常用油藏模拟软件中局部网格加密和自适应隐式方法的向量化和并行处理

利用较少的计算机内存进行少量计算，局部网格加密和自适应隐式方法就能有效地达到与全加密、全隐式方法类似的精度。这些方法较少用于向量处理，因为它们不易象后者一样向量化。本文讨论建立常用油藏模拟软件中局部网格加密和自适应隐式方法向量化的并行处理算法。自适应隐式方法被认为属于混合隐式的多层局部网格加密的动态模型。这种算法在扩大的第12届SPE比较求解问题中得到了检验。结果表明由于向量化，速度提高5倍。与全隐式、全加密模型比较，局部网络模型需要的计算机内存少于63％，计算时间不到42％，而精度没有明显降低。     

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快速自适应组合网格方法（简称ＦＡＣ）是近年崛起的解大型计算问题的新技术。局部网加密方法也是当今油气藏数值模拟的一项新技术，既能节约计算量与存贮量，又能提高模拟精度。但是由局部网生成的矩阵丧失对角占优性和带形规律，计算颇为困难。本文介绍的ＦＡＣ是８０年代计算数学新成果，通过全局粗网格解与局部细网格解之间交替迭代，最终得到局部加密网的解。计算实例表明，在气藏模拟中使用ＦＡＣ算法可以提高模拟精度，降低计算成本，而且编程简单，具有自适应功能。     

快速自应局部网加密方法在气藏数值模拟中的应用

快速自适应组合网格方法（简称ＦＡＣ）是近年崛起的解大型计算问题的新技术。局部网加密方法也是当今油气藏数值模拟的一项新技术，既能节约计算量与存贮量，又能提高模拟精度。但是由局部网生成的矩阵丧失对角占优性和带形规律，计算颇为困难。本文介绍的ＦＡＣ是８０年代计算数学成果，通过全局粗网格解与局部细网格解之间交替迭代，最终得到局部加密网的解。计算实例表明，在气藏模拟中使用ＦＡＣ算法可以提高模拟精度，降低计算     

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块预处理ＯｒｔｈｏＭｉｎ方法的程序实现方法张烈辉贺伟（西南石油学院石油工程系）（四川石油管理局地质勘探开发研究院）在现代油藏数值模拟中，由于全隐式方法、井的隐式处理方法、混合网格嵌套、局部网格加密、热采问题等造成传导率差别很大，从而使方程组ＡＸ＝Ｂ中...     

窗口技术在油藏数值模拟中的应用

将快速自适应组合网格方法(Fast Adaptive Composite Grid，简称FAC方法)用于油藏数值模拟局部网格加密技术中。局部加密区域可以像窗口一样，随实际问题需要灵活地开启和关闭，或改变大小，无需在整个模拟阶段都采用局部加密网格。在实用全隐油藏数值模拟器MURS上实现了窗口技术。数值实验表明，采用窗口技术的模拟结果与全细网格计算的结果非常接近，并且比整个模拟阶段都进行局部网格加密节约8%的CPU时间，比全细网格节约37％的CPU时间。表明窗口技术切实可行。图4表2参7     

化学驱驱替前缘动态追踪数值模拟研究

将快速自适应组合网格方法用于化学驱动态局部网格加密研究，并在国产化学驱软件ASP上实现了动态局部网格加密，局部加密区域可以降驱替前缘的移动可改变，所研制的动态局部网格加密的模拟结果与全细网格计算的结果非常接近。而CPU时间比整个模拟区域都采用组网格减少一伴以上，进行化学驱动数值模拟实验，给出了用3种网格系统（组网格，全细网格以及组合网格）模拟得到的生产井含水率，井网格含油饱和度对比曲线以及含油饱和度的产面等值图，数值模拟实验结果还表明、化学驱对网格大小很敏感，采用细网格或动态局部网格加密是必要的。图7表1参7     

水平井热采油藏数值模型

建立了一个可用于水平井计蒸汽开采的三维三相多组份热采及化学添加剂油藏数值模型.它将水平井筒流动方程进行了水动力学处理,考虑了层流与紊流两种情况,并将全隐式井筒方程与油藏方程相联立,采用自适应隐式格式及先进的数值解法求解.网格系统可以是直角座标、径向座标,也可以采用局部加密网格及混合杂交网格.运用该软件,对辽河油田冷家特稠油油藏采用水平井热采进行了模拟计算.     

