《油藏?cái)?shù)值模擬方法與應(yīng)用2》課程教學(xué)大綱

《油藏?cái)?shù)值模擬方法與應(yīng)用2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱油藏?cái)?shù)值模擬方法與應(yīng)用ReservoirNumericalSimulationMethodandApplication課程編碼SPE124021021開(kāi)課院部石油工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)油藏?cái)?shù)值模擬方法與應(yīng)用教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)34講授26實(shí)驗(yàn)0上機(jī)8實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)34適用專業(yè)石油工程授課語(yǔ)言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、線性代數(shù)、油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)學(xué)、油層物理、滲流力學(xué)、油藏工程課程簡(jiǎn)介（限選）本課程為石油工程專業(yè)的選修課，是以滲流力學(xué)、偏微分方程數(shù)值解為理論基礎(chǔ)，集石油地質(zhì)、油層物理、油藏工程等多學(xué)科于一體的綜合性工程應(yīng)用課程，是以理論方法講授為主線、以應(yīng)用能力培養(yǎng)為目的的有機(jī)教學(xué)體系。主要講授油藏?cái)?shù)值模擬的基本內(nèi)容、原理和方法，主要內(nèi)容包括油藏?cái)?shù)值模擬簡(jiǎn)介、基本數(shù)學(xué)模型、有限差分?jǐn)?shù)值求解、一維油藏的數(shù)值模擬方法、數(shù)值模擬技術(shù)在油氣田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，同時(shí)介紹一種主流油藏?cái)?shù)值模擬軟件的具體應(yīng)用和操作過(guò)程。本課程旨在培養(yǎng)大學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和計(jì)算機(jī)工具分析解決油氣田開(kāi)發(fā)問(wèn)題的基本能力，為大學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)科研和實(shí)際生產(chǎn)工作奠定基礎(chǔ)。Thiscourseisanelectivecourseforstudentsofpetroleumengineeringmajors,andacomprehensivecourseforengineeringapplicationsbasedontheknowledgeoffluidMechanics,numericalsolutionofpartialdifferentialequation,petroleumgeology,reservoirphysicsandreservoirengineering.Inaddition,itisalsoateachingsystemtoimprovestudents'applicationabilitybyteachingtheoryandmethods.Coursecontentsmainlyincludebriefintroductionofreservoirnumericalsimulation,basicmathematicalmodels,constructionofdifferentialequations,one-dimensionalreservoirnumericalsimulationmethods,applicationsofreservoirnumericalsimulationintheoilandgasfielddevelopment,andthedetailedoperationandapplicationofawidelyusednumericalsimulationsoftware.Moreover,thecourseaimstoletthestudentsacquiretheabilityofsolvingtheproblemsinreservoirdevelopmentbycombiningthebasictheory,professionalknowledgeandcomputertogetherandlaysthefoundationofscientificresearchandworkaftertheirgraduations.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：認(rèn)識(shí)油氣田開(kāi)發(fā)的任務(wù)以及油藏描述的主要方法，能夠分析油藏?cái)?shù)值模擬在油氣田開(kāi)發(fā)工程中的地位和作用，了解油藏?cái)?shù)值模擬新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)。是2.12.12M2目標(biāo)2：掌握單相流、兩相流的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方法、能夠分析組分模型、黑油模型的數(shù)學(xué)模型及主要特點(diǎn)，能夠?qū)?jiǎn)單數(shù)學(xué)模型進(jìn)行差分離散并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。是1.11.13M3目標(biāo)3：熟悉油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和方法步驟，掌握數(shù)值模擬技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用；能夠應(yīng)用一種主流商業(yè)油藏?cái)?shù)值模擬軟件，編輯搭建簡(jiǎn)單的數(shù)值模型，開(kāi)展基本的數(shù)值模擬計(jì)算、歷史擬合、結(jié)果分析及方案優(yōu)選。是5.25.