持氣率等）變化范圍，從而在計算過程中會出現(xiàn)VFP曲線的外推。同所有形式的外推一樣，其結(jié)果不能保證在實際物理意義上的正確性。2、VFP曲線出現(xiàn)交叉。在曲線交叉的地方，對于一口油井，在給定的產(chǎn)量、氣油比及含水情況下，存在兩個可能的井口壓力值。由于模型循環(huán)求解井口壓力值，因此井在交叉點附近附近的井口壓力值操作時就一定會產(chǎn)生收斂性問題。當(dāng)然，并不是所有的曲線交叉都不合理，如果為了表示超聲波流而人為地把井底壓力設(shè)得很高，或者流動的速度超過了腐蝕壓力限制，VFP表自然會出現(xiàn)曲線交叉。這部分叫做VFP表監(jiān)控，可以用一個按鈕檢測相交曲線。儲層屬性參數(shù)：1、儲層屬性參數(shù)對收斂性的影響主要體現(xiàn)在奇異分布上，由于不合理的插值會產(chǎn)生物性平面分布的劇烈變化。這種情況一般發(fā)生在數(shù)值模擬人員利用二維成果自行插值建模或者地質(zhì)人員利用建模軟件建立三維地質(zhì)模型過程中對物性采用隨機模擬?？傊瑑游镄缘钠矫嫫娈愋詣×易兓莾游镄詤?shù)影響收斂性的主要原因。2、在雙重介質(zhì)模型中，極低的基質(zhì)滲透率與極高的裂縫滲透率之間構(gòu)成高滲低孔儲層，基質(zhì)很難給裂縫供油，而裂縫很容易將原油送到井底，兩者之間的巨大差異通常會導(dǎo)致計算上的不收斂。初始化參數(shù)：初始化參數(shù)導(dǎo)致模型不收斂的主要原因是給定的壓力及飽和度分布場在初始狀態(tài)下不平衡，即流體在初始狀態(tài)下會發(fā)生流動，從而導(dǎo)致初始模型不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的模型收斂性一般較差。從應(yīng)用角度出發(fā)，產(chǎn)生模型初始化不平衡的主要原因：1、采用非平衡處理技術(shù)，人工賦予模型壓力及飽和度分布；2、為了擬合初始飽和度分布，人為修改初始化參數(shù)。因為人工設(shè)定的初始化參數(shù)很難保證不破環(huán)流體的平衡條件；3、模型由于其它的原因而沒能達(dá)到零平衡檢查的要求。井?dāng)?shù)據(jù)：1、井?dāng)?shù)據(jù)對計算收斂性的影響主要表現(xiàn)在井軌跡網(wǎng)格化后的不合理及動態(tài)數(shù)據(jù)處理上的不合理。連續(xù)的井軌跡曲線被網(wǎng)格化后一般以之字形在網(wǎng)格中穿過，這樣處理往往會發(fā)生井的實際穿過方向與模型關(guān)鍵字定義的方向不相符，從而導(dǎo)致不收斂。2、由于在網(wǎng)格死活節(jié)點的定義過程當(dāng)中沒有考慮到與井之間的相互關(guān)系，有時會出現(xiàn)井軌跡穿過孤立的網(wǎng)格單元，這樣也會導(dǎo)致模型的計算不收斂。3、動態(tài)數(shù)據(jù)的信息與實際不一致，如某油井在某時刻后停產(chǎn)，而動態(tài)模型中卻仍舊使該井以0產(chǎn)量生產(chǎn)，這樣在運算過程中該井井口產(chǎn)量為零，但井筒之間射孔節(jié)點還會根據(jù)壓力及飽和度變化計算產(chǎn)出量，從而引起計算不收斂。模型文件數(shù)據(jù)：以關(guān)鍵字和相關(guān)參數(shù)信息表征的模型文件數(shù)據(jù)的錯誤排列會引起信息失真，這樣的情況類型多樣，無法一一列舉。但需注意，任何軟件都對模型文件的格式要求有一定的規(guī)定，使用時需謹(jǐn)慎小心為佳。