区域分解法解黑油数值模拟问题的并行计算

区域分解方法是适应并行计算机的工作原理应运而生的偏微分方程数值算法,将它应用于解决三维实际问题且行之有效的并行软件并不多见．本文基于共享内存多处理机并行系统解决一类三维黑油油藏数值模拟问题,分别给出了子结构类型ＤＤＭ和Ｓｃｈｗａｒｚ类型ＤＤＭ两种区域分解方法的并行算法,并进行了比较,就它们在实际应用中的区域划分对收敛速度及计算时间的影响进行了讨论     

浅水流动的并行计算

针对大规模水环境预测的需要,建立了网络并行机群系统(COW),进行浅水流动的并行计算研究。并行计算实现过程中引进了一种基于图论的区域分解算法,同时提出了一种针对并行计算的网格重新编号算法。作为浅水流动并行程序的验证,计算了较低Reynolds数情况下(Re≤300)圆柱绕流的流态,将各种特征物理量如Strouhal数、回流区长度等与前人的结果进行了比较。计算结果表明:浅水流动计算程序及相应的并行算法具有计算效率高、收敛速度快以及计算精度高等优点,可进一步应用于天然河道流场的并行模拟。     

中低渗油藏化学驱方案优化与矿场对比评述

以某中低渗砂岩油藏P 区块为例,为提高其高采出程度、特高含水阶段油藏采收率,在油藏工程、油藏精细描述及物理模拟研究的基础上,运用三次采油数值模拟技术开展化学驱方案优化设计研究,设计了24 个聚合物驱方案、30 个聚合物/表面活性剂驱方案和33 个三元复合驱方案,用全因素优化方法对注采参数和注入方式进行优化。研究结果表明,主段塞保持相对较高的化学剂浓度和PV 数有利于提高采收率,适量增加高浓度聚合物前置段塞和低浓度聚合物后置段塞有利于保证化学驱的增油效果,优化方案为采用“阶梯四段式”注入方式的聚合物/表面活性剂驱方案,试验区提高采收率11.62%。与已实施的主要化学驱试验相比,油藏条件、聚合物黏度、井网井距及注入量等的差异是产生化学驱开发效果差异的关键因素。     

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。     

稠油油藏蒸汽吞吐后转化学驱极限井距的确定方法

考虑油相、水相黏度的时变特征,建立蒸汽吞吐后转降黏化学驱的油藏数值模拟系统,基于蒸汽吞吐后的储层参数分布和降黏化学驱过程中参数变化,结合模拟计算得到的注采井间驱动压力梯度与启动压力梯度的关系提出稠油油藏蒸汽吞吐后转化学驱极限井距的计算方法,并制作技术极限井距实用图版;以胜利油田Ng31-42小层为目标油藏,根据技术极限...     

稠油热采模拟的并行计算软件

中国急需数十万节点的大型稠油热采数值模拟并行软件。该文分析了热采模拟的机理,运用有交叠的区域分解法(DDM),形成了系统的稠油热采整体模拟软件NUMSIP的并行化方案,解决了并行计算中数据通讯和时间控制的问题,为并行计算前后数据提供了处理工具。数值试验和辽河油田实例(包括228口井,23万个节点,分为8个并行区)的计算获得满意的数据拟合和预测结果,98%的井的拟合误差小于10%。并行软件在多种大型并行机上运行稳定,并且实现了加速比大于1的良好效果。     

稠油油藏化学降黏驱全耦合数值模拟方法

化学降黏驱是提高稠油采收率的新方法,现有的数值模拟方法不能准确描述降黏驱过程中各组分、相间的物理化学变化过程。结合油水两相控制方程、降黏剂浓度传质方程及辅助方程,构建了浓度场-渗流场全耦合化学降黏驱替数学模型,获得了乳液黏度-含水率、降黏剂溶液黏度-浓度及降黏剂溶液与原油界面张力的辅助方程,采用具有有界性的高阶迎风格式克服了一阶迎风格式的不足,提高了浓度散度的计算精度,优选有限体积方法提高了解的准确性,并对降黏驱数值模拟结果与实验结果进行了验证。在此基础上开展了降黏驱数值化实验,优化了降黏驱的注采参数。研究表明：建立的模型可以表征降黏剂的控黏效果;随着降黏剂注入浓度、注入量和注入速度的增加,采出程度逐渐增加,但采收程度增长率逐渐减小;0.4%浓度的降黏剂采收程度提高幅度最大;合理注入量介于0.2～0.6 PV,PV(pore volume)表示孔隙体积;推荐选用段塞较大、段塞中降黏剂浓度较高的方案;合理的注入速度应根据油田自身产能设计。该研究为稠油油藏降黏驱开发方式优化与调整提供了重要技术手段。     

化学驱模型中压力方程的交替方向解法改进

以国内外化学驱数值模拟的主要数学模型为基础,提出了相压力方程的改进的交替方向迭代算法。构造了三维抛物方程的交替方向迭代格式,并对于油藏数值模拟模型中常见的第二类边界条件以及实际地质模型中强非均质的情况,提出了新的迭代参数计算方法。基于胜利油田自主知识产权化学驱数值模拟软件SLCHEM进行了算法的代码实现,通过实际矿场模型的算例测试表明,新构造的交替方向迭代算法相比原来的预处理共轭梯度类算法提高计算速度16%以上,计算精度满足矿场应用要求。     

普通稠油化学驱的研究进展

综述了普通稠油化学驱的研究进展,分别讨论了普通稠油聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱和复合驱.对国内外稠油化学驱技术研究现状和发展趋势做了总结,提出了稠油化学驱技术发展中需要研究的几个主要问题.     

