基于混合PEBI网格的复杂井数值模拟应用研究

针对笛卡儿正交网格在描述复杂井型以及复杂油藏边界时存在的局限性,提出了综合运用径向网格、笛卡儿网格和六边形PEBI网格的混合PEBI网格计算方法.该方法中,在直井区域采用径向网格,可实现网格体积由小到大的变化;在复杂井区域采用笛卡儿网格,可充分把握井筒附近的流动状态;在油藏区域采用六边形PEBI网格,可更好地逼近复杂油藏边界和断层的形态.应用结果表明,混合PEBI网格具有高度的灵活性,与有限差分五点格式相比,有效降低了网格取向效应,能够满足精细油藏数值模拟的要求.     

基于PEBI网格的水平井井底压力计算

针对PEBI非结构网格,研究了水平井的数值试井网格划分方法,推导出定流量下的耦合井筒储集系数与表皮因子的无限传导与均匀流量井产量计算公式;通过将水平井看作内边界,提出了水平井内边界模型,避免Peaceman水平井模型因井所在网格尺度变化对早期计算精度影响.根据提出的模型进行实例计算,并将计算结果与Eclipse公司的Weltest软件结果进行对比,对比表明,水平井内边界无限传导模型计算结果介于解析解与Peaceman模型结果之间,比Peaceman模型的更为精确,并且与解析解吻合更好;而在中后期水平井内边界均匀流量模型计算结果与解析解吻合很好.     

图论法在基于混合网格的油藏数值模拟软件设计中的应用

在油藏数值模拟中，井模型的选取直接影响整个计算结果。充分考虑了井附近的渗流特征，建立了更符合井区域渗流规律的井模型。将图论理论应用于油藏数值模拟软件的设计中，使计算变得迅捷，有效地实现了对复杂形状网格的管理。根据图论网格管理系统的特点，采用全隐式和IMPES相结合的数值算法，编制了油藏数值模拟软件。简单算例的计算结果表明，采用新井模型的油藏数值模拟软件，其计算结果比传统的数模软件更能准确合理地反映井底流压的变化。     

图论法在基于混合网格的油藏数值模拟软件设计中的应用

在油藏数值模拟中 ,井模型的选取直接影响整个计算结果。充分考虑了井附近的渗流特征 ,建立了更符合井区域渗流规律的井模型。将图论理论应用于油藏数值模拟软件的设计中 ,使计算变得迅捷 ,有效地实现了对复杂形状网格的管理。根据图论网格管理系统的特点 ,采用全隐式和IMPES相结合的数值算法 ,编制了油藏数值模拟软件。简单算例的计算结果表明 ,采用新井模型的油藏数值模拟软件 ,其计算结果比传统的数模软件更能准确合理地反映井底流压的变化。     

混合网格在水平井油藏数值模拟中的应用

由于流体在水平井附近呈径向流动,采用直角网格系统的常规油藏模拟器进行模拟不够可靠。本文用一种环绕井眼的混合网格加密方法,即将直角网格与径向网格相结合以模拟水平井眼附近流体流动。并利用第七届SPE考题所公布的数据验证了该模型的有效性。     

复杂结构井数值模拟分段耦合模型

针对复杂结构井的油藏渗流特征和井筒流动特点,分别建立油藏质量守恒方程、井筒质量守恒方程和井筒动量方程,采用井筒分段的方法对复杂结构井进行分段、编号,并与油藏网格相匹配,结合数值模拟矩阵"镶边"处理方法实现复杂结构井油藏和井筒的耦合,利用全隐式方法进行求解。以鱼骨状分支井为例进行计算分析。结果表明,复杂结构井分段耦合模型能够充分体现油藏渗流和井筒变质量流的相互影响,改进后的数值模拟软件可以满足复杂结构井生产动态模拟的需求。     

应用数值模拟方法分析水平井井网高含水原因

 水平井是有效开发低渗透油藏的主要技术之一,研究水平井开发过程中的产水规律对于该项技术的成功应用具有重要指导作用。在分析常规数值模拟中处理裂缝存在缺陷的基础上,建立新的考虑裂缝的水平井数值模拟方法,研究裂缝与水平井筒不同夹角、裂缝条数、单翼缝长、导流能力等因素对水平井产量和含水率的影响。数值模拟研究结果表明,裂缝参数中对采出程度影响最大的为裂缝条数,其次为单翼缝长和导流能力。将该方法应用于水平井试验区,利用建立的模型对水平井井组的生产动态进行模拟分析,认为水平井含水率高的主要原因是水平井部分人工裂缝与注水井人工裂缝沟通。由此提出将部分水井关井或者封堵现有人工裂缝后重新压裂新裂缝的调整方案。调整方案进行现场应用,取得良好的增产效果。     

复杂地形上城市热岛的数值模拟

用复杂地形上的三维边界层模式模拟了兰州市城关区的城市热岛,模拟得到的温度廓线和热岛强度与实测结果一致,模拟结果还显示了热岛的温度场和流场的三维结构,兰州市夜间热岛环流明显,地形山俗风对热岛环流有影响,热岛强度有明显的时间变化,城市热岛的形成主要是天气尺度的地转风和城市热源,地形等因素相互作用的结果。当地转风不变时,对热岛的形成起主要作用的因素是人工热源。     

基于动网格的火炮制退机内部流场数值模拟

针对火炮制退机流场一维计算模型无法全面、准确反映其内部流场特征的局限,建立了基于动网格的制退机实际结构二维计算模型。利用流体计算软件Fluent,对火炮后坐过程制退机内二维流动进行了数值模拟。采用动态层变方法结合Profile运动边界驱动机制实现网格区域运动,确保模型符合实际运动规律。对比计算压力与实际压力,结果表明该方法具有较高精度,模拟结果显示了制退机内压力、速度分布,并清晰地捕捉到其内部流场的瞬时变化,揭示了典型机构处漩涡的生成、运动、合并与分裂规律。研究结果为进一步完善制退机结构设计提供了理论支持。     