網(wǎng)格參數(shù)：網(wǎng)格的正交性及網(wǎng)格尺寸是影響模型不收斂的主要網(wǎng)格參數(shù)。網(wǎng)格的正交性差，會給矩陣求解帶來困難。極其不規(guī)則或過分扭曲的網(wǎng)格一般正交性差，這往往發(fā)生在運用角點網(wǎng)格描述復(fù)雜斷層或裂縫時。網(wǎng)格尺寸的影響表現(xiàn)在兩方面：1、相鄰網(wǎng)格尺寸相差太大。當(dāng)相鄰網(wǎng)格孔隙體積的大小比值大于1000：1時，很可能大網(wǎng)格就決定了小網(wǎng)格的流動，小網(wǎng)格的飽和度就會發(fā)生很大范圍的波動，實際就無法計算了。2、網(wǎng)格尺寸太小，這樣當(dāng)某網(wǎng)格在一個時間步內(nèi)的流量超過孔隙體積的很多倍時，也可能會有收斂性問題。這種情況通常發(fā)生在尖滅、局部網(wǎng)格加密或徑向模型附近。當(dāng)然，過分地細(xì)化網(wǎng)格也會發(fā)生相同的情況。局部網(wǎng)格加密設(shè)計：在使用局部網(wǎng)格加密模擬后，在求解局部網(wǎng)格加密過程中，會有很多數(shù)據(jù)在全局網(wǎng)格和局部網(wǎng)格之間進行傳遞，由于設(shè)計上的不合理，若果存在壓力及飽和度的分布不連續(xù)光滑，就有可能導(dǎo)致收斂性錯誤。主要表現(xiàn)在：存在局部網(wǎng)格與全局網(wǎng)格之間的物質(zhì)平衡問題，或運算過程中存在由于氣頂膨脹或底水錐進到局部網(wǎng)格內(nèi)部從而發(fā)生流體相變，使得局部網(wǎng)格內(nèi)部小網(wǎng)格與本地全局大網(wǎng)格之間的流體相混和物不同等。模型收斂性控制參數(shù)：為了提高模型計算的收斂性，模擬程序一般提供可供用戶修改的收斂計算參數(shù)關(guān)鍵字。以ECLIPSE為例，該關(guān)鍵字中提供了對時間步長控制、時間截斷和收斂控制、牛頓和線性迭代控制三部分內(nèi)容的相關(guān)參數(shù)設(shè)置，詳細(xì)參數(shù)說明如圖4-1~3。理論上講，該關(guān)鍵字中的任何參數(shù)都可以調(diào)整，但大部分參數(shù)是程序已經(jīng)優(yōu)化好的，一般不需要調(diào)整。在特殊情況下，可以對其中的幾項參數(shù)進行適當(dāng)調(diào)整，以提高模型收斂性。TUNING關(guān)鍵字：TUNING關(guān)鍵字：TUNING關(guān)鍵字：第三部分如何提高模型收斂性PVT表數(shù)據(jù)：首先，要確保給定的PVT數(shù)據(jù)曲線光滑，應(yīng)用時最好利用繪圖工具繪制出所使用的PVT數(shù)據(jù)表，一要符合流體性質(zhì)的變化規(guī)律，二要數(shù)據(jù)分布均勻，曲線光滑。其次，要給足流體PVT性質(zhì)的壓力變化范圍。在應(yīng)用之前，要初步估算模型中可能達(dá)到的壓力區(qū)間，對于得到的流體PVT數(shù)據(jù)中壓力變化范圍不夠的情況，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化趨勢適當(dāng)外推。如果事先不確定在模型運行過程中是否會發(fā)生壓力范圍不夠后的曲線外推情況，可以通過添加EXTRAPMS關(guān)鍵字（ECLIPSE軟件）來要求輸出如果發(fā)生PVT外推情況的警告信息。