波及系数对稠油化学驱采收率的影响

为了研究稠油化学驱的影响因素,通过测定碱和表面活性剂复合体系与原油的界面张力、乳化能力和油膜收缩速率,得到了具有不同性能的配方,采用岩心驱替试验评价不同体系的驱油效率.结果表明,表面活性剂与稠油虽然可以达到超低界面张力,但是采收率不高,碳酸钠体系界面张力较高,但是采收率最高.分析表明:低界面张力体系虽然可以增大毛管数,提高洗油效率,但是在驱替过程中导致水驱通道内含油饱和度低,驱油剂窜进严重,波及系数较低;碳酸钠体系虽然没有达到超低界面张力,但是其乳化能力强,油膜收缩速率低,因而具有较大的波及系数,获得了较高的最终采收率.因此对于稠油油藏,提高驱油剂的波及系数对获得较高的采收率更为重要.     

油藏化学驱平衡方程解法改进

针对油藏化学驱数值模拟软件的化学平衡方程解法存在的问题进行分析 ,研究出改进的方法 ,并将新方法进行编程实现、应用到化学驱数值模拟软件中。油藏化学驱过程中 ,化学反应平衡可以用一组非线性方程组来描述 ,可用经典 Newton法求解。但由于油藏地质化学反应的复杂性 ,经典方法时常失效 ,导致数值模拟的失败。针对经典 Newton法求解失效的具体情况 ,考虑几种措施 (参数 Newton法、阻尼 Newton法及最小二乘法 )改进原有的方法以求得非线性方程组的数值解 ,从而保证模拟顺利进行。该模型已应用于大庆油田化学驱采油的实际模拟中。以四注一采井组为例 ,原方法在模拟到 5 0 6.7d时作业流产 ;改进的方法则保证模拟作业顺利完成     

流场分析和设计的并行计算

网络连接机群是一种有效的并行计算工具,讨论了在此环境下流场分析和设计的并行计算问题。流场解中采用了Euler方程作为主控方程,并用有限体积方法和时间隐式方法进行求解。在MPI／PVM环境下用分区方法作了二维翼型和三维机翼绕流的并行计算。数值算例表明流场计算的正确性和并行计算的有效性,并讨论了影响加速比和并行效率的各种因素。用耦合流场解和并行遗传优化算法做了二维翼型和三维机翼的单目标／双目标数值优化。算例表明：使用的适应函数优于传统线性组合法构成的,遗传算法计算三维优化问题时必须并行化。     

低渗透油层超低界面张力化学驱油方式研究

针对目前低渗透油层水驱采收率较低的问题,在室内采用新型超低界面张力活性剂(SLB甜菜碱型)稀体系及其与相对分子质量为480万的聚丙烯酰胺复配体系,在人造低渗透均质圆柱状岩心中进行了8个方案的化学驱油方式对比研究.结果表明:对未开发或刚投入水驱的低渗透油层单独使用SLB超低界面张力活性剂驱油时,应先注活性水段塞,后进行水驱,方可获得较高的采收率;对已进行水驱且注入水接近突破的低渗透油层,在采出液含水率达98%以后,先注低分子量聚合物水溶液段塞,后注SLB超低界面张力活性水段塞,将比注入二者的复配体系段塞获得更高的采收率.     

区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术。最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题，但发现存在计算量大、收敛较慢等问题。为此运用整体预处理技术对原方法进行改进，降低了计算复杂性，算法收敛速度有较大提高。当收敛条件较宽时，整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比。实验结果表明，改进算法的模拟计算取得较高加速比。     

大型水利水电工程全系统瞬变流并行计算

为了解决采用单处理器计算机进行大型水利水电工程全系统瞬变流计算时速度慢和存储量小的问题,在对大型水利水电工程全系统瞬变流计算的并行性进行分析的基础上,建立了全系统瞬变流并行计算的模型。以某大型引水工程为例,根据负载平衡的原则划分并行计算任务,采用消息传递并行编程模式,通过调用M P I库函数实现并行计算部分间的消息传递。当使用两台计算机并行计算时,计算的加速比达到1.442,且并行和串行计算结果相同。     

求解抛物型方程的并行Monte Carlo区域分解算法

介绍了用Monte Carlo方法求解抛物型方程的3种游动模型, 给出了相应的证明及误差的概率估计式; 将Monte Carlo方法和区域分解算法相结合提出一种可并行计算抛物型方程的方法, 针对形式一般的方程给出了具体算法, 并指出算法适用的条件; 分别对二维、 三维抛物型方程进行数值实验, 实验结果表明该算法通过合理的安排, 几乎不需要数据传递, 在并行机上可以节省大量的计算时间.     

求解泊松方程的多子域超松弛并行迭代算法

基于区域分解思想,对二维泊松方程提出了一种多子域超松弛并行迭代算法.首先将求解区域划分为多个子区域,利用超松弛迭代格式构造出若干分组显式格式,然后结合边界条件在迭代次数为奇数和偶数时,分别给出新算法的实现过程.最后通过具体的数值算例验证了此算法的有效性和优越性.