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1緒論緒論引入油藏?cái)?shù)值模擬的基本概念，介紹解析解與數(shù)值解的主要區(qū)別。M11講授//2第一章第一章油藏?cái)?shù)值模擬簡(jiǎn)介本章重點(diǎn)難點(diǎn)：油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容、操作過(guò)程、在油田開(kāi)發(fā)不同階段的作用。////31.11.1油藏?cái)?shù)值模擬在油田開(kāi)發(fā)中的作用油藏描述的方法，油藏?cái)?shù)值模擬在油田開(kāi)發(fā)不同階段的作用。M11講授1自學(xué)、討論41.21.2油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和過(guò)程油藏?cái)?shù)值模擬的主要內(nèi)容和過(guò)程。M11講授//51.31.3油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向油藏?cái)?shù)值模擬的發(fā)展概況和發(fā)展方向。M11講授2自學(xué)、作業(yè)6第二章第二章基本數(shù)學(xué)模型本章重點(diǎn)難點(diǎn)：?jiǎn)蜗嗔?、兩相流的?shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型的一般式，多組分模型和黑油模型。////72.12.1數(shù)學(xué)模型的構(gòu)成及建立步驟構(gòu)成數(shù)學(xué)模型的基本方程，建立數(shù)學(xué)模型的步驟。M20.5講授//82.22.2單相流的數(shù)學(xué)模型一維單相流的數(shù)學(xué)模型，三維單相流的數(shù)學(xué)模型。M21講授2自學(xué)、討論92.32.3兩相流的數(shù)學(xué)模型一維油水兩相流的數(shù)學(xué)模型，二維氣水兩相流的數(shù)學(xué)模型。M21講授//102.42.4數(shù)學(xué)模型的一般式數(shù)學(xué)模型的一般式。M20.5講授2自學(xué)、作業(yè)112.52.5多組分模型多組分模型的推導(dǎo)，未知量及輔助方程分析。M21講授//122.62.6黑油模型黑油模型的推導(dǎo)，未知量及輔助方程分析。M21講授//132.72.7定解條件初始條件，邊界條件。討論課：數(shù)學(xué)模型的基本構(gòu)成，建立數(shù)學(xué)模型的方法及步驟，并討論推導(dǎo)一維徑向流的數(shù)學(xué)模型。M21講授、討論2自學(xué)、作業(yè)14第三章第三章差分方程組的建立本章重點(diǎn)難點(diǎn)：離散化、網(wǎng)格系統(tǒng)、顯式差分、隱式差分、差分方程的穩(wěn)定性。////153.13.1基本有限差分空間離散和時(shí)間離散，塊中心網(wǎng)格和點(diǎn)中心網(wǎng)格系統(tǒng)，一階前差商、后差商、中心差商，等距離網(wǎng)格和不等距網(wǎng)格下的二階差商。M21講授2自學(xué)、討論163.23.2差分方程組的建立顯式差分格式，隱式差分格式，Crank－Nicolson差分格式。M21講授//173.33.3網(wǎng)格排列格式及其系數(shù)矩陣標(biāo)準(zhǔn)排列格式，對(duì)角排列格式，點(diǎn)交替排列格式，交替對(duì)角排列格式。M21講授2自學(xué)、作業(yè)183.43.4差分方程的穩(wěn)定性分析差分方程的相容性，穩(wěn)定性。M20.5講授//193.53.5邊界條件的處理外邊界（定壓、定流量）條件的處理，內(nèi)邊界（定產(chǎn)量、定井底流壓）條件的處理。討論課：顯式、隱身、Crank－Nicolson差分格式的異同之處。M20.5講授、討論2自學(xué)、作業(yè)20第四章第四章線性代數(shù)方程組的解法本章重點(diǎn)難點(diǎn)：線性代數(shù)方程組的直接解法和迭代解法。////214.14.1線性代數(shù)方程組的直接解法簡(jiǎn)介高斯消元法，LU分解法，D4排列格式算法。///自學(xué)224.24.2線性代數(shù)方程組的迭代解法簡(jiǎn)介簡(jiǎn)單迭代法，高斯－賽德?tīng)柕?，松弛法?//自學(xué)23第五章第五章一維油藏的數(shù)值模擬方法本章重點(diǎn)難點(diǎn)：一維油、水兩相流的IMPES求解方法；壓力方程、飽和度方程，上游權(quán)方法，非線性系數(shù)的處理方法。////245.15.1一維油、水兩相水驅(qū)油的數(shù)值模擬方法數(shù)學(xué)模型的建立，數(shù)學(xué)模型的求解方法及參數(shù)處理，差分方程組的建立及求解。M2,M32講授2自學(xué)、討論25第六章第六章數(shù)值模擬技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用本章重點(diǎn)難點(diǎn)：油藏?cái)?shù)值模擬應(yīng)用的步驟和方法。////266.16.1油藏?cái)?shù)值模擬實(shí)例典型區(qū)塊數(shù)值模擬模型的建立、歷史擬合及方案優(yōu)化。討論課：油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及具體領(lǐng)域應(yīng)用。M32講授//27第七章第七章數(shù)值模擬軟件應(yīng)用本章重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)值模擬軟件操作方法。////287.17.1油藏地質(zhì)模型建立模塊操作流程井位導(dǎo)入、網(wǎng)格劃分、構(gòu)造和屬性模型建立。M32講授2自學(xué)、討論297.27.2數(shù)值模擬模型建立模塊操作流程流體高壓物性、相對(duì)滲透率曲線、初始條件、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)定義。M32講授2自學(xué)、討論307.37.3模擬結(jié)果可視化分析模塊操作流程生產(chǎn)動(dòng)態(tài)擬合及分析、場(chǎng)數(shù)據(jù)模擬結(jié)果分析。