再者就是避免由于PVT數(shù)據(jù)不合理而出現(xiàn)負(fù)的總壓縮系數(shù)的問題。如果該負(fù)壓縮系數(shù)發(fā)生在油藏壓力范圍之外，可以忽略該警告信息；如果發(fā)生在油藏壓力范圍之間，則必須予以處理，其主要手段是小規(guī)模修改油和氣的體積系數(shù)及原油溶解氣油比。飽和度函數(shù)表數(shù)據(jù)：飽和度函數(shù)表中的相對滲透率及毛管壓力曲線數(shù)據(jù)在保證格式正確，物理性質(zhì)合理的情況下，主要是避免曲線傾角過大的問題。根據(jù)其表現(xiàn)形式，首先要盡量使飽和度、相對滲透率、毛管壓力的數(shù)據(jù)值小數(shù)點后位數(shù)不要超過2；其次是數(shù)據(jù)分布盡量均勻，并檢查曲線導(dǎo)數(shù)變化，保持導(dǎo)數(shù)光滑；三是盡量將束縛水飽和度與臨界水飽和度設(shè)為不同的值；四是在使用毛管壓力標(biāo)定功能時，要用PCW或PCG（ECLIPSE軟件）關(guān)鍵字來控制毛管壓力的最大值；五是在使用相對滲透率端點標(biāo)定功能時，可以運用SCALELIM關(guān)鍵字（ECLIPSE軟件）來控制三點標(biāo)定后所導(dǎo)致的相對滲透率曲線過陡的問題。VFP表數(shù)據(jù)：使用VFP表時，一定要利用VFPi前處理模塊檢查VFP曲線，保證曲線沒有出現(xiàn)交叉現(xiàn)象；另外，根據(jù)油水井的動態(tài)變化情況，給足參數(shù)的變化范圍，防止運用過程中的曲線外插現(xiàn)象?？梢岳藐P(guān)鍵字EXTRAPMS來檢查是否發(fā)生查值現(xiàn)象；特別情況下，還可以利用關(guān)鍵字WVFPEXP來克服由于VFP表的不穩(wěn)定而導(dǎo)致的井口壓力控制下生產(chǎn)的計算不收斂性問題。儲層屬性參數(shù)：儲層屬性參數(shù)最好來自于三維地質(zhì)模型，以確保參數(shù)變化的連續(xù)性；利用數(shù)值模擬前處理模塊建立地質(zhì)模型時，要加強對奇異參數(shù)的控制，使屬性分布更加合理；儲層平面X及Y方向的滲透率一般相等，如確實存在差異，要盡量控制兩者之間的級差；在井連通網(wǎng)格的Z方向滲透率不要設(shè)為0，如果想控制垂向流動，可給一個很小的值；通過隨機模擬產(chǎn)生的屬性場要適當(dāng)控制參數(shù)的上下限，防止儲層的不連續(xù)；雙重介質(zhì)模型中當(dāng)裂縫與基質(zhì)滲透率相差懸殊時，要適當(dāng)減小時間步長。初始化參數(shù)：盡量不要直接為網(wǎng)格賦壓力和飽和度值，而是由模型通過油水界面及參考壓力來進行初始化計算；要想擬合地質(zhì)提供的初始含水飽和度分布，應(yīng)該進行毛管壓力的端點標(biāo)定，這樣毛管壓力會穩(wěn)住每個網(wǎng)格的水，在初始條件下不會流動；可以通過讓模型在沒有任何井的情況下計算十年來檢查初始條件下模型是否穩(wěn)定，如果10年的計算模型壓力和飽和度沒有變化，說明模型初始是穩(wěn)定的；使用飽和度端點標(biāo)定功能時，要注意滿足飽和度端點的一致性要求。井?dāng)?shù)據(jù)：井的軌跡最好通過三維顯示模塊進行檢查，確保其網(wǎng)格化后的失真；如果動態(tài)歷史上井已經(jīng)關(guān)掉，在模擬時不要給零產(chǎn)量，要用關(guān)鍵字把井關(guān)掉；檢查井射孔，盡量使井不要射在孤立的網(wǎng)格上。