化学驱驱替前缘动态追踪数值模拟研究

将快速自适应组合网格方法用于化学驱动态局部网格加密研究,并在国产化学驱软件ASP上实现了动态局部网格加密,局部加密区域可以随驱替前缘的移动而改变。所研制的动态局部网格加密的模拟结果与全细网格计算的结果非常接近,而CPU时间比整个模拟区域都采用细网格减少一半以上。进行化学驱数值模拟实验,给出了用3种网格系统(粗网格、全细网格以及组合网格)模拟得到的生产井含水率、井网格含油饱和度对比曲线以及含油饱和度的平面等值图。数值模拟实验结果还表明,化学驱对网格大小很敏感,采用细网格或动态局部网格加密是必要的。图7表1参7     

化学驱驱替前缘动态追踪数值模拟研究

将快速自适应组合网格方法用于化学驱动态局部网格加密研究,并在国产化学驱软件ASP上实现了动态局部网格加密,局部加密区域可以随驱替前缘的移动而改变.所研制的动态局部网格加密的模拟结果与全细网格计算的结果非常接近,而CPU时间比整个模拟区域都采用细网格减少一半以上.进行化学驱数值模拟实验,给出了用3种网格系统(粗网格、全细网格以及组合网格)模拟得到的生产井含水率、井网格含油饱和度对比曲线以及含油饱和度的平面等值图.数值模拟实验结果还表明,化学驱对网格大小很敏感,采用细网格或动态局部网格加密是必要的.图7表1参7     

地震波标量方程的小波自适应网格有限差分法数值模拟

现有的地震波数值模拟算法都不能自适应地调整空间网格的大小。从而造成波场计算需要大量的储存空间和计算时间，同时局部波场模拟精度也不高。本文提出了基于平均插值小波的自适应网格算法，并给出了非均匀介质二维一阶压力—速度标量方程小波自适应数值解法。该方法将一般边界条件情况下的地震波传播问题放在小波插值空间中进行，波场的非均匀变化得到自适应响应。极大地提高了局部模拟精度和计算效率。数值模拟结果表明了该方法的正确性和有效性。     

基于多尺度双变网格的时间域全波形反演

巨大的计算量成为影响全波形反演发展的重要因素之一。为了提高计算效率,时空双变技术被引入到时间域多尺度全波形反演中。在波场正向延拓与残差波场的反向延拓过程中,在不同区域采用不同的网格间隔,并采用局部变时间采样来配合变网格方法,随着反演精度的提高,由低频到高频逐步反演,全局网格尺度不断减小,同时局部加密网格尺度也成比例地减少。从起伏地表模型和Marmousi模型的反演结果可以看出,采用多尺度时空双变网格全波形反演方法减少了计算量,目标区域的反演精度也得到了提高。     

高含水油藏动态局部网格加密技术

高含水期油田剩余油在空间分布上具有高度零散的特点,粗网格计算已无法满足该阶段的模拟精度要求,细网格计算将消耗大量的计算机内存及CPU时间,甚至由于数值弥散导致计算结果失真。为准确确定油水驱替前缘,进一步量化高含水期的剩余油分布,建立了以含水率及含水饱和度为计算标准的动态局部网格加密技术（DLGR）。该技术能实现局部加密区域随时间改变从而更好地追踪油水驱替前缘。通过粗网格、细网格及动态加密网格实例计算对比,动态局部网格加密的模拟结果与细网格的模拟结果接近,而CPU运算时间减少80%。该技术实现了细网格的模拟精度,极大地提高了模拟速度,缩短了模拟周期,节约了计算成本。     

混合—CVFE法在弹性网格油藏模拟中的应用

弹性体系控制有限元法可用于建立混合网格，本方法可用局部圆柱形或椭园柱形网格准确描述近井流动，并能处理复杂油藏边界，网格过渡段是圆滑的，无需作任何特殊离散化近似，避免了使用笛卡尔局部网格加密和混合笛卡尔网格技术出现的网格过渡问题。     

油藏模拟的新方法——改进的快速自适应组合网格

改进的快速自适应组合网格方法(Flexible Fast Adaptive Composite Grid简称FFAC方法)实质上是利用了多重网格方法原理,用非正常连接法进行处理的区域分解方法.首先FFAC方法由于其网格的加密是在每个网格块内剖分产生的,应用非正常连接的技术来处理相邻网格步长不一致的问题,克服了FAC各子域之间不能相互接触的难题.从而也就可以比较容易地对各种驱替前缘用动态加密网格方式进行模拟.其次,FFAC方法则能够根据实际情况而灵活地采用迭代法和直接解法.第三,FAC各加密网格层和未加密的网格层是重叠的,这样就增加了网格总数,运行时需要更多的内存.FFAC则用嵌套的方法来处理,可以大大节约内存.第四,FFAC方法中各级网格之间边界值的转换通过在组合网格上求余量来实现而取代了FAC方法利用多重网格方法中插值、限制转移的方式,避免了插值、限制转移公式不易确定的难题,大大简化了计算过程.FFAC方法克服了FAC方法的不足之处,使得它的实用性更为广泛.这种算法也可用于并行计算.文中阐述了FFAC法的原理和方法,并提供了算例.     

