油气二次运移和聚集实验模拟研究现状与发展

实验模拟是油气二次运移和聚集研究的重要手段和方法。几十年来，许多学者进行了大量的模拟实验研究，确定了油气二次运移和聚集的一些机理，深化了油气成藏和分布和认识。目前实验模型主要有一维模型，二维模型，三维模型和微观模型。油气二次运移和聚集实验模拟的发展趋势主要表现在：（１）研究内容不断深入，由单纯的机理研究向为数值模拟提供参数以及实际油气藏成藏动力学模拟发展；（２）研究方法不断改进，实现宏观与微观实验     

油气二次运移和聚集实验模拟研究现状与发展

实验模拟是油气二次运程和聚集研究的重要手段和方法，几十年来，许多学者进行了大量的模拟实验研究，确定了油气二次运移和聚集的一些机理，深化了油气成藏和分布的认识，目前实验模型主要有一维模型、二维模型、三维模型和微观模型，油气二次运移和聚集实验模拟的发展趋势主要表现在：（1）研究内容不断深入，由单纯的机理研究向为数值模拟提供参数以及实际油气藏成藏动力学模拟发展；（2）研究方法不断改进，实现宏观与微观实验模拟以及实验模拟与数值模拟的结合；（3）实验设备更趋于先进，实验模型向大型化、多功能化和自动化方向发展，观测手段也日趋现代化。     

层间非均质砂层石油运移和聚集模拟实验研究

层间非均质砂层石油运移和聚集二维模拟实验证实,在各种因素的影响下,各砂层的油水分布和油水界面存在着很大的差异,层间非均质性对砂层的油水分和含油饱和度起着至关重要的作用。由于层间非均质性的存在,可以使高渗透率的砂层为好油层,而渗透率相对较低的砂层为差油层,甚至为水层。当砂层上倾方向不存在封堵条件时,存在着使某些砂层含油和含油饱和度发生变化的同速率临界值。若注油速率小于该临界值,无论注油量多大,访优劣     

水平井岩屑运移数值模拟研究

随着石油钻采工艺不断发展,水平井钻井在世界范围内全面展开,已成为现代油气勘探开发的重要手段.由于水平井的井斜角大,岩屑在运移过程中容易形成岩屑床,而岩屑床清除比较困难.针对目前存在的问题,采用计算流体力学仿真模拟技术对不同岩屑粒径下岩屑运移进行了研究.结果表明:岩屑粒径的增大,移动岩屑床速度和悬浮岩屑体积分数基本保持不变,悬浮岩屑运移速度及固定岩屑床体积分数呈下降趋势,环空下部岩屑床高度增加,堆满了下环空,单位体积内岩屑所占比重下降,导致了移动岩屑床体积分数先增大后减小.建议在某些井段使用低钻速牙轮钻进,以此控制岩屑粒径在2mm以内,降低岩屑清洗难度.     

油气二次运移数值模拟现状及发展趋势

为了解决盆地模拟技术遇到的复杂问题,采用综述的方法系统介绍了目前数值模拟领域的发展现状,并对碎屑岩和碳酸盐岩层系数值模拟方法分别进行了描述,总结出今后油气二次运移的发展主要油3个方面:(1)三维数值模拟技术的发展以及相应的计算机图像显示技术的应用是一大难点;(2)碳酸盐岩层系油气运移模拟的研究是目前急需解决的问题;(3)盆地范围内油气二次运移数值模拟的研究必然带动盆地范围内地质建模研究的发展。盆地二次运移数值模拟技术特别是碳酸盐岩层系数值模拟技术的进一步发展,必将为世界油气勘探作出重大贡献。     

耦合溶质运移和化学反应模拟的并行优化

针对TOUGHREACT程序在耦合溶质运移和化学反应计算过程中, 计算规模和时间需求的不断增加导致求解规模逐渐增大的问题, 提出了用耦合过程并行化对耦合模拟过程进行改进的方法. 该方法改进了原有的程序结构, 实现了化学反应计算并行化. 实验结果表明, 改进后的耦合计算部分在执行时间上有2~3倍的加速效果.     