網(wǎng)格參數(shù)：網(wǎng)格正交性差通常是在建角點網(wǎng)格時為描述斷層或裂縫的走向而造成的。在此情況下，最好能使邊界與主斷層或裂縫走向平行，這樣一方面網(wǎng)格可以很好地描述斷層或裂縫，另一方面正交性也很好;在平面上最好讓網(wǎng)格大小能夠較均勻，在沒有井的地方網(wǎng)格可以很大，但最好能夠從大到小均勻過渡；縱向上有的層厚，有的薄，最好把厚層能再細(xì)分；在檢查模型時應(yīng)該每層每層都在三維顯示中檢查；在ECLIPSE里用MINPV關(guān)鍵字可以把小于設(shè)定孔隙體積的網(wǎng)格設(shè)為死網(wǎng)格。局部網(wǎng)格加密設(shè)計：如果要研究錐進動態(tài)，擴大加密區(qū)域使之覆蓋整個錐進區(qū)；徑向局部網(wǎng)格加密時里面最小的網(wǎng)格不要太??；如果因使用局部網(wǎng)格加密限制了時間步長，可以增加TUNING中的TRGFIP從0.025到0.25；如果由于某個局部加密網(wǎng)格影響模型運算，可用LGRLOCK（全隱式求解）加快計算速度。模型收斂性控制參數(shù)：如果模型數(shù)據(jù)沒有問題，可以調(diào)整模擬器的收斂計算參數(shù)，對于ECLIPSE，通常調(diào)整的參數(shù)有：調(diào)整TUNING中的最大時間步。如果模型每計算到30天就會截斷時間步，可以將最大時間步調(diào)整為20天，這樣計算會快很多；調(diào)整TUNING中的最大線形迭代次數(shù)增大到70次；降低TUNING中的線形收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)。時間步的選擇通常受到報告步及TTE的限制，時間步不能太大，尤其存在油井重大措施變更時。對于試井分析，第一時間步長可以相當(dāng)?shù)男。?0秒）。當(dāng)存在井組控制時，可以用NUPCOL設(shè)置更新井目標(biāo)的非線性迭代次數(shù)，越大產(chǎn)量目標(biāo)越精確。或者用GCONTOL設(shè)置井組控制的目標(biāo)誤差。關(guān)鍵字NSTACK通過提供存儲以前前的部分解的空間從而有助于收斂。將LTIMAX及NSTACK同時增大對收斂性的影響很小，相反會劇烈地增大模型運算的存儲量。因此，NSTACK通常小于或等于LITMAX，但千萬不要為負(fù)，也不要太小。處理的辦法是：減小TUNING中的TSMAXZ（時間步長），減小線性收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)（TRGLCV和XXXLCV），應(yīng)用TUNINGDP關(guān)鍵字。TUNINGDP的目的是自動減小線性收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)（TRGLCV和XXXLCV）改變求解標(biāo)準(zhǔn)，可以對大的產(chǎn)量情況求解提高速度。另外，在RPTSCHED中設(shè)置‘SUMMARY’和‘NEWTON=2’，從而在*.PRT文件中輸出收斂報告情況。從中分析：如果總是由于某個網(wǎng)格節(jié)點而使計算不收斂，則可以孤立該網(wǎng)格。如果存在網(wǎng)格節(jié)點不斷的相變，即*.RPT文件中有NTRAN不斷波動，則應(yīng)調(diào)整TUNING中的TRGLCV和XXXLCV。END模型不收斂的原因:

