油藏数值模拟的收敛性及pumaflow对裂缝模拟收敛性的解决办法

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油藏数值模拟计算过程中，经常会出现计算时间长，主要原因是由于计算时间步缩小的原因，造成了收敛性问题。 数值模拟计算过程中，主要解决的是流体流动的过程。造成收敛性差的主要原因是由于流体通过某个网格的时候，一个时间步的总流量无法通过该网格导致的。 下面举例说明： 在定义的一个时间步内（如一个月），某口井产出100m3，为了平衡井产出网格的压力差，势必从其它网格往该网格流入一定的流量。若为了平衡，从一个（流出网格）需要流入50m3的流体到（流入网格）。在这以流动路径中，假如存在一个网格，其孔隙体积不足50m3。这时候，这50m3的流体在这一个时间步内显然不能够实现从（流出网格）到（流入网格），因此，软件会自动把时间步减小。比如，一个月劈成两个半个月，半个月的时间步内，需要通过流体就会从50－>25（具体怎么辟分求大拿们说明）。如果那个网格孔隙体积比25还小的话，则继续辟分，直至流体通过为止。 因此，模型的收敛性主要应该与网格的孔隙体积以及通过网格的流体体积有关。 （1）网格孔隙体积 与网格孔隙体积相关的参数包括孔隙度、NTG及网格框架等。 所以在数模计算时，会有MINPV类似的关键字，把小于设定孔隙体积的网格设为死网格，通过在相邻的两个网格间建立NNC，这样就解决了通过小网格的问题。 同时在PORO及NTG等属性突变的时候，容易造成收敛性差的原因。所以就出现确定性建模比随机建模模型计算速度快慢的问题。 （2）需要通过网格的流体体积 根据达西公式，q＝deltP/（u/k），在deltP确定之后，通过网格的流体体积主要与u及K相关，所以相渗曲线的不光滑和PVT属性的外插等，都会造成收敛性差。 同时，需要通过网格的流体体积与时间步长相关，时间步长越小，显然需要通过网格的流体体积越小。但是时间步长越小，就会增加计算时间。所以存在一个时间平衡问题。 因此我们在试算后，如果收敛性差的话，就可以用tunning类似关键字，定义一下最大时间步长。 （why？  已知一个模型5天一个步长的时候，计算时不会出现时间步辟分的情况。如果设置时间步长为30天，在计算的时候，就会不断的辟分时间步，直到5天一个时间步长为止，这一个过程，需要多次的迭代计算。这时候，设置tunning定义最大步长为5天，就会从一开始就用5天的时间步长开始算，减少了试算的过程。如果整个历史计算过程都是如此的话，将会节约很多的时间。） 基于上面对收敛性的认识，对于双重介质模型，由于裂缝的孔隙度很小，裂缝网格的孔隙体积就会很小，造成整个计算的收敛性差。 PUMAFLOW采用IFP独特的计算算法，可以在一个时间步内，实现从含油100%到含水100%的饱和度变化（其它软件，如eclipse，变化范围在5-10%），这样能够通过裂缝网格的流体体积就会比较大，使得PUMAFLOW在计算时更快更稳定。

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2013-1-30 15:29:45 上传

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