回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟

基于异重流原理,从紊流状态下的守恒原理出发,导出描述回采工作面风流中瓦斯紊流运移的微分方程,并采用ＳＩＭＰＬＥ方法求解。通过数值模拟,得到工作面采煤机地瓦斯浓度分布结果,采煤机附近高浓度区瓦斯浓度随风速增加呈幂指数降低,随瓦其涌出量增加而线性增加。     

三峡库区地下水双酚A运移数值模拟

双酚A（BPA）是一种能够对人类及动物产生重大威胁的环境雌激素。以BPA为目标污染物,以三峡库区重庆市茶园新区为例,利用VSAFT2软件建立地下水水质模型并分析库水位变化、地层非均质条件和土壤吸附作用因素对BPA在地下水环境中运移规律的影响。研究中通过假设茶园新区渗透系数分布特点,以变异系数为非均质划分标准,模拟了变异系数分别为0.237、0.529和0.748条件下,BPA在地下水中的运移过程。结果表明：BPA运移速率和运移量随水头边界值的增加而增加,运移能力与地下水水力梯度值呈现正相关;非均质性越强,BPA运移速度越慢;土壤吸附作用在一定程度上会阻滞BPA在地下水的运移过程,对流与弥散均发生延迟;经参数敏感度分析,饱和渗透系数对模拟结果的影响较大。     

济阳坳陷三合村洼陷油气运移与聚集规律

利用钻井、地化等资料,通过油气运移路径恢复、油源对比等方法,对渤海湾盆地三合村洼陷油气的运移与聚集规律进行研究。结果表明,在东营期和馆上—明化镇期,北部渤南洼陷沙河街组油气对三合村洼陷进行过两期充注,具有"泾渭分明"的运移路径和油气聚集特征。东营期,渤南洼陷沙四段烃源岩油气沿Tr不整合面运移至三合村洼陷,再沿沙河街组沙三段骨架砂体横向运移,在沙三段地层圈闭和岩性圈闭中聚集成藏。馆上—明化镇期,渤南洼陷沙三段烃源岩油气先沿断层纵向运至新近系馆陶组,再沿馆陶组骨架砂体横向运移至三合村洼陷,在馆陶组构造圈闭、岩性圈闭和地层圈闭中聚集成藏。     

基于Cluster的大型油藏数值模拟的并行计算

大规模整体油田的精细油藏数值模拟需要并行处理。该文基于Cluster并行系统,将三维三相油藏压力计算,转化为以油层为并行计算粒度、通过井筒压力耦合全油藏压力的多层二维二相的压力计算,用网格节点排序方法和预处理算法等缩短计算时间,实现了100.2万网格点的实际大规模油藏数值模拟问题,在17个处理机并行计算时,加速比达6.75。结果表明,该并行计算具有较好的效果,该并行软件正在胜利油田得到应用。     

地下水数值模拟中P-PCG并行子程序包的改进

在详细分析MODFLOW中P-PCG并行子程序包设计原理的基础上,针对其对层数较少模型加速效果不理想的特点提出了改进方案.在对同一算例数值模型的测试中,P-PCG并行子程序包加速比可以达到1.6,而改进后的P-PCG并行子程序包最大加速比可以达到3.2,明显提高了地下水数值模型的运行速度.     