網(wǎng)格參數(shù)，屬性參數(shù)，流體PVT參數(shù)，巖石相滲曲線，毛管壓力曲線，相滲曲線端點標(biāo)定，初始化，井軌跡，垂直管流表等。數(shù)模計算收斂性問題解決方案數(shù)模計算收斂性問題解決方案網(wǎng)格部分：

網(wǎng)格正交性差和網(wǎng)格尺寸相差太大是導(dǎo)致不收斂的主要原因之一。正交性差會給矩陣求解帶來困難，而網(wǎng)格尺寸相差大會導(dǎo)致孔隙體積相差很大，大孔隙體積流到小孔隙體積常會造成不收斂。解決辦法：

1、網(wǎng)格正交性差通常是在建角點網(wǎng)格時為描述斷層或裂縫的走向而造成的。在此情況下，最好能使邊界與主斷層或裂縫走向平行，這樣一方面網(wǎng)格可以很好地描述斷層或裂縫，另一方面正交性也很好。

2、在平面上最好讓網(wǎng)格大小能夠較均勻，在沒有井的地方網(wǎng)格可以很大，但最好能夠從大到小均勻過渡?？v向上有的層厚，有的薄，最好把厚層能再細(xì)分。在檢查模型時應(yīng)該每層每層都在三維顯示中檢查。徑向局部網(wǎng)格加密時里面最小的網(wǎng)格不要太小。

3、在ECLIPSE里用MINPV關(guān)鍵字可以把小于設(shè)定孔隙體積的網(wǎng)格設(shè)為死網(wǎng)格，這樣通常會有用。數(shù)模計算收斂性問題解決方案數(shù)模計算收斂性問題解決方案屬性參數(shù)部分：

不合理的插值計算會導(dǎo)致屬性分布很差，如果是從地質(zhì)模型粗化為數(shù)模模型，通常問題不大，只是有時候數(shù)模人員自己插值時會有問題。隨機建模的屬性分布往往也會產(chǎn)生平面的劇烈變化。

解決辦法：

有可能盡量用地質(zhì)模型的數(shù)據(jù)，自己插值時可以加一些控制點使屬性合理分布。X,Y方向的滲透率最好相等或級差不大。在井連通網(wǎng)格的Z方向滲透率不要設(shè)為0，如果想控制垂向流動，可給一個很小的值。數(shù)模計算收斂性問題解決方案屬性參數(shù)部分：

雙重孔隙儲層中，致密的基質(zhì)，導(dǎo)致<1mD的滲透率和小的基質(zhì)與裂縫之間流體交換以及高的裂縫與裂縫之間的高滲低孔。

解決辦法：

采用小的時間步，因為基質(zhì)很難給裂縫供液，裂縫很容易流入到井底生產(chǎn)。流體PVT參數(shù)：

流體PVT參數(shù)會有兩種可能的問題，一是數(shù)據(jù)不合理導(dǎo)致了負(fù)總壓縮系數(shù)，二是壓力或氣油比范圍給的不夠?qū)е履Ｐ蛯VT參數(shù)進行了外插。

數(shù)模計算收斂性問題解決方案解決辦法：

1、

檢查PRT文件中的WARNING信息，如果在油藏壓力范圍內(nèi)有負(fù)總壓縮系數(shù)的警告，應(yīng)該修改PVT參數(shù)，否則的化會有收斂性問題。如果負(fù)總壓縮系數(shù)是在油藏壓力范圍之外，可以忽略該警告。此部分的修改主要可以小規(guī)模修改油和氣的FVF和RS。關(guān)于ECLIPSE如何計算負(fù)總壓縮系數(shù)，參照ECLIPSE技術(shù)手冊第936頁。*.DBG文件中可以查看該情況。