水波传播的无网格数值模拟

在水波传播的数值模拟中采用了一种基于配点和径向基函数的无网格方法.采用Laplace方程的基本解作为径向基函数,将源点布置在模拟波浪场之外,沿边界布置配点而不是划分网格,从而自动满足控制方程,且不存在奇点,不需要求解积分方程.数值造波采用给定入射波面和速度势的方法,数值消波综合采用阻尼层消波和Sommerfeld辐射条件,非线性自由面的演化追踪采用二阶Taylor级数展开式.对线性规则波和非线性三阶Stokes波的模拟显示,数值结果与理论解吻合良好.表明无网格方法不但形式简单、计算速度快,而且稳定性和准确性令人满意,有望成为水波模拟问题的一种有效的数值方法.     

柱体绕流的自适应数值模拟方法

发展了基于四叉树数据结构的网格生成和流动的Navier-Stokes方程数值求解器。采用压力梯度或者密度梯度的绝对值作为网格自适应的控制参量,同时采用基于最小二乘法的无网格方法处理对于一般Cartesian网格难于处理的物面边界条件。采取了绕方柱流动和绕圆柱流动的经典二维定常和非定常层流算例对所发展的方法进行了验证。计算的结果验证了所发展的方法在处理绕流流动时的合理性和有效性。从而也为将来数值模拟具有较复杂几何外形的流动提供了一种网格布局合理、高效,边界处理简单易行的新思路。     

二维复杂域PEBI网格细化生成算法

本文给出了二维PEBI网格有关概念,对其已有生成方法进行了系统的分析.针对这些方法的不足,提出生成二维PEBI网格的优化检测带细分算法,先根据限定条件设置初始等腰梯形检测带,然后设计算法来细分检测带,以实现PEBI网格的快速生成.文中还进行了算法收敛性分析和时间复杂度分析.最后给出算法实例,验证了该算法的正确性和有效性.与已有PEBI网格生成算法相比,在限定线段间存在较小夹角时,本算法能有效消除这部分畸形网格单元,提高网格单元质量,扩大算法适应性;同时减少限定线段区域外的PEBI网格单元数目,提高算法效率.本算法在油藏数值模拟等领域有很好的应用前景.     

三维两相流数值试井模型

建立了基于混合PEBI网格的三维两相流数值试井模型 ,内容包括 :物理模型的建立 ,网格剖分方法 ,控制方程的离散格式以及内、外边界的处理方法。用单相流双重介质和双渗介质解析解对模型的计算结果进行了验证。对 3层油藏两相流试井曲线特征分析发现 ,多层两相流动试井曲线特征与单相流动双重介质的曲线特征相似。因此 ,有可能寻求一个参数关系将双重渗透介质试井问题与三维两相流试井问题联系起来 ,从而减小多相流试井分析的难度和多解性。径向PEBI混合网格与数值试井模型的结合应用 ,给出了三维两相流、有井筒存储和表皮效应的不稳定渗流产量隐式表达式     

水平井数值模拟中关于生产指数的计算

利用Abou-Kassem和Aziz所提出的解析水平井模型,找到一种水平井以任何方式穿过网格块时可以提高生产指数计算精度的方法.运用该方法在三维三相黑油模型基础上编制了水平井数值模拟软件.用该软件的实例计算结果表明:生产指数不但与水平井所穿过网格块的长度呈比例关系,而且与水平井离网格表面的距离有关.     

基于大井法和地下水模型系统数值模拟方法的某矿坑涌水量预测对比分析

摘 要：在矿山实际生产过程中,涌水量精确预测具有重要意义。为解决预测值准确度不够的问题,本文运用大井法和GMS数值模拟方法进行某矿坑涌水量双重预测对比分析。采用地下水动力学“大井法”的承压转无压公式：得出最大降深平均涌水量为47948m3/d,最小降深平均涌水量为46501m3/d;使用GMS数值模拟软件得出矿坑平均涌水量为32000m3/d,最大涌水量为38000m3/d。对二者结果进行对比分析：大井法预测公式是在含水层水平、等厚、均质等严格条件下推导出来的,但矿山实际上并没有完全满足公式的前提条件,其预测结果将会偏大;数值模拟方法适应性强,预测精度高,已经被大量应用于各个方面,由该方法得出的数据将会比大井法得出的数据范围小且更为精确。双重预测方法得出该矿坑涌水量的大范围和小范围预测值,结果表明该矿坑涌水量较大是不争的事实,研究成果将为开采矿山提供技术支撑。     

露天、井下复合开采条件下边坡稳定数值模拟

为了解决露天与地下复合开采条件下的边坡稳定性问题,通过有限元数值模拟分析地下开采下露天矿边坡中的应力、位移场,损伤,探讨了地下开采对边坡稳定性的影响。采用国际上比较流行的大型有限元分析软件ABAQUS,结果表明,此方法不仅适用地下与露天复合开采条件下的边坡稳定性的评价,同样也适用于地下开采对丘陵山区斜坡体、铁路路基稳定性的评价。     

沁水盆地FZ煤层气井网三维数值模拟

在建立山西省沁水盆地FZ煤层气井网煤层气运移产出地质概念模型的基础上,采用Langmuir等温吸附定律,Fick第一定律和多相渗流理论建立了与之相适应的三维数学模型,并根据2000年11月1日至2002年3月16日的气、水排采资料,通过历史拟合计算,校正、识别了模型中的有关重要参数,验证了模型的计算精度,预测了各煤层气井未来20年的气、水产量动态变化特征.