利用改进的ADI方法实现单机千万节点的油水两相渗流数值模拟

针对实际油藏的非均质分布特征及其复杂的边界条件,本文通过引入迭代参数的压缩因子和放大因子,对现有的交替方向迭代法(ADI)进行改进,提出一种适用于大规模油藏数值模拟的新算法.改进的ADI方法计算精度可靠,且与现有的算法相比计算效率有所提高.更为关键的是,ADI算法将求解三维压力方程的七对角矩阵分解为三个方向的三对角矩阵依次迭代求解,所需的运算存储量大幅减少,最大的计算规模有了大幅的提升.使用改进的ADI方法,在单机上成功实现了千万节点的油水两相渗流数值模拟.计算实例表明,在同等单机硬件条件下,改进ADI算法的最大计算规模是现有算法的1.7倍以上.     

多孔介质结构对渗流惯性效应的影响规律研究

本文通过局部展开算法研究了多孔介质中排列结构对非线性渗流规律的影响．计算结果表明：规则排列结构的渗流标度律和渗流方向相关，然而非规则排列结构的渗流标度律不依赖于渗流方向而只依赖于多孔介质的几何结构．伴随着排列结构的非规则程度增强，不同方向的渗流阻力变化规律的差异性减小．当流场输运区域较为复杂且不存在较宽直通道时，渗流阻力在较宽雷诺数范围内体现出较为明显的标度律特性．周期性强非规则排列结构中不同区域大小的模型却具有相似的渗流阻力的标度律特性，同时标度律特性与孔隙度的大小相关性不大．阻力非线性标度律由多孔介质结构的不同而取值为2至3之间．     

含轻质组分稠油油藏蒸汽注采过程自适应网格法

对含轻质组分稠油油藏蒸汽注采过程数值模拟的自适应网格方法进行研究.网格的细化和粗化是自适应网格方法的基本步骤,为克服组分摩尔分数在网格细化过程中出现小于0或大于1的非物理振荡,提出了一个有效的守恒修正分片线性插值算法;指出可挥发的轻质组分分子量较大时,除了温度和各相饱和度外,组分摩尔分数需作为网格细化的判据.算例显示自适应网格方法有着很好的计算精度和计算速度.     

复杂边界稠油油藏蒸汽注采过程自适应网格法的研究

将自适应网格法推广到复杂边界稠油油藏的蒸汽注采过程,针对复杂边界附近的网格提出相应的粗化算法。首先,在实施自适应网格算法之前对边界上最精细网格上的计算参数进行预处理以提高计算精度,然后,再利用同样的预处理方法对自适应网格法中边界处的各层次粗网格的渗透率进行粗化。在建立动态AMR网格系统的网格粗化准则中,仅采用油藏温度和各相饱和度的空间变化作为控制阈值,这样边界区域在相变锋面未到达时将自适应地采用粗网格进行计算。数值算例显示边界附近自适应地采用粗网格进行计算并不影响油藏数值模拟的计算精度,自适应网格法在保持计算精度的同时,大幅度提高了计算速度。     

含泥质夹层油藏蒸汽注采过程的自适应网格算法研究

根据泥质夹层的低渗特性及空间分布，本文提出了一种含泥质夹层油藏网格渗透率的粗化计算方法，并在此基础上，将自适应网格算法应用于含泥质夹层油藏的数值模拟，提升其计算效率．在计算过程中，网格的动态划分仅依据流体物理量的变化，泥质夹层区域不全部采用细网格，仅针对流动锋面处的泥质夹层采用细网格，其余泥质夹层处采用不同程度的粗网格．相较于传统算法，网格数大幅下降．数值算例表明，自适应网格算法的计算结果精度与全精细网格一致，能够准确模拟出泥质夹层对于流体的阻碍作用，同时计算效率得到大幅提升，约为全精细网格算法的3~7 倍．     

非均匀介质中流动和传热问题的有限分析法

数值求解非均匀介质中的输运问题广泛应用于科学计算和工程领域．介质的强非均匀性给相关问题的准确求解带来极大的困难．近年来，本课题组将有限分析法拓展到该领域，建立了非均匀介质中输运问题的有限分析法．该算法基于网格奇点邻域内类拉普拉斯方程局部解析解构建，算法具有很高的精度，且不依赖于介质的非均匀性强度．不管相邻网格传导率差异如何，仅需对原始网格进行很少地细分就可以获得非常准确的计算结果，因此与其他传统数值算法相比，可以大幅提高计算精度和效率．该算法可广泛应用于求解非均匀多孔介质中的渗流、复合材料中的热传导及电场分布等问题．