2、在ECLIPSE中加EXTRAPMS關(guān)鍵字可以要求輸出如果發(fā)生PVT插值后的警告信息。在提供PVT表時，壓力應(yīng)該覆蓋所有范圍，包括注水后的壓力上升。RS值也應(yīng)該考慮到氣在油中的重新溶解。數(shù)模計算收斂性問題解決方案數(shù)模計算收斂性問題解決方案通常而言，黑油模型中，對于某單個油藏流體，即使存在兩相間的質(zhì)量傳遞，流體（油氣混和物）的總壓縮系數(shù)為正值（綜合體積系數(shù)隨壓力增大單調(diào)遞減）。然而，眾所周知，有時由于氣體的溶解，使得原油在地層壓力增大的過程中體積膨脹。隨著壓力的增大，如果氣體體積的降低小于原油體積的膨脹，則油氣混和物的總體積增大，從而出現(xiàn)負(fù)的壓縮系數(shù)。假設(shè)地面條件下體積為Vg的氣和體積為Vo的油混合壓縮在壓力為P，體積為V的條件下達(dá)到平衡，則油、氣組分的平衡方程為：當(dāng)氣液體系的壓力增大時，混合物的體積在理論上會減小，其壓縮系數(shù)為：數(shù)模計算收斂性問題解決方案按照油、氣兩相分別表示，其壓縮系數(shù)為：又因為：則：所以：因此：數(shù)模計算收斂性問題解決方案BoPBgP(P>Pb)(P<Pb)RsP數(shù)模計算收斂性問題解決方案BoPBgP(P>Pb)(P<Pb)RsP

如果總壓縮系數(shù)為負(fù)出現(xiàn)在飽和壓力以下階段，要保證總壓縮系數(shù)為正，調(diào)整PVTO的主要手段是：

減小飽和壓力以下階段Bo的斜率，或者增大飽和壓力以下階段Rs的斜率，或者增大飽和壓力以下階段的Bg。當(dāng)Sg很大時，總壓縮系數(shù)為負(fù)的可能性就大大減少。數(shù)模計算收斂性問題解決方案PVDG

--PGBGVISG

14.7177.5060.0086

264.711.2180.0098

514.75.9430.0111

1014.73.1080.0135

2014.71.6140.0182

2514.71.3060.0205

3014.71.0980.0228

4014.70.8350.0272

5014.70.6750.0314

6014.70.5680.0355

7014.70.4900.0394

8014.70.4320.0432

9014.70.3860.0468

/

PVTO

--RS(PBUB)OBOVISO

0.006114.71.1170.994/--saturated

0.0944264.71.1600.953/--saturated

0.1776514.71.2020.913/--saturated

0.33841014.71.2840.838/--saturated

0.64922014.71.4350.706/--saturated

0.80142514.71.5050.648/--saturated

0.95203014.71.5710.595/--saturated

1.24974014.71.6910.502--Psat

5014.71.6680.549

6014.71.6460.597

7014.71.6230.645

8014.71.6010.692

9014.71.5780.740/

/在ECL中，在任何一個PVT區(qū)域，ECLIPSE選擇油、氣PVT表上的整個壓力區(qū)間范圍，然后等分為30個間隔壓力點，分別計算每一個點的總壓縮系數(shù)。如果在PVTO表中給定的壓力范圍高于泡點壓力（或PVTG表中給定的壓力范圍高于露點壓力），則ECLIPSE被迫沿著飽和線在高于飽和壓力（泡點或露點）以上的壓力段進行外推（依照Rs,1/Bo,1/(Bo*Visco),Rv,1/Bg，1/(Bg*Viscg)線形外推），這樣就可能產(chǎn)生負(fù)的總壓縮系數(shù)。如左例，PVTO和PVDG用一條未飽和的線定義，ECLIPSE肯定沿著飽和線外推Bo和Rs（在4014.7和9014.7之間）。這樣就會導(dǎo)致計算出負(fù)的壓縮系數(shù)。因此，建議在PVTO表中，給定一組不同的飽和壓力和對應(yīng)的未飽和線，并使最大飽和壓力與PVDG表中的最大壓力相等，這樣避免在高于最大Rs的壓力區(qū)域發(fā)生外推。PVTG表的處理方式與之類似。改變后的PVTO見下頁。