油藏模拟的新方法——改进的快速自适应组合网格

改进的快速自适应组合网格方法（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦａｓｔＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅＧｒｉｄ简称ＦＦＡＣ方法）实质上是利用了多重网格方法原理,用非正常连接法进行处理的区域分解方法。首先ＦＦＡＣ方法由于其网格的加密是在每个网格块内剖分产生的,应用非正常连接的技术来处理相邻网格步长不一致的问题,克服了ＦＡＣ各子域之间不能相互接触的难题。从而也就可以比较容易地对各种驱替前缘用动态加密网格方式进行模拟。其次,ＦＦＡＣ方法则能够根据实际情况而灵活地采用迭代法和直接解法。第三,ＦＡＣ各加密网格层和未加密的网格层是重叠的,这样就增加了网格总数,运行时需要更多的内存。ＦＦＡＣ则用嵌套的方法来处理,可以大大节约内存。第四,ＦＦＡＣ方法中各级网格之间边界值的转换通过在组合网格上求余量来实现而取代了ＦＡＣ方法利用多重网格方法中插值、限制转移的方式,避免了插值、限制转移公式不易确定的难题,大大简化了计算过程。ＦＦＡＣ方法克服了ＦＡＣ方法的不足之处,使得它的实用性更为广泛。这种算法也可用于并行计算。文中阐述了ＦＦＡＣ法的原理和方法,并提供了算例。     

油气藏等值线图跟踪和填充算法

本文提出了一种基于局部多边形的等值线跟踪和填充的算法。该算法将等值线的追踪和填充同时进行。算法基本思想是：先对矩形网格4个顶点值按照其大小和相互位置关系分类，然后把矩形网格划分为若干个三角形网格，最后在三角形网格内完成等值线的追踪和填充。研究实例表明，该算法在油藏描述可视化中有很好的显示与应用效果。     

高阶自适应有限元三维直流电阻率正演方法及其在沁水盆地煤气层压裂监测中的应用

自适应有限元解的精度主要受单元大小和形函数阶数的影响,为了得到高精度的有限元解,需要将网格自适应加密到足够的密度或者在网格中应用较高阶数的形函数,但这会大大增加计算时间,同时消耗大量计算资源。为提高有限元解的精度并节约计算资源,应用h型自适应加密算法并结合高阶形函数实现了三维直流电阻率模型的正演。在程序实现过程中,通过一维多项式的张量积生成三维空间中任意阶数的形函数,应用Kelly后验误差估计指导网格自适应加密。数值算例表明,形函数阶数p=3时,算法具有较高的精度,并且比p=1、2时有限元解的收敛更快,即实现了用最少的自由度个数得到最精确的有限元解。最后通过对沁水盆地南部某煤气层压裂监测区的三维合成数据模型进行直流电阻率模拟,验证了程序的有效性。     

非结构化网格渐进自适应正则化反演算法

以二维大地电磁(Magneto-telluric,MT)为例研究了自适应网格细化正则化反演方法。在反演的初期使用粗网格,通过减少反演单元数的方式降低反问题的不适定性;随着反演的迭代进行,基于网格细化策略对网格进行自适应加密,以提高正则化反演效果;反演过程中,细化网格反演以前一重网格的反演结果作为参考模型与初始模型,保证反演沿正确的方向进行,以提高反演的效果和稳定性。另外,还深入研究了基于模型灵敏度、模型改变量、模型梯度和"边-角"检测四种网格细化方案,对比了它们的特点和自适应反演结果,并通过Hessian矩阵的特征值分布分析了这四种网格细化方案对反演结果的影响。最后,通过理论模型与实测数据反演证明了自适应反演算法的实用性。     

大规模变网格三维地震正演MPI并行策略与实现

三维波动方程数值模拟是复杂储层波场特征分析和地震响应识别模式建立的重要手段。针对大规模三维模型正演模拟面临的内存消耗巨大、计算耗时长的问题,使用MPI并行技术将模型切割计算,同时为了对局部复杂区域进行精细模拟,引入变网格算法对速度场进行局部加密,从空间上有效提高模拟精度;设计了适用于三维变网格算法的MPI并行子区域划分策略,降低了计算网格点数和内存需求。模型试算表明基于MPI并行变网格方法进行大规模三维正演数值模拟减少了内存消耗、提高了计算效率。     

二维MT多尺度反演中的自适应网格算法

针对ＭＴ二维反演中采用规则网格剖分时，网格过粗，分辨率低；网格过细，反演不稳定，反演结果易产生假象问题，本文提出一种自适应网格方法以克服传统的规则剖分方法之不足。数据例表明该算法精度高，稳定性好，值得做进一步的研究。