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1、三维黑油油藏数值模拟问题解法的对比摘要:本文提供了三维黑油油藏数值模拟问题解的对比,给出了模拟问题的检测结果及七种模拟软件的简要说明。前言七个公司参与了油藏数值模拟比赛,运用了不同的黑油模拟软件。各公司都选择生产上使用的适合横截面求解的方法。这些公司是Amoco开发公司、CMG计算机模拟集团公司、Exxon开发勘测公司、Intercomp资源开发工程技术有限公司、Mobi研究与开发有限公司、壳牌开发公司,还有SSC科技软件公司。文中介绍了模拟问题的内容,以图解的方式给出了对比结果,并对每个模型进行
2、了简单的描述。描述的内容是由参赛的各公司提供的。比赛中用到各种计算机,Amoco使用的IBM3033、IBM370/168和AmdalV/6,CMG使用Honeyuell6000Dps、Exoon使用Amdabl470/V5和IBM370/168。Intercomp使用Cray-1和Harris/7,Mobil和SSC使用CDCCyber175,而壳牌使用Unival1110/2CLevel36.对测试结果感兴趣的人可以同上述各公司进行联系。除壳牌公司外,其他各公司都用单点上游流度加权,壳牌公司用
3、两点上游流度加权,本文给出了比赛条件及数据。问题陈述由图1和图2给出了油藏面积和横断面视图。网格系统见图一,层数及油藏参数见图二。一开始油藏欠饱和。在网格点(1,1)处设置一注汽井,在网格点(10,10)处设置采油井。相关数据和条件见表一,(PVT)参数见表2-表6,相对渗透率见表7,下面是上述各公司运行软件前提条件及要求报告的内容。软件运行条件及报告要求1.运行条件情况1:使饱和压力恒定,等于原始值。情况2:使饱和压力随气体饱和而变化——这是一个可变的饱和压力情况。处在高于计算饱和压力情况下的P
4、VT曲线要平行于原始曲线。2.报告要求(1)图表1.井产量随时间变化的关系曲线。2.油、气比随时间变化的关系曲线。(2)按年报和报废时1.注入井和采油井所在单元处的压力。2.网格点(1,1,1),(1,1,2),(1,1,3),(10,1,1)、(10,1,2)、(10,1,3)、(10,10,1)、(10,10,2)的(10,10,3)出的气体饱和度。3.八年未报1)气体饱和度图表.2)网格单元压力图表。3)可变饱和压力情况下的饱和压力图表。要求报告的所有压力均指8325ft深的压力或是各网块中
5、心处的压力。如这两个数据都能得到,那么要都投图表。到十年末或者油气比为20000scf/STB时或者井产量为51000STB/d时,终止运行软件;无论哪条出现都要终止运行。软件运行结果对比结果见图三至图十六,没给出饱和压力的对比曲线图,原因是七个公司报告的数值彼此相差不超过20Ib/ft。另外本文只给出采油井(10,10,3)的气体饱和度对比图表。模拟程序的描述1.Amoco公司的模型使用了适合于井产量的半隐式方法。这个方法令人相当满意,无需再对块内流动进行隐式辅助计算。最大时间步长的大小可随时间
6、变化并可以输出。模型给定时间不长的大小要满足最大t和任意网格块的最大饱和度变化,用最大t为0.25,0.5,1和2个月运行软件,事实上所产生的结果都一样,从而进一步证明了这个方法可行,最后确定最大t为一个月。每个时间步长的计算程序如下:1.井产量。2.含有半隐式产量项的系数。3.利用部分逐次超松弛法对网格块压力变化进行迭代计算。4.网格块饱和度变化的非迭代计算和试用产量的半隐式计算。5.如果以饱和度变化超出最大值,那么将时间减少至步长2.6.网格块饱和压力变化的给迭代计算在井块内,每个时间步长的产
7、量应是步长加上半隐式饱和度变化,开始就进行想家。重要的是油产量保持常数的假定例外。在时间步长的开始,井产量超过计算的产能2.CMG公司的黑油模型CMG公司的黑油模型模拟水、油、气三相系统或水、油二相系统。模型有重力和毛管压力的作用。可进行一维、二维、三维模拟,并用于各种网格空间。用Jacobian矩阵数值求导的牛顿迭代法求解非线性方程式。模型有若干个选择求流度加权的可能性,用改进的Crank-Nicholson方法向后差商、把时间离散化作为一种选择。油井模型允许在网格块的各个位置上诗经。有多个网格
8、块完井的模拟。从某种意义上是不会增加矩阵带宽的。模型中含有常规的求解程序,带有程序块的D4指令的高斯(Gaussian)消元法,还有带宽缩减选择和两个不同的迭代解法:AB和COMBINATIVE。模型的基础公式时全隐式的。当选用两点上游或中间上游加权或者模拟多个网格块完井时,模拟变成强隐式而不是全隐式的了。没按常规的变量取代法而是依据新的拟溶解气公式处理气相的消失。拟溶解气公式允许用简单的处理可变泡点问题和固定的泡点问题。该问题的模拟软件实在三相、三维模式中运行。使用了全隐式基础公