數(shù)模計算收斂性問題解決方案該PVTO表中，存在多條未飽和的線。因為在整個PVDG的壓力變化范圍內(nèi)都存在飽和的PVT數(shù)據(jù)，這樣ECLIPSE就不會再沿著飽和線對PVT數(shù)據(jù)進行外推。PVTO

--RS(PBUB)OBOVISO

0.006114.71.1170.994/

0.0944264.71.1600.953/

0.1776514.71.2020.913/

0.33841014.71.2840.838/

0.64922014.71.4350.706/

0.80142514.71.5050.648/

0.95203014.71.5710.595/

1.24974014.71.6910.502--Psat

5014.71.6680.549

6014.71.6460.597

7014.71.6230.645

8014.71.6010.692

9014.71.5780.740/

1.54365014.71.7960.423--saturated

6014.71.7720.463

7014.71.7480.503

8014.71.7240.543

9014.71.7000.583/

1.83466014.71.8860.356--saturated

7014.71.8610.390

8014.71.8350.424

9014.71.8100.458/

2.12327014.71.9600.300--saturated

8014.71.9340.329

9014.71.9080.357/

2.40978014.72.0190.253--saturated

9014.71.9920.277/

2.69459014.72.0630.213--saturated

10014.72.0350.234/

/BoPRsPBoPRsP數(shù)模計算收斂性問題解決方案巖石相滲曲線和毛管壓力曲線：

ECLIPSE不會對輸入模型的相滲曲線和毛管壓力曲線進行光滑，將會應(yīng)用每一個輸入飽和度和相滲值，所以要保證輸入的參數(shù)是合理的。通常的問題有：

（1）：飽和度和相對滲透率的數(shù)據(jù)位數(shù)過多。

（2）：飽和度值太接近，導(dǎo)致相滲曲線的傾角變化很大。

（3）：飽和度有很小變化但相對滲透率發(fā)生了很大變化。解決辦法：

（1）：飽和度和相對滲透率最多給兩位小數(shù)就夠了。

（2）：檢查相滲曲線的導(dǎo)數(shù)，導(dǎo)數(shù)要光滑。

（3）：將臨界飽和度和束縛飽和度設(shè)為不同的值。

數(shù)模計算收斂性問題解決方案端點標(biāo)定：

在應(yīng)用端點標(biāo)定時，有時標(biāo)定完后的相滲曲線傾角很大，標(biāo)定后的毛管很大。

解決辦法：

在三維顯示中檢查標(biāo)定完的PCW,可以給PCW一個最大值來控制毛管壓力。

輸出每個網(wǎng)格標(biāo)定后的相滲曲線進行檢查。

數(shù)模計算收斂性問題解決方案初始化：

初始化最容易發(fā)生的問題是在初始時模型不穩(wěn)定，流體在初始條件下就會發(fā)生流動，這也會導(dǎo)致模型不收斂。造成模型初始不穩(wěn)定的主要有：

（1）手工賦網(wǎng)格飽和度和壓力值。

（2）擬合初始含水飽和度。解決辦法：

（1）盡量不要直接為網(wǎng)格賦壓力和飽和度值，盡量由模型通過油水界面及參考壓力來進行初始化計算。

（2）要想擬合地質(zhì)提供的初始含水飽和度分布，應(yīng)該進行毛管壓力的端點標(biāo)定，這樣毛管壓力會穩(wěn)住每個網(wǎng)格的水，在初始條件下不會流動。

（3）可以通過讓模型在沒有任何井的情況下計算十年來檢查初始條件下模型是否穩(wěn)定，如果10年的計算模型壓力和飽和度沒有變化，說明模型初始是穩(wěn)定的。

