数值模拟与可视化分析

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1、中南大学资源与安全工程学院贾明涛数值模拟与可视化分析目录4力学分析和模拟技术1235油气藏的模拟分析技术矿床模拟分析技术其它问题的模拟分析可视化技术目录4力学分析和模拟技术1235油气藏的模拟分析技术矿床模拟分析技术其它问题的模拟分析可视化技术大多数的工程问题，物体的几何形状较复杂或者其某些特征是非线性的，很少可直接获得问题的解析解。目前解决途径:简化假设，（只在有限的情况可行，过多的简化将可能导致不正确的甚至错误的解）借助计算机来获得满足工程要求的数值解，这就是数值模拟技术目前在工程技术领域内常用的数值模拟方法有：有限单元法：ANSYS、NAS

2、TRAN、ABAQUS、MARC边界单元法：Examine2D、Examine3D离散单元法：UDEC、3DEC、PFC有限差分法：FLAC3D、FLAC2D但就其实用性和应用的广泛性而言，有限单元法更为突出。力学分析和模拟技术力学分析和模拟技术模拟软件四种模拟方法四种模拟方法四种模拟方法离散单元法一有限单元法有限差分法边界单元法有限单元法基本原理：将一个连续的求解域分割成有限个单元，用未知参数方程表征单元的特性，然后将各个单元的特征方程组合成大型代数方程组，通过求解方程组得到结点上的未知参数，获取结构内力等需要考察的输出结果。载荷约束节点单元由

3、于单元可以被分割不同的形状和大小，所以它能很好的适应复杂的几何形状、复杂的材料特性和复杂的边界条件。加之成熟的大型软件系统支持，有限元法成为一种应用广泛的数值计算方法。有限单元法的应用已广泛涉及各个工程领域。软件：ANSYS、NASTRAN、ABAQUS、MARC有限单元法边界单元法（BEM）边界单元法是20世纪70年代兴起的一种数值方法。其通过结点之间插值，把边界积分方程转变为线性代数方程组，由此解出各边界单元的结点处待定的边界值，再利用把边界值与域内函数值联系起来的解析公式，求得计算区域内任一点的函数值。且计算精度、计算效率高，更适用于均质材

4、料和线性性态情况。软件：Examine2D、Examine3D边界单元法离散单元法（DEM）岩体往往为众多的节理或结构面所切割，在某些情况下，岩体不能视为连续介质，具有明显的不连续性，很难用连续介质力学方法如有限单元法来处理。离散单元法是处理非连续介质力学的数值方法，特别适用于节理岩体的应力分析，在土木工程方面应用广泛，尤其在边坡稳定分析方面。软件：UDEC、3DEC、PFC2D、PFC3D离散单元法有限差分法（FDM）有限差分法的基本原理与有限单元法类似，只是它们各自的求解方法有所差别。有限单元法通过刚度矩阵的形式求解每一单元的应力与应变，而在

5、有限差分中，空间离散点处的控制方程组中每一个导数直接由含场变量的代数表达式替换，通过“显式”的方式逐步求解每一单元的应力与应变。有限差分法软件：FLAC3D、FLAC2D目录4力学分析和模拟技术1235油气藏的模拟分析技术矿床模拟分析技术其它问题的模拟分析可视化技术研究油藏的基本方法直接观察法钻观察井井下测试井下电视岩心实验开辟生产实验区研究油藏的基本方法模拟法物理模拟数学模拟直接观察法优点：直观（看得见，摸得着）；准确（客观存在，避免人为误差）。缺点：有一定的局限性，范围小；成本高，周期长；不能重复进行。模拟法优点：能重复开发，进行所谓的“多次

6、开发”；可以在短期内进行“开发”，成本相对较低；可模拟各种非均质条件和开发要求；结果可直接用于油田开发。缺点：简介模拟基础在于油藏描述和生产动态，若参数和数据不准确，将导致模拟误差；模型本身有一定假设条件，与实际有一定误差。数学模拟数学模型求解方法解析法数值方法油藏数值模拟油藏数值模拟及其重要性油藏数值模拟概念油藏数值模拟是应用计算机研究油气藏中多相流体渗流规律的数值计算方法。重要性油藏数值模拟基本过程建立数学模型建立数值模型建立计算机模型建立一套描述油藏流体渗流的偏微分方程组。完整的数学模型包括定解条件（初始条件和边界条件）。偏微分方程组非线性

7、有限差分方程组线性代数方程组线性化离散化将各种数学模型的计算方法编制成计算机程序，用计算机计算各种结果。油藏数值模拟主要步骤明确油藏工程问题选择模型模拟策略方法资料输入与数据的检查历史拟合灵敏度试验动态预测油藏数值模拟的主要步骤经费预算报告的形成专题和机理问题的研究评价潜力研究剩余油饱和度分布评价提高采收率的方法对已开发油田历史模拟油田初期开发方案油藏数值模拟应用油藏数值模拟应用油田初期开发方案油田初期开发方案实施方案的可行性评价油藏和流体性质的敏感性研究对比不同的产量效果选择井网、开发层系、井数和井位选择注水方式对已开发油田历史模拟指出问题、潜

8、力所在区域一二三四确定产液量和生产周期确定油藏和流体特征证明地质储量，确定基本的驱替机理四个方面一次采油注水、注气注聚合物、注胶束、注表