电力系统网络方程并行算法研究及潮流并行计算的实现

结合Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ硬、软件的特点，研究了电力系统网络方程的并行算法。在撕裂节点法、系数矩阵写成对角加边的基础上，发展了系数矩阵完全分解算法。在由４片Ｔ８００－２０组成的并行计算机系统上，实现了快速分解潮流的并行计算，并针对不同规模的网络进行了试算，计算结果表明，上述算法有较好的效果，证明并行算法能显著提高电力系统计算的速度，有广阔的应用前景。     

万核级并行飞机气动模拟软件CCFD研制

提出了面向大型飞机设计的气动模拟软件CCFD的架构和实现方法.对于复杂流场建模和高分辨率湍流数值模拟,CCFD采用对比分析各种计算模型和提高计算网格分辨率的方法来得到高精度的模拟结果和更精细的流场模型.CCFD在并行编程模型、负载平衡、通信重叠等多个方面针对万核级的大规模并行计算进行了改进.同时,CCFD实现了批处理作业、双模式控制参数设置、计算过程监控等功能的用户友好操作界面.通过在"天河一号"上进行的测试可以看出,随着并行规模从128核增加到近万核(8 192核),作业的运行时间稳定降低,加速比稳定增加.     

面向并联机床的G代码编程软件的开发

以6-TPS型并联机床为结构模型,阐述了面向并联机床的G代码编程软件的开发思想和软件结构,以及无干涉刀位文件的生成方法．对若干关键技术进行了研究和探讨,包括数值计算、G代码的自动生成和编译、仿真验证、轨迹的插补和干涉校验等。     

无网格数值模拟的并行算法研究

对无网格数值模拟的并行算法进行了详细研究.包括使用并行桶搜索算法进行节点搜索,使用并行几何搜索算法进行样点搜索,并行计算无网格形函数及其导数,边界条件的并行处理,使用并行预处理共轭梯度法求解方程组以及负载平衡等.最后给出了无网格数值模拟并行计算的实施流程和计算实例.计算结果表明,无网格数值模拟具有很高的并行性和很好的并行效率,计算规模越大,并行效率越高.     

PHOENICS在焊接数值模拟中的应用

数值模拟是目前研究焊接行为最为有效的工具之一.结合焊接热过程的特点,介绍了大型通用商业软件PHOENICS在焊接热过程中的使用情况.PHOENICS包括三个模块化结构前处理、求解和后处理,可分别运行.以Gaussian热源的加载为例,介绍了其核心技术PHOENICS处理边界条件和源项的方法,为PHOENICS的进一步使用奠定了基础.     

弹性波动方程数值解的有限元并行算法

在求解弹性波动方程中，有限元法的高内存量和巨大运算量的需求在基于单CPU串行算法中一直难于满足，制约其优势的发挥。根据有限元法的“化整为零、集零为整”的基本思想与并行处理技术的“分而治之”的原则基本一致，采用基于多CPU的并行算法，从有限元参数矩阵计算和线性方程组求解两个方面人手，把求解区域分到多个CPU上并行计算参数矩阵，对线性方程组采用循环块三对角线方程组进行并行求解。对比了不同大小空间和不同CPU个数下的加速比，证实了多CPU的并行算法能够克服基于单CPU串行算法的物理限制，满足了有限元法的巨大空间量和运算量的需求。此算法具有理论上的正确性和实践上的可行性。     

矩阵指数计算算法讨论

对矩阵指数运算的ＰＳＳＡ方法与精细积分方法（ＰＩＭ）在实际应用中的最佳运算量等问题进行了讨论,可以发现,在一般情况下ＰＳＳＡ方法有较小的计算量,但其存在矩阵求逆问题;ＰＩＭ方法则具有无需矩阵求逆的特点,且算法由计算机位数限制造成的截断误差较ＰＳＳＡ方法的低,进一步对ＰＩＭ算法在２＾Ｎ运算中Ｎ值的选取与展开项数的选取提出了改进建议,这对于矩阵指数计算效率的提高是十分有益的。     

高维Poisson方程Cauchy问题的一种数值解法

研究了高维Poisson方程Cauchy问题的数值求解方法，将Poisson方程的cauchy问题的求解归结为先求解Hausdorff矩问题，再求解Poisson方程的混合边值问题。在求解矩问题时，利用积分方程方法设计了高维Poisson方程Cauchy问题稳定化的算法，并对三维Cauchy问题进行了数值模拟。