數(shù)模計算收斂性問題解決方案數(shù)模計算收斂性問題解決方案井軌跡：

在進行井處理時井可能以之字型在網(wǎng)格中竄過，有可能發(fā)生井的實際竄過方向與模型關(guān)鍵字定義的方向不符，這也會導(dǎo)致不收斂。

解決辦法：

（1）在三維顯示中檢查井軌跡。

（2）如果井已經(jīng)關(guān)掉，在模擬時不要給零產(chǎn)量，要用關(guān)鍵字把井關(guān)掉。

（3）檢查井射孔，井不要射在孤立的網(wǎng)格上。

數(shù)模計算收斂性問題解決方案垂直管流曲線：

有了垂直管流曲線很容易導(dǎo)致模型不收斂，這有兩種可能：

（1）曲線有交叉。

（2）曲線發(fā)生了外插。

解決辦法：

（1）用前處理軟件（ECLIPSE中的VFPi)檢查曲線。

（2）在ECLIPSE中加EXTRAPMS關(guān)鍵字可以要求輸出如果發(fā)生VFP插值后的警告信息。

（3）曲線應(yīng)該覆蓋所有井口壓力，含水，油氣比及產(chǎn)量。（4）在ECLIPSE用WVFPEXP。數(shù)模計算收斂性問題解決方案其他解決辦法：

如果模型數(shù)據(jù)沒有問題，可以調(diào)整模擬器的收斂計算參數(shù)，對于ECLIPSE，可以做以下調(diào)整：

（1）調(diào)整TUNING中的最大時間步。如果模型每計算到30天就會截斷時間步，可以將最大時間步調(diào)整為20天，這樣計算會快很多。

（2）調(diào)整TUNING中的最大線形迭代次數(shù)到70次。

（3）降低TUNING中的線形收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)。第一部分—時間步長控制 缺省值 IMPLICIT IMPESTSITNI 下一個時間步的最大長度 1.0 1.0TSMAXZ 下一個時間步的最大時間步長 365.0 365.0TSMINZ 所有時間步長的最少長度 0.1 0.1TSMCHP 最小可切片時間步長 0.15 0.15TSFMAX 最大時間步長增加系數(shù) 3.0 3.0TSFMIN 最小時間步長減少系數(shù) 0.3 0.3TSFCNV 收斂失敗后時間步長度減少的系數(shù)0.1 0.1TFDIFF 收斂失敗后最大增量系數(shù) 1.25 1.25THRHPT 最大流量比率 1E20 0.2TSINIT,TSMAXZ,TSMINZ,TSMCHP的單位是天（公制或英制），小時（實驗室）TUNING關(guān)鍵字：數(shù)模計算收斂性問題解決方案第二部分時間截斷和收斂控制 缺省值 IMPLICIT IMPESTRGTTE 目標(biāo)TTE誤差 0.1 1.0TRGCNV 目標(biāo)非線性收斂誤差 0.001 0.5TRGMBE 目標(biāo)物質(zhì)平衡誤差 1.0E-7 1.0E-7TRGLCV 目標(biāo)線性收斂誤差 0.0001 0.00001XXXTTE 最大TTE誤差 10.0 10.0XXXCNV 最大非線性收斂誤差 0.01 0.75XXXMBE 最大物質(zhì)平衡誤差 1.E-6 1.E-6XXXLCV 最大線性收斂誤差 0.001 0.0001XXXWFL 最大井流動收斂誤差 0.001 0.001TRGFIP 在LGRruns中目標(biāo)流體儲量誤差 0.025 0.025TRGSFT 目標(biāo)表面活性劑改變量 （Eclipse200） 不限制最大值總要比目標(biāo)值大，那么Eclipse將迭代目標(biāo)值，但如果所有最大允許誤差得到滿足的話，時間步長就被采用。數(shù)模計算收斂性問題解決方案數(shù)模計算收斂性問題解決方案第三部分牛頓和線性迭代控制 缺省值