M32講授2自學(xué)、討論317.47.4開(kāi)發(fā)方案效果預(yù)測(cè)影響因素分析、方案優(yōu)化。M32講授、討論2研討報(bào)告32上機(jī)1上機(jī)1：油藏地質(zhì)模型的建立油藏地質(zhì)模型的建立。M32數(shù)模軟件基本操作2自學(xué)、討論33上機(jī)2上機(jī)2：數(shù)值模擬模型的建立數(shù)值模擬模型的建立。M32數(shù)模軟件基本操作2自學(xué)、討論34上機(jī)3上機(jī)3：生產(chǎn)動(dòng)態(tài)擬合及結(jié)果分析生產(chǎn)動(dòng)態(tài)擬合及結(jié)果分析。M32數(shù)模軟件實(shí)際應(yīng)用2自學(xué)、討論35上機(jī)4上機(jī)4：開(kāi)發(fā)方案效果預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)方案效果預(yù)測(cè)。M32數(shù)模軟件實(shí)際應(yīng)用2自學(xué)、討論四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1、每章內(nèi)容對(duì)應(yīng)的作業(yè)1~2道題目。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3、考核學(xué)生對(duì)油藏?cái)?shù)值模擬基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有推導(dǎo)、分析和計(jì)算題。20%2上機(jī)及大作業(yè)1、本課程8個(gè)學(xué)時(shí)上機(jī)，共四次上機(jī)。2、成績(jī)采用百分制，根據(jù)上機(jī)完成情況評(píng)分。3、考核學(xué)生商業(yè)軟件的操作和應(yīng)用能力，能夠利用油藏?cái)?shù)值模擬軟件處理油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際問(wèn)題。4、要求利用油藏?cái)?shù)值模擬軟件進(jìn)行案例分析和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化，根據(jù)模擬和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性評(píng)分。40%3期末考試1、開(kāi)卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2、主要考核學(xué)生對(duì)油藏?cái)?shù)值模擬基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有填空題、簡(jiǎn)答題、推導(dǎo)題、綜合題等。40%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)40%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程正確，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程不正確，解題思路混亂。2M2平時(shí)作業(yè)60%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程正確，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程正確，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，推導(dǎo)過(guò)程不正確，解題思路混亂.3M3上機(jī)及大作業(yè)100%A-上機(jī)過(guò)程中認(rèn)真完成各項(xiàng)要求，能夠熟練利用油藏?cái)?shù)值模擬軟件處理油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際問(wèn)題，熟練掌握案例分析和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化方法。B-上機(jī)過(guò)程中認(rèn)真完成各項(xiàng)要求，能夠利用油藏?cái)?shù)值模擬軟件處理油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際問(wèn)題，掌握案例分析和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化方法。C-上機(jī)過(guò)程中可以完成各項(xiàng)要求，可以利用油藏?cái)?shù)值模擬軟件處理部分油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際問(wèn)題，初步掌握案例分析和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化方法。D-上機(jī)過(guò)程中不能完成各項(xiàng)要求，不能利用油藏?cái)?shù)值模擬軟件處理油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)際問(wèn)題，不能進(jìn)行案例分析和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化。4M1期末考試60%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2期末考試40%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說(shuō)明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書(shū)|《油藏?cái)?shù)值模擬基礎(chǔ)》,、,中國(guó)石油大學(xué)出版社,2009.（*主教材）2圖書(shū)|《油藏?cái)?shù)值模擬基礎(chǔ)》,韓大匡、陳欽雷、閆存章,石油工業(yè)出版社,1993.3圖書(shū)|《油藏?cái)?shù)值模擬》,